基于DSP的井底微流量测量系统设计.pdfVIP

苟开海等：基于DSP的舞底微流量莉量系统设计 甚 于DSP的井底微流量测量系统设计 DesignofDetectiveInstrumentfo， nyFlowofWellBasedonDSP 苟开海 胡 泽 葛 亮 (西南石油大学，四川 成都 61050o) 摘 要：为了实现随钻监测井底微小漏失量或微小溢流量并控制井 口回压或微调钻井液密度，以防止井涌、井漏等问题的发生而实现在深井窄钻井液 密度窗 口条件下的安全、快速钻井的 目的。设计 了一种基于 DSP的井底微流量测量系统。本设计主要是 以TMS320LF2407A为核心，完成数据采集、数 字滤波、数据存储，同时实现流量计算 ，并实现与地面计算机串行通信功能。结合硬件设计与通信协议，编写出了相应的控制程序。 关键词：流量监测；DSP；互相关 要实现安全、高效、优质地钻井，除了对其生产工艺 的大小 ： 技术进行优化设计外，还必须随时掌握生产过程中各项 = L／r0 (3) 参数的变化情况，并及时有效地对生产工艺进行调整。 式中：一两个超声波传感器之间的距离，Z0一 () 实现这一 目的的重要手段是借助先进的钻井设备和完整 和 (t)的互相关函数 (r)在最大值，即为渡越时间， 的测试系统。基于 DSP的井底微流量测量系统互相关 进而计算出流体流量为： 流量计能够实时监测井底流量变化，该系统采用在流体 Q=Av (4) 的流动方向上设置两个相 同的传感器，通过测量流体流 式中：A一管道横截面积。 动噪声 由上游传感器渡越到下游传感器的渡越时问来确 … 定流体的流量。此类流量计的传感器有多种类型，如超 声波传感器、电容传感器等，本文介绍的相关流量计采用 的是超声波式传感器。该流量计无转动部件，在结构上 yO) 克服了涡轮流量计的缺点。本文从相关流量测量技术测 量原理人手，系统地对相关微流量计测量基本原理、硬件 设计等方面研究进行了介绍。 1 超声波式相关微流量计的结构及其测量原理 、／nn。／1＼＼ 超声波微流量计的系统测量原理框 图如图1所示 。 川VVV ＼ S1和 S2是超声波发射器，1和 2是超声波接收器。当 超声波信号穿过管道时，超声波信号会受到管道 内流体速 度场的调制，调制后的超声波信号中就包含了流体速度场 图 1 超声波徽流■计的系统测量原理框 图 2 系统设计框架 的信息，设超声波接收器Rl和R2接收到的电流信号分别 为 (f)和Y(f)，它们都是时间函数。将两路信号进行互相 本测试系统安装在井下仪器中，井下环境对硬件提 出了各种限制条件：井下温度较高，大多在 30—125℃之 关处理，可得到时间延迟为变量的互相关函数： ，一 1 r 间，甚至更高；同时井下空间狭小，硬件 电路板的结构尺 R(r)= I ()(￡一r)clr (1) 寸宽度应尽可能小；考虑到互相关运算采集数据量大，对 在互相关函数的峰值处，两路信号的有着最大的相 实时l生要求较高。鉴于这些限制条件 ，在设计时应考虑 似 ，此处所对应的时间为管道 内的流体 由上游传感器流 选用具有体积小、运算