專利名稱：用于泥漿參數(shù)測試儀的信號采集電路及其信號采集方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于泥漿參數(shù)測試儀的信號采集電路及其信號采集方法。
背景技術(shù)：
鉆井液是指油氣鉆井過程中以其多種功能滿足鉆井工作需要的各種循環(huán)流體的總稱。鉆井液又稱鉆井泥漿或簡稱為泥漿(Muds)，本文將鉆井液簡稱為泥漿。泥漿在鉆井過程中具有攜帶和懸浮巖屑、穩(wěn)定井壁和平衡地層壓力、冷卻和潤滑鉆頭、鉆具和傳遞水動力等作用。在石油勘探和油田開發(fā)的各項(xiàng)任務(wù)中，鉆井起著十分重要的作用。在鉆井過程中，井底巖石被破碎后所產(chǎn)生的巖屑通過循環(huán)泥漿被攜帶到地面上來，這一過程稱為洗井。洗井作為鉆井過程中的重要環(huán)節(jié)是通過循環(huán)泥漿來實(shí)現(xiàn)，故有人把泥漿比喻為鉆井工程的血液。泥漿工藝技術(shù)已成為現(xiàn)代油氣鉆井工程的重要組成部分。國內(nèi)外大量研究資料表明泥漿在鉆井過程中具有攜帶和懸浮巖屑、穩(wěn)定井壁和平衡地層壓力、冷卻和潤滑鉆頭、鉆具和傳遞水動力等直接關(guān)系到鉆井成本，甚至影響到鉆井成敗的重要作用。鉆井實(shí)踐也證明，泥漿性能的好壞，使用、維護(hù)和處理措施是否妥當(dāng)，直接影響井壁的穩(wěn)定性，而井壁的穩(wěn)定性關(guān)系到地質(zhì)資料的錄取、鉆井速度、質(zhì)量及成本，所以，人們常把泥漿比喻為鉆井工程的血液。因此，對泥漿性能參數(shù)進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)測就顯得很重要。在石油勘探和油田開發(fā)的各項(xiàng)任務(wù)中，鉆井起著十分重要的作用。在鉆井過程中，井底巖石被破碎后所產(chǎn)生的巖屑通過循環(huán)泥漿被攜帶到地面上來，這一過程稱為洗井。洗井作為鉆井過程中的重要環(huán)節(jié)是通過循環(huán)泥漿來實(shí)現(xiàn)，故有人把泥漿比喻為鉆井工程的血液。如今泥漿工藝技術(shù)已成為油氣鉆井工程的重要組成部分。鉆井實(shí)踐表明，泥漿性能的好壞，使用、維護(hù)措施是否妥當(dāng)直接影響井壁的穩(wěn)定性，而井壁的穩(wěn)定性關(guān)系到地質(zhì)資料的錄取、鉆井速度、質(zhì)量及成本，所以，人們常把泥漿比喻為鉆井工程的血液。近40年來，國內(nèi)外大量室內(nèi)和工業(yè)現(xiàn)場試驗(yàn)研究證明，在一般情況下，固相含量增加會導(dǎo)致泥漿的密度、粘度、切力、泥餅厚度以及含砂量的增加，失水量的下降。而這些性能的變化將會明顯降低鉆速、增加鉆頭用量、甚至有可能增加井漏、氣侵、卡鉆等情況，使得鉆井成本大幅度上升。泥漿是指油氣鉆井過程中以其多種功能滿足鉆井工作需要的各種循環(huán)流體的總稱。泥漿的循環(huán)是通過泥漿泵來維持的。從泥漿泵排出的高壓泥漿經(jīng)過地面高壓管匯、立管、水龍帶、水龍頭、方鉆桿、鉆桿、鉆鋌到鉆頭，從鉆頭噴嘴噴出，以清洗井底并攜帶巖屑。然后再沿鉆柱與井壁(或套管)形成的環(huán)形空間向上流動，在到達(dá)地面后經(jīng)排出管線流入泥漿池，再經(jīng)各種固相控制設(shè)備進(jìn)行處理后返回上水池，最后進(jìn)人泥漿泵循環(huán)再用。泥漿流經(jīng)的各種管件、設(shè)備構(gòu)成了一整套泥漿循環(huán)系統(tǒng)。泥漿是指油氣鉆井過程中以其多種功能滿足鉆井工作需要的各種循環(huán)流體的總稱。泥漿的循環(huán)是通過泥漿泵來維持的。從泥漿泵排出的高壓泥漿經(jīng)過地面高壓管匯、立管、水龍帶、水龍頭、方鉆桿、鉆桿、鉆鋌到鉆頭，從鉆頭噴嘴噴出，以清洗井底并攜帶巖屑。然后再沿鉆柱與井壁(或套管)形成的環(huán)形空間向上流動，在到達(dá)地面后經(jīng)排出管線流入泥漿池，再經(jīng)各種固相控制設(shè)備進(jìn)行處理后返回上水池，最后進(jìn)人泥漿泵循環(huán)再用。泥漿流經(jīng)的各種管件、泥漿工藝技術(shù)是現(xiàn)代油氣鉆井工程的重要組成部分。泥漿在鉆井過程中有攜帶和懸浮巖屑、穩(wěn)定井壁和平衡地層壓力、冷卻和潤滑鉆頭及鉆具、傳遞水動力等幾方面的作用。