邵博（中國石油集團長城鉆探工程有限公司鉆井一公司，遼寧盤錦　124010）

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鉆井工程參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)采集傳輸模塊的研究

邵博
（中國石油集團長城鉆探工程有限公司鉆井一公司，遼寧盤錦124010）

【摘 要】隨著我國石油勘探開發(fā)步伐的加快，對鉆井的綜合性能也提出更高的要求。然而從現(xiàn)行鉆井工程參數(shù)獲取現(xiàn)狀看，其應(yīng)用的檢測系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)繼集成等方面不具備較強的優(yōu)勢，難與實際鉆井工藝需求相吻合，造成鉆井水平難以得到提高。對此，本文將對該監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計思路、系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集傳輸實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)以及設(shè)計采集傳輸模塊的具體策略進行探析。

【關(guān)鍵詞】鉆井工程檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)計

在科學技術(shù)的推動下，傳統(tǒng)液壓儀表、機械儀表等逐漸趨向于集成化、智能化、數(shù)字化以及網(wǎng)絡(luò)化等特征，這些儀表可使參數(shù)的記錄更為精確，促進鉆井科學化的實現(xiàn)。但若從系統(tǒng)人機界面、采集精度以及系統(tǒng)可靠性角度看，其相比國外鉆井參數(shù)儀表仍表現(xiàn)出一定的滯后性，要求做好監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計工作。因此，本文對監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計分析與數(shù)據(jù)采集模塊的開發(fā)，具有十分重要的意義。

1　鉆進工程參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計思路

現(xiàn)代鉆井工程參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，又被稱為iDPMS，從該系統(tǒng)設(shè)計需求看，主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)采集傳輸、信息顯示以及數(shù)據(jù)信息存儲等方面。如在數(shù)據(jù)采集傳輸方面，系統(tǒng)應(yīng)保證數(shù)據(jù)采集的速度、精度較高，且具有較高的穩(wěn)定性，通常iDPMS系統(tǒng)中的涵蓋的數(shù)據(jù)較多，如直測或派生等參數(shù)，能夠為鉆井工程現(xiàn)場操作提供有效指導(dǎo)，且系統(tǒng)能夠?qū)崟r將鉆井工況顯示出來，可根據(jù)這些工況進行鉆井工程參數(shù)的計算。而對于系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示問題，iDPMS應(yīng)注意使數(shù)字標簽、模擬儀表、模擬動畫、曲線以及報表等顯示出來。同時對于工程中涉及的參數(shù)，系統(tǒng)能夠執(zhí)行存儲與讀取等功能，為后期數(shù)據(jù)查詢與使用提供便利。結(jié)合這些系統(tǒng)設(shè)計需求，在系統(tǒng)設(shè)計中可采取模塊化設(shè)計方式，使整個系統(tǒng)細化為數(shù)據(jù)采集傳輸、處理、顯示以及存儲等模塊。其中采集傳輸模塊在功能上表現(xiàn)為收據(jù)的收集、參數(shù)刻度、接口設(shè)置以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)?；處理模塊在功能上包括參數(shù)的修正與計算、工況判斷與報警設(shè)置等內(nèi)容；顯示模塊中涵蓋的內(nèi)容以圓盤記錄儀、曲線、數(shù)字儀表與數(shù)字標簽等為主；存儲模塊則負責接收與存儲數(shù)據(jù)。實際設(shè)計中主要需保證系統(tǒng)的四個模塊發(fā)揮具體功能，這樣在提高系統(tǒng)集成度的同時，有利于鉆進工程參數(shù)的的有效管理［1］。

