● 摘要
随着部分油田开采频临后期,特殊工艺井的钻采需求急剧增大,油田公司对高端随钻设备的需求也随之增大。但由于国内随钻技术研发应用起步较晚,高端随钻设备主要以引进为主,使用维护成本高昂,亟需自主研发随钻测量技术及高端随钻测量设备。
本课题源于中石油“无线随钻测量系统”资助项目。司钻数据处理终端作为无线随钻测量地面系统重要的组成,承担实时采集井下压力信号,数据存储中转,显示并实时更新井斜、工具面、方位角等重要钻进参数和地层参数的责任。从而保证司钻人员实时监测并及时有效地分析连续变化的重要参数指标,确保井身质量,提高对井眼轨迹的控制,提高中靶率和钻井效率,降低钻井成本。
本文结合嵌入式技术和无线传输技术设计了一种符合司钻人员需求的,具有较好的移植与兼容特性的嵌入式司钻数据终端。终端开发采用模块化设计方法完成其总体软硬件系统方案,并选用ARM处理器为硬件平台核心,以嵌入式操作系统Linux为软件平台,并搭载Qt/E库设计系统应用软件。根据终端的总体设计,本文采用核心板与底板分离开发的双节点方式,详细叙述了终端各节点硬件的各个功能模块设计和接口设计。然后阐述了终端的软件系统的层次结构,根据嵌入式软件开发方法,采用宿主机/目标机开发模式,搭建交叉编译环境,移植Bootloader、配置并移植Linux内核、及YAFFS2根文件系统到目标板上,建立了完整的嵌入式开发平台。同时基于Qt/Embedded采用多线程的设计方法设计开发应用层软件,包括用户界面(GUI)设计实现、串口通信、信号建立与槽之间关系等方面。最后实现集成信号采集、无线射频通信、CAN通信、LCD显示等功能的司钻数据终端。
经过软硬件功能模块测试和在实验室环境下的系统集成测试,终端性能稳定可靠,功能完善。目前,终端样机已研制完成,经过钻井平台现场实验,已达到司钻人员的预期目标。
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