鉆井實(shí)踐證明，泥漿性能的好壞，使用、維護(hù)和處理是否得當(dāng)，直接關(guān)系到鉆井的機(jī)械鉆速、鉆頭壽命、井下問題、地面設(shè)備磨損、泥漿費(fèi)用以及整個鉆井綜合成本，甚至關(guān)系到鉆井的成敗。因此，很有必要對泥漿性能參數(shù)進(jìn)行實(shí)時的測量、反饋，以便及時發(fā)現(xiàn)問題。隨著鉆井新工藝、新技術(shù)的發(fā)展，鉆井工程對泥漿性能的要求越來越高，同時也對石油鉆井振動篩提出了更高的要求。目前傳統(tǒng)石油鉆井振動篩技術(shù)已越來越不能滿足現(xiàn)代鉆井技術(shù)發(fā)展的更高要求。一方面單一振動的分離模式，即使增大總體尺寸，也不滿足現(xiàn)代鉆井工程對泥漿處理量的要求；另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)振動篩的開放式分離方式不方便配備巖屑后處理裝置，巖屑露天排放，環(huán)保效果不好；另外傳統(tǒng)振動篩性能單一，振動篩的篩分操作環(huán)節(jié)和整個鉆井循環(huán)系統(tǒng)完全獨(dú)立，沒有任何反饋和智能環(huán)節(jié)，錯過了及時掌握鉆井工況的最佳時機(jī)。傳統(tǒng)的硬件儀器，無論是在實(shí)驗(yàn)室、生產(chǎn)車間或者戶外對測試對象進(jìn)行測試時，通常除了傳感器和信號調(diào)理電路之外還需要多種、多臺測試儀器。對于復(fù)雜的測試系統(tǒng)，還需要FFT分析儀以及個人計(jì)算機(jī)及其外設(shè)等，這使得測試系統(tǒng)的價(jià)格非常昂貴，體積龐大、操作復(fù)雜、攜帶不便，而且測試效率也比較低。在泥漿參數(shù)測試儀的硬件系統(tǒng)中，信號采集電路是最為關(guān)鍵的部分，其用于完成泥漿參數(shù)信號的采集。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種用于泥漿參數(shù)測試儀的信號采集電路，該信號采集電路適用于泥漿參數(shù)測試儀，通過合理的設(shè)計(jì)，從而能完成由信號調(diào)理電路傳輸來的參數(shù)信號的采集任務(wù)。本發(fā)明的另一目的是提供了 一種基于上述信號采集電路的信號采集方法。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):用于泥漿參數(shù)測試儀的信號采集電路，主要由依次相連的接口箱、多路開關(guān)、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器和接口電路構(gòu)成。所述接口箱與測試儀的信號調(diào)理電路相連。所述接口電路與計(jì)算機(jī)相連?；谏鲜鲂盘柌杉娐返男盘柌杉椒?，包括以下步驟:(a)首先，接口箱將泥漿密度、粘度、流量和巖屑等泥漿參數(shù)信號分別或同時送入多路開關(guān)；(b)然后，多路開關(guān)將各路泥漿參數(shù)信號輪流切換到采樣保持模塊，接口箱和多路開關(guān)實(shí)現(xiàn)泥漿密度、粘度、流量和巖屑等泥漿參數(shù)信號的實(shí)時采集；(c)接著，采樣保持器在時鐘信號的作用下，鎖存某一瞬時泥漿密度、粘度、流量或巖屑等泥漿參數(shù)信號的電壓值并保持信號幅值不變直到下一個時鐘信號，其主要用于多通道采集時各通道保持同步或相位差比較?。?d)A/D轉(zhuǎn)換器將輸入的泥漿密度、粘度、流量或巖屑等泥漿參數(shù)的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號輸出，并完成相應(yīng)泥漿參數(shù)信號幅值的量化和編碼；(e)最后，接口電路將完成量化和編碼的數(shù)字信號送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算分析。綜上所述，本發(fā)明的有益效果是:適用于泥漿參數(shù)測試儀，通過合理的設(shè)計(jì)，從而能完成由信號調(diào)理電路傳輸來的參數(shù)信號的采集任務(wù)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于此。實(shí)施例:如圖1所示，本發(fā)明涉及的用于泥漿參數(shù)測試儀的信號采集電路，主要由依次相連的接口箱、多路開關(guān)、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器和接口電路構(gòu)成。