高集成度测井地面系统 技术领域 本发明涉及石油测井仪器领域， 可用于勘探测井、 生产测井、 成像测井、 随钻测 井、 水平井测井、 射孔、 取芯、 试井、 仪器维修、 教学等过程。 背景技术 常规的测井地面系统由采集箱体、 电源箱体、 缆芯控制箱体、 示波器面板等多个 箱体构成。 测井作业时， 采集箱体主要负责采集井下仪器数据、 深度数据、 辅助变量 (如张力、 自然电位等）； 电源箱体负责对井下仪器供电； 缆芯控制箱体负责连通测井 电缆与采集箱体、 电源箱体， 实现不同系列仪器的信号和电源分配； 示波器面板在设 备发生故障时维修人员使用。 这样的测井地面系统需要配置的箱体繁多， 在测井车中 占用较大的空间， 运输、 制造成本较高。 因此， 本公司研制了高集成度测井地面系统， 它对多个箱体进行优化设计， 合并功能模块， 大幅度缩小体积， 降低使用和维护成本。 高集成度测井地面系统的特点是在一个机箱内 ， 集成井下信号处理、 数据采集、 仪器供电、 缆芯切换、 数据传输、 射孔等测井地面系统必备的各项功能。 发明内容 本发明利用最新的软件、 电子、 通讯、 电源等技术， 将测井作业中地面系统所必 备的各项功能模块集成到一个箱体内部， 形成一个高集成度、高性能的测井地面系统。 本发明的技术方案： 高集成度地面系统由前端机总成、 系统电源、 深度系统、 井 下电源、 扩展卡模组、 控制面板总成、 散热系统、 EMI系统组成。 该地面系统在作业 时， 与井下仪通过测井电缆连接， 与上位机通过通讯线连接。 系统上电后， 系统电源将外部电源转换为低压工作电源。 由于系统使用低压工作 电源大多用于精密测量、 高速通信等， 故需要对低压工作电源进行净化处理， 经过净 化后的低压电源再提供给各功能模块使用， 以保证系统的可靠性。 前端机总成由高性能处理器、 LCD液晶显示屏、 功能按钮、 大容量存储器、 通讯 管理、 总线控制几部分组成。 高性能处理器运行操作系统软件和箱体功能管 理软件， 并将内部总线传输过来的各种功能信息数据在 LCD液晶显示屏上显示； 功能按钮，可 脱离上位机软件对系统中功能模块进行控制、 参数快捷设置等； 通讯线与主机进行数 据通信， 同时把数据存贮在自身的大容量存贮器中； 内部总线将深度系统、井下电源、 扩展卡等连接起来， 按照既定的时序将各模块数据收集起来， 然后传送给高性能处理 器进行处理， 同时也接收上位机的命令并分配给各指定节点 。 深度系统由深度处理单元、 模拟量处理单元、 控制单元及存储单元构成。 深度处 理单元负责实时计算当前深度、 速度， 并根据报警设置 （如： 井口报警、 井底报警、 超速报警、低速报警）， 及时上报当前深度单元的工作状态， 以便操作人员或上位机软 件进行相关处理； 模拟量处理单元负责系统张力信号 （TEN)、 自然电位信号 （SP)、 磁记号信号（MMD)及磁定位信号（CCL )的实时采集， 张力单元根据报警设置（如： 遇阻报警、遇卡报警）， 及时上报当前张力单元的工作状态， 以便操作人员或上位机软 件进行相关处理； 控制单元根据上位机软件命令， 对深度系统中的各通道增益、 通道 选择等参数进行操作， 实现程序控制； 存储单元使用高可靠掉电存储器件， 将深度系 统中重要的参数保存下来， 掉电后重新上电仍保持最后一次操作参数。 井下电源为井下仪器提供工作电源。 电源模块从外部电源获取能量， 自带过压、 过流保护等功能， 根据上位机软件或者控制面板的命令变换出需 要的频率的电压值， 同时各种保护参数也可以通过命令进行设置。 电源模块自带的存储单元将每次更改后 的参数保存下来， 掉电后重新上电仍保留最后一次操作参数。 扩展卡模组可配置扩展板卡 1~N个 （N<32)， 上电后扩展卡通过内部总线与前端 机总成进行数据交换： 首先将当前所在卡槽位置及其他自身信息上报 给前端机总成， 然后接收前端机总成配置命令完成初始化配置 。 完成配置后， 扩展卡与箱体内部其他 节点按照既定总线时序进行工作。 由于内部总线协议可自动识别到扩展卡的位置 ， 且 总线协议与卡槽位置进行关联， 故在扩展卡模组中可以插入多个相同功能扩展 卡， 利 用总线协议对板卡的禁止、 唤醒功能， 可选择相同功能板卡中的其中一个作为有效板 卡使用。 整个系统中的各个采集板及电源可以按照软件 命令传输特定测试点的波形数据， 并在上位机进行显示， 以便调节参数、 诊断或排除故障， 从而替代独立示波器面板。 作业过程中， 操作人员通过控制面板总成上的开关或上位机 软件命令来选择所需 要的缆芯分配模式、 供电电压 /频率等。 附图说明 附图 1为本发明的结构示意图； 附图标号说明： 1-通讯线， 2-前端机总成， 3-内部 总线， 4-低压电源网络， 5-系统电源， 6-井下电源， 7-扩展卡模组， 8-深度系统， 9-散 热系统， 10-交流电源网络， 11-EMI 系统， 12-控制面板总成， 13-交流电源线， 14-测 井电缆线， 15-深度系统信号线， 16-功能线束。 具体实施方式 参见附图所示， 本发明中深度系统（8)、 井下电源 （6)、 扩展卡模组（7) 与前端 机总成 （2)连接。 深度系统 （8) 从内部总线 （3 ) 上获得指令， 上传数据包； 井下电 源 （6) 也通过内部总线 （3 ) 获得指令， 上传电源工作电压、 电流、 频率、 波形、 保 护参数等信息， 并通过控制面板总成 （12) 向测井电缆线 （14) 提供指定电压 /频率 / 电流的电源； 扩展卡模组 （7) 从内部总线 （3 ) 上获得指令并上传井下仪器数据， 获 得井下仪器指令后经过控制面板总成（12)发送 至测井电缆线（14)来控制井下仪器。 深度系统（8)从深度系统信号线 （15 )上获取测量需要的各种信号， 经过内部处 理、 采集后， 通过内部总线 （3 ) 上传至前端机总成 （2)。 系统电源 （5 ) 将通过交流电源网络 （10) 从控制面板总成 （12) 获得交流电源， 然后转化为系统中模块工作所需低压电源， 经过净化后提供给系统中各模块使用。 控制面板总成（12)实现缆芯分配、 交流电源分配、 采集井下仪器信号通道分配、 井下仪器电源通断和极性选择等功能， 通过测井电缆线 （14) 将井下仪器和地面系统 连接起来。 散热系统（9)从交流电源网络（10)上获取交流� ��压后开始工作， 对整个系统进 行散热工作。

EMI系统 （11 ) 从交流电源线 （13 ) 上获取系统工作交流电， 然后进行净化处理 后提供给控制面板总成（12)， 由控制面板总成（12)进行分配后提供给系统中 各模块 使用。 当系统某些信号需要监测时， 操作员通过主机的软件发出命令， 前端机总成 （2) 接收后转发到指定的扩展卡（ 7 )或井下电源（ 6 )， 由这些设备将测试点的数据波形 传输到前端机总成 （ 2 )， 最后通过通讯线 （1 ) 传输到主机的软件进行显示， 供操作 员判断信号是否满足要求。