電機(jī)轉(zhuǎn)速控制軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

褚曉冬

摘 要：介紹了在沒(méi)有大規(guī)模修改儀器的情況下，通過(guò)軟件和程控電源來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而保證地層測(cè)試器在目的地層能夠以恒定流速進(jìn)行測(cè)壓。

關(guān)鍵詞：恒定 程控 地層測(cè)試器

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）02（c）-0009-01

目前，中海油服自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的地層測(cè)試器EFDT已經(jīng)廣泛作業(yè)于國(guó)內(nèi)外各大油田，累計(jì)作業(yè)數(shù)百口，為中海油帶來(lái)數(shù)億元的直接經(jīng)濟(jì)收益。但該型儀器有一個(gè)比較顯著的問(wèn)題就是：抽吸流速不可控，也就是抽吸流速不能降到很低（<0.1毫升/秒），在這種情況下對(duì)于中等滲透率的地層，測(cè)試數(shù)據(jù)是沒(méi)有問(wèn)題且真實(shí)可靠的，但是低滲地層或者部分高滲地層，由于抽吸速度過(guò)快會(huì)導(dǎo)致壓力下降曲線很陡，且迅速達(dá)到了預(yù)設(shè)的抽吸量，這樣就會(huì)導(dǎo)致壓降段的采樣點(diǎn)分布很少，如圖1所示。

這樣的壓降段，用我們傳統(tǒng)的壓降段流度計(jì)算方法無(wú)法計(jì)算出壓降流度，而壓恢算法又很難應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)快速處理（壓恢法計(jì)算滲透率計(jì)算相對(duì)復(fù)雜，且需要多種條件符合的情況下才可計(jì)算），因此，流速對(duì)于快速地層滲透率分析是很重要的一個(gè)條件，EFDT儀器在作業(yè)中就碰到過(guò)數(shù)次類似的問(wèn)題，在滲透率很好的地層，無(wú)法使用快速處理軟件計(jì)算滲透率，只能通過(guò)后期解釋處理來(lái)獲得滲透率，這對(duì)作業(yè)人員造成了不小的困擾；還有一種更為嚴(yán)重的情況則是，抽吸速度過(guò)快，會(huì)造成一些松散的地層垮塌，這樣的結(jié)果就是完全無(wú)法測(cè)壓或者取樣，這是作業(yè)方和甲方監(jiān)督很不愿意看到的一種情況。

解決這種問(wèn)題一般有兩種辦法：

（1）采用恒轉(zhuǎn)矩電機(jī)；

（2）提高地面系統(tǒng)的采集頻率。

第一種方法，采用恒轉(zhuǎn)矩電機(jī)可以把電機(jī)的轉(zhuǎn)速維持在可控的區(qū)間內(nèi)，從而對(duì)抽吸流速進(jìn)行控制，但目前EFDT采用的恒功率電機(jī)是非常可靠的一種電機(jī)，且已經(jīng)配到EFDT作業(yè)數(shù)百口井，沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)問(wèn)題，如果進(jìn)行更換則是一個(gè)非常巨大的工程，并且會(huì)帶來(lái)更多的不穩(wěn)定因素；第二種方法，通過(guò)提高采集頻率可以提高單位時(shí)間內(nèi)采樣點(diǎn)的分布密度，理論上可以解決壓降段內(nèi)采樣點(diǎn)稀疏帶來(lái)的無(wú)法計(jì)算流度問(wèn)題，但是這種方法并不能解決第二種因抽吸過(guò)快引起的地層垮塌情況，并且目前EFDT的地面系統(tǒng)采樣速度已經(jīng)達(dá)到了每秒鐘4幀的速度，如果再對(duì)速度進(jìn)行提高，將會(huì)帶來(lái)一些不可預(yù)知問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)不斷摸索，我們采用了第三種方法來(lái)解決此問(wèn)題，對(duì)電源進(jìn)行程序控制來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，通過(guò)地面軟件調(diào)整程控電源的輸出，反復(fù)迭代對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整來(lái)達(dá)到預(yù)期的抽吸流速，從而對(duì)數(shù)據(jù)的可操作性進(jìn)行控制。（如圖2）

