基于双cpu井深测量系统设计毕业设计论文

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1、辽宁工程技术大学毕业设计（论文）0前言当今的社会里，石油是是不可却很少的能源之一，随着国民经济的迅速发展，对地下开采石油量的需求不断增长，现代钻井技术有了新的发展，一个好的测井深系统就必不可少，方便、快捷、准确地测量井深不仅能够保证钻井工作安全顺利的进行，而且也能节约时间、资金，带来巨大的经济效益。在进行石油钻探过程中，由于井下状况复杂且不易预测，需及时掌握钻井的状态，以保证钻探的质量和钻井的安全。在石油钻探现场广泛采用的就是用来检测钻井状态的重要智能设备。传统的测井深设备体积庞大、不易安装、输出信号一般为模拟

2、信号，测量精度不高、实时性差、出现故障也不易排除，因此给钻井工作带来了巨大的隐患；另外一些新上市的测井仪虽然在速度、准确度方面有一定的优越性，但其价格过于昂贵，应用范围受到限制，而且一旦损坏，后果不堪设想。因此从安全性和性价比两个方面综合来考虑，可采用单片机来测井深，利用单片机作为主控元件,能使仪器仪表数字化、智能化，提高他们的测量速度、测量精度、简化仪器仪表硬件结构，便于使用、维修和改进，另外，单片机体积小、价格低廉，结构灵活、便于集成，所以单片机不仅占领了原来使用小型机的各个领域，而且广泛应用于过程控制等场

3、合，此外，还可以用于过去计算机无法深入的方面，如测量仪器、教学装置、医疗设备、家用电器等。本设计就采用双CPU测井深，其可靠性有了很大的提高，两个CPU有明确的分工，一个CPU负责测量，一个CPU负责事务处理，仪器中再加上监控电路，就能避免单CPU同时响应多个请求时，漏掉检测信号的可能性。同时其测量精度可达20mm，响应速度也较快，其价格也比较低廉，因此其应用前景将会十分广阔。69辽宁工程技术大学毕业设计（论文）1双CPU井深测量系统的测量原理和整体框图由于井比较深，不可能像机械加工那样用一根钻头完成钻井工作全

4、过程。图1-1是钻井系统结构示意图。实际的钻井动力驱动机构有绞盘、大钩、多节钻杆和钻头组成。在向下钻探的过程中，当钻杆下降到卡座位置时，大钩与钻杆脱离，向上提升到一钻杆的高度，接入一根钻杆，再将大钩与钻杆重新连接，继续向下钻探一根钻杆的深度。如此反复，可完成几百、上千米的钻井任务。因此，钻井深度的测量公式为：钻井深度=钻杆数量×单根钻杆长度-大钩距地面高度(1)图1-1是钻井系统结构示意图Fig.1-1Thestructureofdrillingsystem当需要向上提升钻头时，有大钩向上提升出一根完整的钻杆，

5、然后由井架底部的卡座加紧地下的其他钻杆和钻头，这时候就可以将地面上的钻杆移去。地面上的钻杆移去后，大钩向下运动，与卡座夹住的钻杆连接，再松开卡座，于是又可向上提升钻头。重复这一过程就可以把地下很深的钻头提升到地面[1]。69辽宁工程技术大学毕业设计（论文）从式(1)可以看出，测量井深的关键在于统计井下钻杆的数量。因为工作现场的特殊性，更换钻杆的数量不能由人工输入到计算机，只能由测量仪器自动判断。由于钻井过程复杂，在实际操作过程中会出现多次加钻杆、减钻杆的操作。因此准确判断增加、减少钻杆的操作是确保统计井下钻杆数

6、量的关键。根据上面介绍，可以通过大钩的位置和载荷来判断是否在进行增加、减少钻杆的操作：若大钩的载荷为零，说明钻杆被卡座卡住，要进行增加、减少钻杆的操作。若大钩载荷变为零时大钩的位置在井架的底部，表明要增加一根钻杆；若大钩载荷变为零时大钩的位置在井架的上部，表明要移去一根钻杆。大钩与绞盘上的绞绳相连接，绞盘转动控制绞绳的收放，从而实现大钩的升降。在一台特定的井架中，绞盘的直径D，绞绳的直径、每层能缠绕的圈数是固定的。因此，通过测绞盘的转动圈数与转动位置，即可测量出大钩的实际高度。根据井深测量系统的原理，我设计完成

7、的双CPU井深测量系统，做到了下述技术要求,其总体设计的电路结构框图如图1-2所示。图1-2双CPU井深测量系统框图Fig.1-2Double-CPUdepthmeasurementsystemdiagram69辽宁工程技术大学毕业设计（论文）2设计原则2.1先进性在系统设计中采用目前世界上先进的前端测量备和主控电路。按照国际上成熟的系统结构进行工程安装。2.2扩展性整个系统的设计满足目前各个所在的需要，同时考虑到以后系统升级扩展的需要，我为系统留有余地。在本设计中，设计已考虑到系统的基本容量，而且系统的输入输

8、出都还可以扩充。2.3安全性和可靠性系统设备都选用技术先进、性能可靠的成熟产品，所有这些设备的技术参数都符合国家有关标准的规定。控制电路具保护功能，防止非法修改内部参数；主控设备都具有自动诊断系统故障的能力，便于提前发现设备早期出现的故障，最大限度的保障系统长期安全可靠的运行。69辽宁工程技术大学毕业设计（论文）3总体设计技术要求、技术措施3.1技术要求在进行石油钻探过程中，由于井下状