專利名稱：隨鉆測井深度跟蹤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于鉆井平臺上的隨鉆測井深度的跟蹤裝置。
背景技術(shù)：
目前，隨鉆測井的深度系統(tǒng)需要將深度傳感器安裝在鉆井絞車的轉(zhuǎn)
動軸上，新型數(shù)字化海洋鉆井平臺HY-941采用全封閉的鉆井絞車系統(tǒng)， 沒有位置安裝深度傳感器，目前的隨鉆測井深度傳感器在這樣的平臺上 不能采集深度信號。而且，目前的深度傳感器由鋼纜帶著轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動，有 時(shí)會出現(xiàn)鋼纜打滑問題，引起深度錯(cuò)誤。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種能夠獨(dú)立應(yīng)用于鉆井平臺的 隨鉆測井深度跟蹤裝置。
本發(fā)明的一種隨鉆測井深度跟蹤裝置包括電流/電壓信號轉(zhuǎn)換模塊 (2)、轉(zhuǎn)輪模擬模塊(3)、比較控制模塊(4)、深度信號接口模塊(5) 和電源才莫塊(6);其中，
所述電流/電壓信號轉(zhuǎn)換模塊(2)用于將鉆井平臺的電子司鉆系統(tǒng)輸出 的大鉤高度電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并將該電壓信號傳輸給比較控制模塊 (4);
所述比較控制模塊(4)用于將電壓信號與轉(zhuǎn)輪模擬模塊(3)向該比較 控制模塊(4 )輸出的模擬信號進(jìn)行比較，并根據(jù)比較值對轉(zhuǎn)輪模擬模塊(3 ) 進(jìn)行控制；
所述轉(zhuǎn)輪模擬模塊(3)用于模擬一個(gè)轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)/停、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)，并向所 述比較控制模塊(4 )輸出轉(zhuǎn)輪模擬信號，同時(shí)向深度信號接口模塊(5 )輸
出轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動信號；
所述深度信號接口模塊(5 )用于將轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動信號轉(zhuǎn)換為隨鉆測井系 統(tǒng)可以識別的深度信號；
所述電源模塊(6)用于向上述的各個(gè)模塊供電。
優(yōu)選地，還包括無源信號隔離模塊(1);該無源信號隔離模塊(1)用 于將鉆井平臺的電子司鉆系統(tǒng)輸出的大鉤高度信號轉(zhuǎn)換成兩路互相獨(dú)立的 信號， 一路信號傳輸給平臺系統(tǒng)的正常使用，另一路信號傳輸給所述電流/ 電壓轉(zhuǎn)換模塊(2)。
優(yōu)選地，所述比較控制模塊(4)包括比較器(41)和誤差放大電路 (42);比較器(41)用于將電壓信號與轉(zhuǎn)輪模擬模塊(3)向該比較控制 模塊(4)輸出的模擬信號進(jìn)行比較，所述比較器(41)使轉(zhuǎn)輪模擬信號和 輸入的高度信號近似相等，否則就控制轉(zhuǎn)輪模擬模塊(3)的轉(zhuǎn)輪按縮小差 值的方向轉(zhuǎn)動，并通過所述誤差放大電路(42 )控制所述轉(zhuǎn)輪模擬模塊(3 )。
優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)輪模擬模塊(3 )包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器(31 )、時(shí)鐘芯片(32 ) 和計(jì)數(shù)器(33)，時(shí)鐘芯片(32)用于向計(jì)數(shù)器(33)輸出可選的多個(gè)時(shí)鐘； 計(jì)數(shù)器(33)用于計(jì)數(shù)的啟動/停止、向上/向下，并將時(shí)鐘信號和由所述比 較器(41 )向該計(jì)數(shù)器(33 )輸入的轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動的方向信號輸出到所述深度信 號接口模塊(5);數(shù)模轉(zhuǎn)換器(31)用于將所述計(jì)數(shù)器(33)的計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)換 為模擬信號后輸出到所述比較器(41)。