如圖2所示，首先需要明確的一點(diǎn)是，電機(jī)轉(zhuǎn)速與抽吸速度的關(guān)系是一定的，我們要控制抽吸速度，實(shí)際上也就是把電機(jī)轉(zhuǎn)速控制在需要的范圍內(nèi)。第一步，我們需要根據(jù)地層的情況或者預(yù)測(cè)試的情況來(lái)判斷當(dāng)前點(diǎn)的抽吸量以及抽吸速度，這個(gè)是由工程師的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判別，然后由儀器控制程序來(lái)預(yù)設(shè)電機(jī)轉(zhuǎn)速并交由電機(jī)控制程序，電機(jī)控制程序是一個(gè)后臺(tái)運(yùn)行的程序，當(dāng)一個(gè)測(cè)井系列激活后即開始運(yùn)行。電機(jī)控制程序拿到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速后即開始查表操作，通過(guò)程序中內(nèi)置的經(jīng)驗(yàn)值列表查詢出一個(gè)對(duì)應(yīng)預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速的電壓值V0，經(jīng)驗(yàn)值封裝在一個(gè)類中，命名為CMotorControlMathod（）；該類中封裝了對(duì)應(yīng)不同轉(zhuǎn)速情況下的電壓值以及將電機(jī)轉(zhuǎn)速微調(diào)至預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速的全部方法。得到的電壓值V0通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接下發(fā)給程控電源，程控電源我們選用的采用USB485通訊的某型程控電源，通過(guò)串口服務(wù)器將網(wǎng)絡(luò)連接轉(zhuǎn)換為USB與主機(jī)進(jìn)行通訊。程控電源根據(jù)預(yù)設(shè)值輸出電壓V0到抽吸電機(jī)，此電壓對(duì)應(yīng)一個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速S0，抽吸電機(jī)將轉(zhuǎn)速情況返回給儀器控制程序并轉(zhuǎn)交給電機(jī)控制程序，電機(jī)控制程序通過(guò)與預(yù)設(shè)置的電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行對(duì)比，并調(diào)用CMotor Control Mathod（）內(nèi)部方法Compare（）來(lái)獲取一個(gè)新的預(yù)設(shè)電壓V1并下發(fā)給電源，然后得到一個(gè)S1，如此迭代設(shè)置電壓，直到電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速之間的誤差滿足我們的需求，最終完成對(duì)預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速的設(shè)置。

目前，這種隊(duì)電機(jī)調(diào)速的方法已經(jīng)通過(guò)了實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試，對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，也就是抽吸流速的控制效果良好，下一步會(huì)將此成果逐步推廣到各大作業(yè)市場(chǎng)進(jìn)行更深入的測(cè)試。

摘 要：介紹了在沒(méi)有大規(guī)模修改儀器的情況下，通過(guò)軟件和程控電源來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而保證地層測(cè)試器在目的地層能夠以恒定流速進(jìn)行測(cè)壓。

關(guān)鍵詞：恒定 程控 地層測(cè)試器

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）02（c）-0009-01

目前，中海油服自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的地層測(cè)試器EFDT已經(jīng)廣泛作業(yè)于國(guó)內(nèi)外各大油田，累計(jì)作業(yè)數(shù)百口，為中海油帶來(lái)數(shù)億元的直接經(jīng)濟(jì)收益。但該型儀器有一個(gè)比較顯著的問(wèn)題就是：抽吸流速不可控，也就是抽吸流速不能降到很低（<0.1毫升/秒），在這種情況下對(duì)于中等滲透率的地層，測(cè)試數(shù)據(jù)是沒(méi)有問(wèn)題且真實(shí)可靠的，但是低滲地層或者部分高滲地層，由于抽吸速度過(guò)快會(huì)導(dǎo)致壓力下降曲線很陡，且迅速達(dá)到了預(yù)設(shè)的抽吸量，這樣就會(huì)導(dǎo)致壓降段的采樣點(diǎn)分布很少，如圖1所示。

這樣的壓降段，用我們傳統(tǒng)的壓降段流度計(jì)算方法無(wú)法計(jì)算出壓降流度，而壓恢算法又很難應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)快速處理（壓恢法計(jì)算滲透率計(jì)算相對(duì)復(fù)雜，且需要多種條件符合的情況下才可計(jì)算），因此，流速對(duì)于快速地層滲透率分析是很重要的一個(gè)條件，EFDT儀器在作業(yè)中就碰到過(guò)數(shù)次類似的問(wèn)題，在滲透率很好的地層，無(wú)法使用快速處理軟件計(jì)算滲透率，只能通過(guò)后期解釋處理來(lái)獲得滲透率，這對(duì)作業(yè)人員造成了不小的困擾；還有一種更為嚴(yán)重的情況則是，抽吸速度過(guò)快，會(huì)造成一些松散的地層垮塌，這樣的結(jié)果就是完全無(wú)法測(cè)壓或者取樣，這是作業(yè)方和甲方監(jiān)督很不愿意看到的一種情況。