2　數(shù)據(jù)采集傳輸實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)研究

采集傳輸模塊作為系統(tǒng)功能實現(xiàn)的關(guān)鍵所在，其在設(shè)計中應(yīng)保證引入相關(guān)的技術(shù)。首先，采集傳輸模塊設(shè)計中需引入Socket傳輸技術(shù)。該技術(shù)應(yīng)用下，主要以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為依據(jù)，使監(jiān)測系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)、前臺數(shù)據(jù)能夠進行傳輸，一旦連接建立成功，前臺將接收到來自后臺的請求命令，在此基礎(chǔ)上結(jié)合數(shù)據(jù)類型進行報文頭的確定，使所有數(shù)據(jù)能夠以報文文本的形式存在，并通過以太網(wǎng)將整理后的內(nèi)容向后臺發(fā)送，最后后臺會解析整個報文體，并將結(jié)果存儲于數(shù)據(jù)庫中。需注意的是為使后臺與前臺連接機制，系統(tǒng)設(shè)計中往往采取C S o c k e t形式，其很容易產(chǎn)生阻塞問題，對此需注意進行CTimeOutSocket的定義工作，使阻塞操作得以處理。其次，OPC傳輸技術(shù)。該技術(shù)的運用主要得益于OLE/COM/DCOM技術(shù)可直接將數(shù)據(jù)交換功能提供給用戶，是解決不同數(shù)據(jù)格式下不同軟件或軟件與硬件難以實現(xiàn)通訊問題的重要技術(shù)手段。一般鉆井工程許多參數(shù)如絞車油壓、轉(zhuǎn)盤扭矩、頂驅(qū)轉(zhuǎn)速以及工作鉗壓力等都會被列入OPC Item中，這樣僅需保證監(jiān)測系統(tǒng)前臺能夠進行數(shù)據(jù)的讀取，便可達到現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)獲取的目標。最后，CAN總線的運用。該技術(shù)又被叫做控制器局域網(wǎng)，是現(xiàn)行用于網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的主要通訊介質(zhì)，將其引入鉆井工程參數(shù)收集中，要求系統(tǒng)中的傳感器、信號處理電路以及前臺都應(yīng)發(fā)揮自身的功能。其中的傳感器主要以脈沖信號、模擬信號、報警信號以及大鉤高度信號為主。當系統(tǒng)接收到相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息后，會以數(shù)據(jù)長度以及CAN_ID為依據(jù)完成數(shù)據(jù)的解析過程，且系統(tǒng)會將解析后的結(jié)果進行存儲［2］。

3　數(shù)據(jù)采集傳輸模塊的具體設(shè)計方法

結(jié)合監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計需求與采集傳輸模塊的關(guān)鍵技術(shù)，在模塊設(shè)計中需采取的方法主要體現(xiàn)在三方面，即：第一，做好模塊硬件環(huán)境的構(gòu)建。一般鉆井工程現(xiàn)場本身表現(xiàn)為多變復(fù)雜的環(huán)境，這就要求檢測系統(tǒng)能夠保證具有較高的測量精度，此時便對硬件設(shè)計提出較高的要求，可考慮將非接觸傳感器引入其中，其在具有防爆抗磁與便于安裝等優(yōu)勢外，也可使傳統(tǒng)傳感器應(yīng)用下因油路滲油或設(shè)備磨損而產(chǎn)生的信號難以檢測問題得以解決。第二，在硬件環(huán)境構(gòu)建的基礎(chǔ)上需明確模塊設(shè)計的相關(guān)技術(shù)內(nèi)容。實際設(shè)計中可考慮引入CAN總線技術(shù)，使系統(tǒng)通訊檢查、數(shù)據(jù)傳輸功能得以實現(xiàn)。第三，系統(tǒng)功能模塊的具體設(shè)計。監(jiān)測系統(tǒng)整體架構(gòu)中主要包含前臺系統(tǒng)、后臺系統(tǒng)部分，其中前臺系統(tǒng)在設(shè)計過程中應(yīng)賦予其初始化設(shè)置、參數(shù)的顯示與修正、通訊檢查、OPC數(shù)據(jù)傳輸以及WITS數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，而后臺系統(tǒng)負責系統(tǒng)退出、數(shù)據(jù)顯示與查詢、報警記錄以及曲線回放等，確保兩部分系統(tǒng)中涵蓋的功能得到充分發(fā)揮，便可使鉆井工程參數(shù)的獲取更為高效［3］。

4　結(jié)語

監(jiān)測系統(tǒng)的綜合性能是影響鉆井工程參數(shù)獲取與分析的關(guān)鍵所在。實際設(shè)計中應(yīng)結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計需求，引入OPC、Socket以及CAN總線技術(shù)，使數(shù)據(jù)采集傳輸模塊功能得以發(fā)揮，為石油勘探工程的開展提供堅實的技術(shù)保障。

參考文獻：

［1］韋朋邑.鉆井工程參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理與顯示模塊研究與開發(fā)［D］.重慶大學，2014.

［2］高仁.鉆井工程參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)采集傳輸模塊的研究［D］.重慶大學，2014.

［3］李麗華.蛋雞體溫與生產(chǎn)性能參數(shù)動態(tài)監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用［D］.河北農(nóng)業(yè)大學，2014.