優(yōu)選地，所述深度信號接口模塊(5 )包括或門(51 )、驅(qū)動電路(52 ) 和模擬開關(guān)(53),或門(51)用于對所述計(jì)數(shù)器(33)的時(shí)鐘信號進(jìn)行或 運(yùn)算，并轉(zhuǎn)換為相位相差90度的兩路脈沖信號，相位中包含轉(zhuǎn)輪正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn) 的信息；所述驅(qū)動電路(52 )用于根據(jù)該兩路脈沖信號對模擬開關(guān)(53 )進(jìn) 行控制，并產(chǎn)生兩路通/斷信號的深度信號。
本發(fā)明的深度跟蹤系統(tǒng)不需要在鉆井絞車系統(tǒng)上加裝深度傳感器，并且 也沒有鋼纜之類的機(jī)械傳遞，全部是電信號的傳輸和處理，因此避免了鋼纜 打滑問題，跟蹤精確。另外，本發(fā)明的深度跟蹤系統(tǒng)可以采用商用電子元件， 因此成本低，維修供貨迅捷快速。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意框圖2為本發(fā)明安裝使用時(shí)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了不用深度傳感器進(jìn)行探測，需要利用海洋石油鉆井平臺的電子司鉆 系統(tǒng)輸出的大鉤高度信號，該大鉤高度信號是4-20mA的電流信號。因此， 就需要設(shè)計(jì)一套裝置，將該高度信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡S鉆測井深度系統(tǒng)可以識別的速 度信號。
下面，結(jié)合附圖對本發(fā)明的隨鉆井深度跟蹤裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。
如圖1所示，本發(fā)明包括無源信號隔離模塊l、電流/電壓信號轉(zhuǎn)換 模塊2、轉(zhuǎn)輪模擬模塊3、比較控制模塊4、深度信號接口模塊5和電源模 塊6。
無源信號隔離模塊1將海洋石油鉆井平臺的電子司鉆系統(tǒng)輸出的大鉤 高度4-20mA信號轉(zhuǎn)換成兩路互相獨(dú)立的4-20mA高度信號， 一路信號滿 足平臺其它系統(tǒng)的正常使用，另一路信號傳輸至電流/電壓轉(zhuǎn)換模塊2。無源 信號隔離模塊1可以采用4-20mA輸入4-20mA輸出一比一的隔離電路；
電流/電壓轉(zhuǎn)換模塊2將無源信號隔離模塊1傳輸過來的信號轉(zhuǎn)為電壓 信號，并傳輸給比較控制模塊4。通過電流/電壓轉(zhuǎn)換模塊2將高度電流信號 轉(zhuǎn)換為電壓信號。電流/電壓信號轉(zhuǎn)換模塊2可以采用4 - 20mA輸入0 - 5V 輸出的電流信號轉(zhuǎn)電壓信號電路；
比較控制模塊4主要包括誤差放大電路42和比較器41。比較控制模塊 4的比較器41將電流/電壓轉(zhuǎn)換模塊2傳輸過來的電壓信號與轉(zhuǎn)輪模擬模塊 3的模擬輸出信號進(jìn)行比較，比較控制模塊4的比較器41使轉(zhuǎn)輪模擬信號 和系統(tǒng)輸入的高度信號近似相等，否則就控制轉(zhuǎn)輪模擬模塊3的轉(zhuǎn)輪(下述) 按縮小差值的方向轉(zhuǎn)動。為了提高跟蹤的精度和穩(wěn)定性，引入誤差放大電路 42,保證將比較器41輸出到轉(zhuǎn)輪模擬模塊3的跟蹤信號精度控制在± 2mV 內(nèi)，即轉(zhuǎn)輪模擬信號和系統(tǒng)輸入的高度信號之差保持在± 2mV內(nèi)。
由于鉆井平臺系統(tǒng)提供的是高度信號，而隨鉆測井深度系統(tǒng)可以識別的 其實(shí)是速度信號。從高度轉(zhuǎn)換為速度信號就需要微分運(yùn)算，在微分運(yùn)算過程 中還需要保持信號的高精度。為此，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一個(gè)轉(zhuǎn)輪模擬模塊，目的 是模擬深度傳感器探測鉆井絞車的轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的速度信號。轉(zhuǎn)輪模擬