解決這種問(wèn)題一般有兩種辦法：

（1）采用恒轉(zhuǎn)矩電機(jī)；

（2）提高地面系統(tǒng)的采集頻率。

第一種方法，采用恒轉(zhuǎn)矩電機(jī)可以把電機(jī)的轉(zhuǎn)速維持在可控的區(qū)間內(nèi)，從而對(duì)抽吸流速進(jìn)行控制，但目前EFDT采用的恒功率電機(jī)是非常可靠的一種電機(jī)，且已經(jīng)配到EFDT作業(yè)數(shù)百口井，沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)問(wèn)題，如果進(jìn)行更換則是一個(gè)非常巨大的工程，并且會(huì)帶來(lái)更多的不穩(wěn)定因素；第二種方法，通過(guò)提高采集頻率可以提高單位時(shí)間內(nèi)采樣點(diǎn)的分布密度，理論上可以解決壓降段內(nèi)采樣點(diǎn)稀疏帶來(lái)的無(wú)法計(jì)算流度問(wèn)題，但是這種方法并不能解決第二種因抽吸過(guò)快引起的地層垮塌情況，并且目前EFDT的地面系統(tǒng)采樣速度已經(jīng)達(dá)到了每秒鐘4幀的速度，如果再對(duì)速度進(jìn)行提高，將會(huì)帶來(lái)一些不可預(yù)知問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)不斷摸索，我們采用了第三種方法來(lái)解決此問(wèn)題，對(duì)電源進(jìn)行程序控制來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，通過(guò)地面軟件調(diào)整程控電源的輸出，反復(fù)迭代對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整來(lái)達(dá)到預(yù)期的抽吸流速，從而對(duì)數(shù)據(jù)的可操作性進(jìn)行控制。（如圖2）

如圖2所示，首先需要明確的一點(diǎn)是，電機(jī)轉(zhuǎn)速與抽吸速度的關(guān)系是一定的，我們要控制抽吸速度，實(shí)際上也就是把電機(jī)轉(zhuǎn)速控制在需要的范圍內(nèi)。第一步，我們需要根據(jù)地層的情況或者預(yù)測(cè)試的情況來(lái)判斷當(dāng)前點(diǎn)的抽吸量以及抽吸速度，這個(gè)是由工程師的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判別，然后由儀器控制程序來(lái)預(yù)設(shè)電機(jī)轉(zhuǎn)速并交由電機(jī)控制程序，電機(jī)控制程序是一個(gè)后臺(tái)運(yùn)行的程序，當(dāng)一個(gè)測(cè)井系列激活后即開始運(yùn)行。電機(jī)控制程序拿到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速后即開始查表操作，通過(guò)程序中內(nèi)置的經(jīng)驗(yàn)值列表查詢出一個(gè)對(duì)應(yīng)預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速的電壓值V0，經(jīng)驗(yàn)值封裝在一個(gè)類中，命名為CMotorControlMathod（）；該類中封裝了對(duì)應(yīng)不同轉(zhuǎn)速情況下的電壓值以及將電機(jī)轉(zhuǎn)速微調(diào)至預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速的全部方法。得到的電壓值V0通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接下發(fā)給程控電源，程控電源我們選用的采用USB485通訊的某型程控電源，通過(guò)串口服務(wù)器將網(wǎng)絡(luò)連接轉(zhuǎn)換為USB與主機(jī)進(jìn)行通訊。程控電源根據(jù)預(yù)設(shè)值輸出電壓V0到抽吸電機(jī)，此電壓對(duì)應(yīng)一個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速S0，抽吸電機(jī)將轉(zhuǎn)速情況返回給儀器控制程序并轉(zhuǎn)交給電機(jī)控制程序，電機(jī)控制程序通過(guò)與預(yù)設(shè)置的電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行對(duì)比，并調(diào)用CMotor Control Mathod（）內(nèi)部方法Compare（）來(lái)獲取一個(gè)新的預(yù)設(shè)電壓V1并下發(fā)給電源，然后得到一個(gè)S1，如此迭代設(shè)置電壓，直到電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速之間的誤差滿足我們的需求，最終完成對(duì)預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速的設(shè)置。

目前，這種隊(duì)電機(jī)調(diào)速的方法已經(jīng)通過(guò)了實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試，對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，也就是抽吸流速的控制效果良好，下一步會(huì)將此成果逐步推廣到各大作業(yè)市場(chǎng)進(jìn)行更深入的測(cè)試。

摘 要：介紹了在沒(méi)有大規(guī)模修改儀器的情況下，通過(guò)軟件和程控電源來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而保證地層測(cè)試器在目的地層能夠以恒定流速進(jìn)行測(cè)壓。

關(guān)鍵詞：恒定 程控 地層測(cè)試器

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）02（c）-0009-01

目前，中海油服自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的地層測(cè)試器EFDT已經(jīng)廣泛作業(yè)于國(guó)內(nèi)外各大油田，累計(jì)作業(yè)數(shù)百口，為中海油帶來(lái)數(shù)億元的直接經(jīng)濟(jì)收益。但該型儀器有一個(gè)比較顯著的問(wèn)題就是：抽吸流速不可控，也就是抽吸流速不能降到很低（<0.1毫升/秒），在這種情況下對(duì)于中等滲透率的地層，測(cè)試數(shù)據(jù)是沒(méi)有問(wèn)題且真實(shí)可靠的，但是低滲地層或者部分高滲地層，由于抽吸速度過(guò)快會(huì)導(dǎo)致壓力下降曲線很陡，且迅速達(dá)到了預(yù)設(shè)的抽吸量，這樣就會(huì)導(dǎo)致壓降段的采樣點(diǎn)分布很少，如圖1所示。