所述接口箱與測試儀的信號調(diào)理電路相連。所述接口電路與計(jì)算機(jī)相連?；谏鲜鲂盘柌杉娐返男盘柌杉椒ǎㄒ韵虏襟E:(a)首先，接口箱將泥漿密度、粘度、流量和巖屑等泥漿參數(shù)信號分別或同時送入多路開關(guān)；(b)然后，多路開關(guān)將各路泥漿參數(shù)信號輪流切換到采樣保持模塊，接口箱和多路開關(guān)實(shí)現(xiàn)泥漿密度、粘度、流量和巖屑等泥漿參數(shù)信號的實(shí)時采集；(c)接著，采樣保持器在時鐘信號的作用下，鎖存某一瞬時泥漿密度、粘度、流量或巖屑等泥漿參數(shù)信號的電壓值并保持信號幅值不變直到下一個時鐘信號，其主要用于多通道采集時各通道保持同步或相位差比較小；(d)A/D轉(zhuǎn)換器將輸入的泥漿密度、粘度、流量或巖屑等泥漿參數(shù)的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號輸出，并完成相應(yīng)泥漿參數(shù)信號幅值的量化和編碼；(e)最后，接口電路將完成量化和編碼的數(shù)字信號送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算分析。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用于泥漿參數(shù)測試儀的信號采集電路，其特征在于，主要由依次相連的接口箱、多路開關(guān)、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器和接口電路構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于泥漿參數(shù)測試儀的信號采集電路，其特征在于，所述接口箱與測試儀的信號調(diào)理電路相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于泥漿參數(shù)測試儀的信號采集電路，其特征在于，所述接口電路與計(jì)算機(jī)相連。
4.基于上述信號采集電路的信號采集方法，其特征在于，包括以下步驟: (a)首先，接口箱將泥漿密度、粘度、流量和巖屑等泥漿參數(shù)信號分別或同時送入多路開關(guān); (b)然后，多路開關(guān)將各路泥漿參數(shù)信號輪流切換到采樣保持模塊，接口箱和多路開關(guān)實(shí)現(xiàn)泥漿密度、粘度、流量和巖屑等泥漿參數(shù)信號的實(shí)時采集； (c)接著，采樣保持器在時鐘信號的作用下，鎖存某一瞬時泥漿密度、粘度、流量或巖屑等泥漿參數(shù)信號的電壓值并保持信號幅值不變直到下一個時鐘信號，其主要用于多通道采集時各通道保持同步或相位差比較?。? (d)A/D轉(zhuǎn)換器將輸入的泥漿密度、粘度、流量或巖屑等泥漿參數(shù)的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號輸出，并完成相應(yīng)泥漿參數(shù)信號幅值的量化和編碼； (e)最后，接口電路將完成量化和編碼的數(shù)字信號送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算分析。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于泥漿參數(shù)測試儀的信號采集電路。該用于泥漿參數(shù)測試儀的信號采集電路主要由依次相連的接口箱、多路開關(guān)、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器和接口電路構(gòu)成；所述接口箱與測試儀的信號調(diào)理電路相連；所述接口電路與計(jì)算機(jī)相連。本發(fā)明還公開了一種基于上述信號采集電路的信號采集方法。本發(fā)明適用于泥漿參數(shù)測試儀，通過合理的設(shè)計(jì)，從而能完成由信號調(diào)理電路傳輸來的參數(shù)信號的采集任務(wù)。
文檔編號G01N11/00GK103104241SQ201110366270
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者呂憲冬 申請人:呂憲冬