模塊3主要包括時(shí)鐘芯片32、計(jì)數(shù)器33和數(shù)模轉(zhuǎn)換器31,如圖l所示，時(shí) 鐘芯片32提供可選的多個(gè)時(shí)鐘，輸出到計(jì)數(shù)器33，計(jì)數(shù)器33計(jì)數(shù)的啟動/ 停止、向上/向下(up/down )由比較器41控制，類似一個(gè)轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)/停、正 轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動的方向和時(shí)間由比較器41控制，比較器41控制轉(zhuǎn)輪朝 向跟蹤大鉤高度的方向轉(zhuǎn)動。計(jì)數(shù)器33的計(jì)數(shù)輸出到數(shù)模轉(zhuǎn)換器31，經(jīng)過 數(shù)模轉(zhuǎn)換器31處理的模擬信號返回輸出到比較器41，計(jì)數(shù)器33將時(shí)鐘信 號和由比較器41向計(jì)數(shù)器33輸入的轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動的方向信號輸出到深度信號接 口模塊5。
深度信號接口模塊5將轉(zhuǎn)動信號轉(zhuǎn)換為隨鉆測井系統(tǒng)可以識別的深度 速度信號。具體是該深度接口模塊5包括或門51、驅(qū)動電路52和模擬開 關(guān)53,計(jì)數(shù)器33的時(shí)鐘信號由或門51進(jìn)行或運(yùn)算，轉(zhuǎn)換為相位相差90度 的兩路脈沖信號，相位中包含轉(zhuǎn)輪正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)的信息。這兩路脈沖信號通過 驅(qū)動電路52控制模擬開關(guān)53產(chǎn)生兩路通/斷信號，隨鉆測井系統(tǒng)監(jiān)測這兩 路信號的通/斷狀態(tài)，從而得到深度信號。
電源模塊6用于向上述的各個(gè)模塊供電。
在生產(chǎn)應(yīng)用時(shí)，如圖2所示，本跟蹤系統(tǒng)的無源信號隔離模塊1裝在鉆 臺7上，將大鉤高度信號轉(zhuǎn)換成兩路互相獨(dú)立的信號。其中一路信號經(jīng)電纜 接到設(shè)置在隨鉆測井工作室8的本發(fā)明跟蹤裝置10的電流/電壓轉(zhuǎn)換模塊的 輸入端。本系統(tǒng)的輸出信號接隨鉆測井原來接深度傳感器信號的位置即可， 即與隨鉆測井深度系統(tǒng)9的信號輸入端相連。
綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的 保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改 進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種隨鉆測井深度跟蹤裝置，其特征在于，包括電流/電壓信號轉(zhuǎn)換模塊(2)、轉(zhuǎn)輪模擬模塊(3)、比較控制模塊(4)、深度信號接口模塊(5)和電源模塊(6)；其中，所述電流/電壓信號轉(zhuǎn)換模塊(2)用于將鉆井平臺的電子司鉆系統(tǒng)輸出的大鉤高度電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并將該電壓信號傳輸給比較控制模塊(4)；所述比較控制模塊(4)用于將電壓信號與轉(zhuǎn)輪模擬模塊(3)向該比較控制模塊(4)輸出的模擬信號進(jìn)行比較，并根據(jù)比較值對轉(zhuǎn)輪模擬模塊(3)進(jìn)行控制；所述轉(zhuǎn)輪模擬模塊(3)用于模擬一個(gè)轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)/停、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)，并向所述比較控制模塊(4)輸出轉(zhuǎn)輪模擬信號，同時(shí)向深度信號接口模塊(5)輸出轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動信號；所述深度信號接口模塊(5)用于將轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動信號轉(zhuǎn)換為隨鉆測井系統(tǒng)可以識別的深度信號；所述電源模塊(6)用于向上述的各個(gè)模塊供電。
