摘要：針對目前油田鉆井參數(shù)監(jiān)測的現(xiàn)狀及其存在的主要問題，設(shè)計了一種無線傳輸鉆井參數(shù)儀。主要介紹了系統(tǒng)的電源電路、通信模塊、智能分站等部分的工作原理及實現(xiàn)框圖。為了避免采用有線數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)致的可移動性差、系統(tǒng)擴充性能差等缺點，采用無線數(shù)據(jù)傳輸模塊D21DL構(gòu)成系統(tǒng)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，并利用DELPHI 6.0設(shè)計了操作監(jiān)控界面，可視化強、操作方便。
關(guān)鍵詞：無線傳輸 智能分站 參數(shù) 通訊模塊
鉆井儀表的研究與使用，不僅提高了鉆井過程中各項參數(shù)指示與記錄的準確程度，而且為油田的安全生產(chǎn)提供了科學(xué)依據(jù)。目前鉆井現(xiàn)場有六道參數(shù)儀、八道參數(shù)儀等鉆井參數(shù)儀以及液面報警器等單項參數(shù)記錄儀，這些儀表雖能提供現(xiàn)場參數(shù)，但數(shù)據(jù)傳輸大多還是靠有線通信。而有線傳輸受地理環(huán)境因素影響較大，不能任意鋪設(shè)，且可擴充性差，在鉆井搬遷過程中拆卸和安裝工作量大。相比較而言，無線通信卻具有高可移動性、通信范圍不受環(huán)境條件的限制、傳輸范圍能得到較大地拓寬等優(yōu)點。因此作者等人和黃河井公司共同研制開發(fā)了無線傳輸鉆井參數(shù)儀。
無線傳輸鉆井參數(shù)儀的研制，改進了現(xiàn)有的鉆井參數(shù)儀依靠的有線傳輸方式，使勝利油田鉆井參數(shù)啟示儀器儀表的相對落后的現(xiàn)狀得到了較大改觀。無線傳輸鉆井參數(shù)儀在鉆井過程中具有實時采集、無線傳輸、實時監(jiān)控以及計算機分析與打印等功能，從而提高了鉆井現(xiàn)場參數(shù)采集與記錄分析的準確性、可靠性，使鉆井參數(shù)儀器儀表更具實用性，實現(xiàn)了更新?lián)Q代。

圖1

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，整個系統(tǒng)由鉆井指揮觀測室和鉆井現(xiàn)場兩部分組成。
鉆井指揮觀測部分由自行研制的通信接口、系統(tǒng)觀測工控計算機、打印機等組成。通信接口的主要作用是將鉆井現(xiàn)場的各個監(jiān)測鉆井參數(shù)的智能分站（包括井臺實時監(jiān)測管理站）的數(shù)據(jù)與觀測工控計算機的數(shù)據(jù)進行交換，同時還肩負現(xiàn)場參數(shù)超限時在鉆井指揮觀測室報警的作用。系統(tǒng)觀測工控微型計算機可以增加、刪除系統(tǒng)掛接的智能分站，負責各類監(jiān)測參數(shù)的類型定義、報警上下限的設(shè)置與修改以及正常工作按照一定的要求巡要現(xiàn)場的各個參數(shù)信息，并將數(shù)據(jù)實時顯示在工作界面上，同時對歷史數(shù)據(jù)進行分類管理，包括定時存儲、顯示實時曲線、生成各類報表并輸出等。
鉆井現(xiàn)場包括需要監(jiān)測各參數(shù)的智能分站和井臺實時監(jiān)測管理站。監(jiān)測參數(shù)的智能分站將各類傳感器信息采集、處理后存放在自己的內(nèi)存中，供井臺實時監(jiān)測管理站和鉆井指揮觀測室的系統(tǒng)觀測工控計算機實時調(diào)用。在本設(shè)計中，根據(jù)現(xiàn)場的要求，設(shè)計安裝的智能分出站包括兩個測量泥漿池液位的智能分站、一個測量泥漿口處H2S濃度的智能分站、一個測量泥漿泵出口壓力的智能分站和一個測量井臺鉆具懸重的智能分站。
井臺實時監(jiān)測管理站的作用是讓井臺上作業(yè)的人員能實時地觀察到現(xiàn)場的各個參數(shù)的數(shù)據(jù)，并且各類參數(shù)一旦超限時能提供聲光報警，從而及時提醒工作人員現(xiàn)場發(fā)生的參數(shù)異常情況，以最快的速度采取應(yīng)急措施，避免事故的發(fā)生和擴大。

2 系統(tǒng)各部分的設(shè)計與實現(xiàn)
該系統(tǒng)主要包括電源模塊、通信模塊以及井臺實時監(jiān)測管理站和各智能分站等部分，在這些部分的設(shè)計過程中，充分考慮了提高系統(tǒng)的抗干擾性和可靠性。
2．1 電源部分的設(shè)計與實現(xiàn)
為適應(yīng)不同的用戶要求，在設(shè)計智能分站電源時考慮了三種方案：第一是智能分站的供電直接由現(xiàn)場交流電提供（如圖2所示）；第二是智能分站的供電直接由直流電池提供（如圖3所示），這要求每口井完工作后要對直流電源進行充電，保證在下一口井鉆井過程中不再更換電池，以保證檢測數(shù)據(jù)的連續(xù)性；第三是智能分站的供電交流電和直流電共同提供（如圖4所示），當有交流電時，交換電為本智能分站的所有電路提供電能，同時對后備的直流電流進行小電流充電，直到充滿為止。一旦現(xiàn)場交流電停電，系統(tǒng)則由直流電池維持供電。直流電池供電時間的長短與所選擇的電池容量有關(guān)，考慮到現(xiàn)場實際情況，選用了能維持兩天的蓄電池。因此本智能監(jiān)測分站的設(shè)計也依不同的供電要求而有所不同。上述電源電源的設(shè)計并不是在每個智能分站中都存在，而是根據(jù)鉆井現(xiàn)場的需要分成三種情況，鉆井公司根據(jù)自已的工作特點進行選用。這種多方式的設(shè)計方法具有較大的工作靈活性，也是本設(shè)計的特色之一。

2．2 通信模塊的設(shè)計與實現(xiàn)
通信模塊的設(shè)計包括通信接口的設(shè)計及無線模塊的選擇。其中，通信接口是監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分，沒有它系統(tǒng)就無法實現(xiàn)計算機和智能分站的通信。工控機的對外數(shù)據(jù)接口除供打印機使用的一個并行口外，還有兩個標準的RS-232異步串行口。與外部設(shè)備的通信一般采用串行口。RS-232信號至少需要三根線，最遠能傳輸15米，足以滿足現(xiàn)場的需要。