一種雙向遠程控制試井系統的研究與實(shí)現

其中模擬電路部分的主要功能為經(jīng)低通濾波處理濾除經(jīng)電纜傳輸后壓力計信號中的高頻分量，并將模擬信號進(jìn)行數字化處理。
數字電路部分考慮到長(cháng)線(xiàn)傳輸的系統頻帶限制，及壓力計信號輸出采用的部分響應基帶傳輸方式，所以原始信號需經(jīng)過(guò)硬件電路處理恢復出數據信號供主處理器處理。
數字信號首先經(jīng)過(guò)去除毛刺后分成兩路，一路未進(jìn)行任何處理，另一路經(jīng)過(guò)由兩片FIFO寄存器和一片移位寄存器構成的移位電路，經(jīng)過(guò)精確位移的信號與原信號進(jìn)行異或操作，恢復出數據信號，再經(jīng)過(guò)濾波處理然后直接送給主處理器進(jìn)行相關(guān)處理，并在指定端口處發(fā)送出去。該電路中配備一定頻率的振蕩器，經(jīng)分頻后作為隊列寄存器和移位寄存器的驅動(dòng)時(shí)鐘信號。
電源管理模塊提供了系統各個(gè)模塊所需的工作電壓，并具有高溫保護功能，當溫度過(guò)高時(shí)電源自動(dòng)斷電，并在掉電時(shí)將濾波電路的反饋回路切斷，當溫度降低時(shí)可自動(dòng)恢復工作，實(shí)現對濾波電路的溫度控制。
壓力計控制系統采用一套完備的壓力計管理通信協(xié)議集，規定了數據的具體格式，包括幀分類(lèi)方式、幀長(cháng)度判定格式、幀數據意義定位等。該套通信協(xié)議集支撐了整個(gè)系統穩定可靠地工作，充分滿(mǎn)足了井上井下交互通信及實(shí)際油井測試工作的需要。

4 應用實(shí)測
本文所述的遠程控制試井測試系統已在渤海鉆井平臺得到多次實(shí)際應用。其中最新一次測試為2010年7月，測試井深2253．79m，測試井段2104．0～2109．0m，產(chǎn)量：油114．3m3／d，氣11104m3／d，流壓16．02Mpa，生產(chǎn)壓差1．90Mpa，地層最大壓力17．92Mpa，測點(diǎn)實(shí)測溫度82．7℃。井下探測系統位于井深2045．42m處，測得數據經(jīng)無(wú)線(xiàn)發(fā)射接收模塊傳至下井控制器，由地面計算機進(jìn)行分析，同時(shí)借助下井控制器完成對井下探測器的實(shí)時(shí)控制。整個(gè)試井作業(yè)所記錄的壓力和溫度變化過(guò)程曲線(xiàn)圖如圖8所示。

該系統實(shí)際測量曲線(xiàn)圖，較準確地反映了該井整個(gè)操作流程所對應的變化趨勢，并通過(guò)專(zhuān)用分析軟件對該過(guò)程中初關(guān)井至二開(kāi)井段壓力曲線(xiàn)圖進(jìn)行了理論值擬合，如圖9所示。
從圖中可以看到，擬合結果如實(shí)地反映了實(shí)際測量壓力的變化趨勢，與實(shí)際油井相關(guān)操作基本吻合。包括初次關(guān)井壓力值產(chǎn)生跳變并急速下降，之后迅速恢復接近靜態(tài)壓力。此后進(jìn)行的一系列油井操作均如實(shí)地反映了在壓力變化圖中，直至二次開(kāi)井壓力值迅速抬高并馬上恢復到最初壓力值，隨著(zhù)油井采油作業(yè)直至結束，壓力值逐漸恢復至零。

5 結論
本文所述系統在渤海多個(gè)平臺實(shí)際應用，準確提取了井下石油的參數數據，并已申請受理了國家專(zhuān)利。從現場(chǎng)測試及應用表明，所設計的用于長(cháng)線(xiàn)驅動(dòng)的擴頻通信方式，能夠成功地將井下數據無(wú)誤地傳到井上，并同時(shí)將井上控制命令傳至井下，完成井上井下雙向遠程控制操作。本文介紹系統所實(shí)現的最遠傳輸距離基本滿(mǎn)足國內現有的所有井深，傳輸方式可靠穩定。此外所采用的壓力計實(shí)際模型及分段擬合等計算方式，通過(guò)實(shí)際測量數據表明能夠如實(shí)準確地反映井下實(shí)際情況，且測量量程和精度很好地滿(mǎn)足了實(shí)際需要。
由于不同油井的環(huán)境差異較大，會(huì )對系統的通信帶來(lái)不可預知的影響，因而對其抗干擾性等方面需通過(guò)多次的實(shí)驗研究進(jìn)一步改進(jìn)提高。另外由于實(shí)際測井周期需要，對系統供電要求較為苛刻，因此整個(gè)系統的功耗節能等也是今后需提高的主要方面。