2、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，還包括無源信號隔離模塊 (1);該無源信號隔離模塊(1)用于將鉆井平臺的電子司鉆系統(tǒng)輸出的大鉤高度信號轉(zhuǎn)換成兩路互相獨(dú)立的信號， 一路信號傳輸給平臺系統(tǒng)的正常使 用，另一路信號傳輸給所述電流/電壓轉(zhuǎn)換模塊(2)。
3、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述比較控制模塊(4)包 括比較器(41)和誤差放大電路(42);比較器(41)用于將電壓信號與 轉(zhuǎn)輪模擬模塊(3 )向該比較控制模塊(4 )輸出的模擬信號進(jìn)行比較，所述 比較器(41)使轉(zhuǎn)輪模擬信號和輸入的高度信號近似相等，否則就控制轉(zhuǎn)輪 模擬模塊(3 )的轉(zhuǎn)輪按縮小差值的方向轉(zhuǎn)動，并通過所述誤差放大電路(42) 控制所述轉(zhuǎn)輪模擬模塊(3)。
4、 如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)輪模擬模塊(3)包 括數(shù)模轉(zhuǎn)換器(31)、時(shí)鐘芯片(32)和計(jì)數(shù)器(33)，時(shí)鐘芯片(32)用 于向計(jì)數(shù)器(33)輸出可選的多個(gè)時(shí)鐘；計(jì)數(shù)器(33)用于計(jì)數(shù)的啟動/停 止、向上/向下，并將時(shí)鐘信號和由所述比較器(41)向該計(jì)數(shù)器(33)輸 入的轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動的方向信號輸出到所述深度信號接口模塊(5);數(shù)模轉(zhuǎn)換器(31)用于將所述計(jì)數(shù)器(33 )的計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)換為模擬信號后輸出到所述比較器(41)。
5、如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述深度信號接口模塊(5 ) 包括或門(51)、驅(qū)動電路(52)和才莫擬開關(guān)(53)，或門(51)用于對 所述計(jì)數(shù)器(33)的時(shí)鐘信號進(jìn)行或運(yùn)算，并轉(zhuǎn)換為相位相差90度的兩路 脈沖信號，相位中包含轉(zhuǎn)輪正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)的信息；所述驅(qū)動電路(52)用于根 據(jù)該兩路脈沖信號對模擬開關(guān)(53)進(jìn)行控制，并產(chǎn)生兩路通/斷信號的深 度信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種隨鉆測井深度跟蹤裝置，包括電流/電壓信號轉(zhuǎn)換模塊(2)、轉(zhuǎn)輪模擬模塊(3)、比較控制模塊(4)、深度信號接口模塊(5)和電源模塊(6)。本發(fā)明的深度跟蹤系統(tǒng)不需要在鉆井絞車系統(tǒng)上加裝深度傳感器，并且也沒有鋼纜之類的機(jī)械傳遞，全部是電信號的傳輸和處理，因此避免了鋼纜打滑問題，跟蹤精確。另外，本發(fā)明的深度跟蹤系統(tǒng)可以采用商用電子元件，因此成本低，維修供貨迅捷快速。
文檔編號E21B47/04GK101100939SQ20071011994
公開日2008年1月9日 申請日期2007年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月3日
發(fā)明者劉國武, 吳興方, 孫學(xué)雷, 廖運(yùn)榮, 朱江梅, 林長濃, 剛 肖, 豐 邵, 陳秋炎 申請人:中國海洋石油總公司;中海油田服務(wù)股份有限公司