[发明专利]录井工程参数数据快速采集系统及其处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种录井工程参数数据快速采集系统及其处理方法。

背景技术

数据采集是录井工作所涉及和应用的重要学科领域，通过对录井工程参数的高速采集，分析数据所携带的钻井工程频域和时域方面的信息，达到预防钻井异常的目的。

目前国内工程录井发展受到的重视程度不足，技术单一，数据采集的频率低，没有完整的时域和频域的分析处理技术，录井参数的综合性差。国内自主研制的综合录井仪所包含的工程录井服务判断模型，其理论多基于80年代法国TDC录井仪的判识模型，数据采集速率依然保持在1Hz左右，由此造成大量高频信息丢失，且数据仅在时域记录，缺乏频域佐证，综合分析能力不足，异常信息捕捉不够。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种录井工程参数数据快速采集系统及其处理方法，它通过对大钩负荷、立压、扭矩、转盘转速四个钻井工程参数进行高速采集、实时数据存储，实时时域频域数据分析，提高了录井数据精度，为实现钻井异常和故障及时准确的预警和安全高效钻井奠定了基础。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种录井工程参数数据快速采集系统，

录井仪采集大钩负荷、立压、扭矩各自的电流信号和转盘转速的电压脉冲信号，录井仪将采集的三路4～20mA电流信号送入信号分配器，将采集的电压脉冲信号送入光电耦合器；

信号分配器将三路电流信号转化为三路电压信号与光电耦合器采集的电压脉冲信号分别送入数据采集模块，数据采集模块按照最高200kHz对三路电压信号进行采样，按照最高10kHz对电压脉冲信号进行采样；

数据采集模块对采集的三路电压信号进行A/D转换，转换后的信号与采集的电压脉冲信号送入上位机；

上位机进行数据处理；

信号分配器和光电耦合器同时还与直流电源连接。

所述信号分配器为全隔离双输出信号分配器，串接录井仪电流输出端，在其输出端跨接高精度电阻，将输出的电流信号转换为电压信号送入数据采集模块。

所述光电耦合器并联在录井仪电压脉冲信号输出端；当输入的电压脉冲信号为高电平时，输入端管脚间的发光二级管导通发光，激励输出端管脚之间的光敏原件，使输出端管脚导通，则输出低电平；当输入的电压脉冲信号为低电平时，输入端管脚间的发光二极管不导通，输出端管脚关断，则输出高电平，从而将电压脉冲信号传递到数据采集模块采集端，实现数据的传递和电平的隔离。

所述信号分配器、光电耦合器和直流电源置于防爆电气控制箱内，信号分配器、光电耦合器通过共地屏蔽的多芯电缆将各自采集的信号送入数据采集模块。

一种录井工程参数数据快速采集系统的数据处理方法，它采用多线程方式，对采集的大钩负荷、立压、扭矩的信号分别进行数据采集和读取线程、数据存储线程、数据显示线程和数据时域频域处理线程中；其中，

数据采集和读取线程，上位机采用中断方式读取数据采集模块的A/D转换数据以及脉冲电压的计数信号；

数据存储线程，根据时间参数设定不同的数据存储周期，对采集的数据进行存储和查询；

数据显示线程，利用iplot控件通过读取缓存数据以及读取显示时间参数，按照设定的时间参数显示大钩负荷、立压、扭矩、转盘转速的数据，并实现数据的左右拖动、上下滑动、细节分析、数据标注中的至少一种；

数据时域频域处理线程，时域处理包括前期滤波，数据缓变检测，数据突变检测，数据阈值检测；频域处理首先应通过快速傅里叶变换将时域信号转换到频域，针对快速傅里叶变换的结果进行分析和处理，针对直流分量和高频分量进行监测以提取信号频域特征，如果直流部分出现较大差异则认为出现了突变现象，如果某高频段超过了设定阈值则认为出现了高频信号，如果某低频段超过了设定阈值则认为出现了缓变信号，根据具体信号与实际工况和故障的对应在后续的工作中进行处理。

所述数据采集和读取线程中，数据采集模块初始化后，进行数据采集，分别将采集的模拟信号进行A/D转换后存入存储器内的至少一个指定区域同时将电压脉冲信号进行计数后存入计数器，待某一指定区域存满后，产生中断信号，停止向该区域的存储；然后给该区域内的每一条数据附上接收时间点，按照设定的数据格式与计数器内的计数一并存入缓存；之后清空该区域后继续进行数据存储，等待下一中断的产生。