数字化钻井参数算法设计及测控功能实现

论文摘要

石油钻井参数仪是一种通过监测钻井过程来进行科学分析和科学决策的集成仪器仪表,本文研究重点是为新型钻井参数仪设计集成化的天车防碰和自动灌浆系统功能。本文在钻井多参数仪的研发与设计中,充分利用了钻井参数仪、天车防碰、自动灌浆之间数据信息相关性,在参数仪中集成了天车防碰和自动灌浆系统功能,避免了硬件资源的重复投资,减少了软件功能的重复开发,提高了井场的空间利用率,也压缩了三种系统功能实现的综合成本。论文首先介绍了SZJIII型钻井参数仪的系统整体结构和上位机软件系统,结合天车防碰和自动灌浆的功能特点和所需信息,确定将其的分析决策功能划分为前台界面显示部分和后台算法处理部分,并将前台部分放到用户图形界面软件模块中实现,而将后台部分置于数据处理软件模块中实现。同时,作为天车防碰和自动灌浆的基础,系统将衍生量计算和钻井工况判断也放在数据处理软件模块中实现,并将衍生量计算、钻井工况判断、天车防碰后台算法处理和自动灌浆后台算法处理封装为CDataProcess类,供相关程序调用。为了响应上位机系统的命令控制,实现天车防碰和自动灌浆功能,设计了控制硬件模块通过继电器来控制声光报警、刹车控制和灌浆泵启停。此外,为满足用户需求,系统通过Shell脚本编程和系统API编程,完成了Linux和Windows下系统自启动软件模块和双机冗余软件模块的设计实现。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究的目的及意义
• 1.4 本文内容安排
• 2 系统概述
• 2.1 系统功能及特点
• 2.2 系统结构与技术路线
• 2.2.1 系统整体结构设计
• 2.2.2 功能模块设计
• 2.3 本章小结
• 3 上位机软件应用功能实现
• 3.1 上位机软件系统结构
• 3.1.1 总体软件结构概述
• 3.1.2 各进程模块设计
• 3.2 数据处理模块设计概述
• 3.2.1 数据处理模块功能
• 3.2.2 数据处理模块类结构
• 3.2.3 数据处理模块类流程设计
• 3.3 衍生量运算设计及实现
• 3.4 钻井工况判断设计及实现
• 3.5 天车防碰的设计与实现
• 3.5.1 原理概述
• 3.5.2 技术特点
• 3.5.3 后台算法设计
• 3.5.4 界面设计
• 3.6 自动灌浆的设计与实现
• 3.6.1 原理概述
• 3.6.2 技术特点
• 3.6.3 后台算法设计
• 3.6.4 界面设计
• 3.7 其他应用模块设计与实现
• 3.7.1 双机热冗余功能实现
• 3.7.2 系统自启动功能实现
• 3.8 本章小结
• 4 底层模块设计与实现
• 4.1 控制模块硬件设计
• 4.1.1 控制模块硬件结构设计
• 4.1.2 主要芯片选型
• 4.1.3 PCB 设计
• 4.2 控制模块软件设计
• 4.2.1 控制模块主控程序设计
• 4.2.2 CAN 总线功能实现
• 4.3 传感器模块应用功能实现
• 4.3.1 工程量运算
• 4.3.2 命令处理
• 4.4 本章小结
• 5 总结与展望
• 致谢
• 参考文献