這樣的壓降段，用我們傳統(tǒng)的壓降段流度計(jì)算方法無(wú)法計(jì)算出壓降流度，而壓恢算法又很難應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)快速處理（壓恢法計(jì)算滲透率計(jì)算相對(duì)復(fù)雜，且需要多種條件符合的情況下才可計(jì)算），因此，流速對(duì)于快速地層滲透率分析是很重要的一個(gè)條件，EFDT儀器在作業(yè)中就碰到過(guò)數(shù)次類似的問(wèn)題，在滲透率很好的地層，無(wú)法使用快速處理軟件計(jì)算滲透率，只能通過(guò)后期解釋處理來(lái)獲得滲透率，這對(duì)作業(yè)人員造成了不小的困擾；還有一種更為嚴(yán)重的情況則是，抽吸速度過(guò)快，會(huì)造成一些松散的地層垮塌，這樣的結(jié)果就是完全無(wú)法測(cè)壓或者取樣，這是作業(yè)方和甲方監(jiān)督很不愿意看到的一種情況。

解決這種問(wèn)題一般有兩種辦法：

（1）采用恒轉(zhuǎn)矩電機(jī)；

（2）提高地面系統(tǒng)的采集頻率。

第一種方法，采用恒轉(zhuǎn)矩電機(jī)可以把電機(jī)的轉(zhuǎn)速維持在可控的區(qū)間內(nèi)，從而對(duì)抽吸流速進(jìn)行控制，但目前EFDT采用的恒功率電機(jī)是非?？煽康囊环N電機(jī)，且已經(jīng)配到EFDT作業(yè)數(shù)百口井，沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)問(wèn)題，如果進(jìn)行更換則是一個(gè)非常巨大的工程，并且會(huì)帶來(lái)更多的不穩(wěn)定因素；第二種方法，通過(guò)提高采集頻率可以提高單位時(shí)間內(nèi)采樣點(diǎn)的分布密度，理論上可以解決壓降段內(nèi)采樣點(diǎn)稀疏帶來(lái)的無(wú)法計(jì)算流度問(wèn)題，但是這種方法并不能解決第二種因抽吸過(guò)快引起的地層垮塌情況，并且目前EFDT的地面系統(tǒng)采樣速度已經(jīng)達(dá)到了每秒鐘4幀的速度，如果再對(duì)速度進(jìn)行提高，將會(huì)帶來(lái)一些不可預(yù)知問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)不斷摸索，我們采用了第三種方法來(lái)解決此問(wèn)題，對(duì)電源進(jìn)行程序控制來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，通過(guò)地面軟件調(diào)整程控電源的輸出，反復(fù)迭代對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整來(lái)達(dá)到預(yù)期的抽吸流速，從而對(duì)數(shù)據(jù)的可操作性進(jìn)行控制。（如圖2）

如圖2所示，首先需要明確的一點(diǎn)是，電機(jī)轉(zhuǎn)速與抽吸速度的關(guān)系是一定的，我們要控制抽吸速度，實(shí)際上也就是把電機(jī)轉(zhuǎn)速控制在需要的范圍內(nèi)。第一步，我們需要根據(jù)地層的情況或者預(yù)測(cè)試的情況來(lái)判斷當(dāng)前點(diǎn)的抽吸量以及抽吸速度，這個(gè)是由工程師的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判別，然后由儀器控制程序來(lái)預(yù)設(shè)電機(jī)轉(zhuǎn)速并交由電機(jī)控制程序，電機(jī)控制程序是一個(gè)后臺(tái)運(yùn)行的程序，當(dāng)一個(gè)測(cè)井系列激活后即開始運(yùn)行。電機(jī)控制程序拿到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速后即開始查表操作，通過(guò)程序中內(nèi)置的經(jīng)驗(yàn)值列表查詢出一個(gè)對(duì)應(yīng)預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速的電壓值V0，經(jīng)驗(yàn)值封裝在一個(gè)類中，命名為CMotorControlMathod（）；該類中封裝了對(duì)應(yīng)不同轉(zhuǎn)速情況下的電壓值以及將電機(jī)轉(zhuǎn)速微調(diào)至預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速的全部方法。得到的電壓值V0通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接下發(fā)給程控電源，程控電源我們選用的采用USB485通訊的某型程控電源，通過(guò)串口服務(wù)器將網(wǎng)絡(luò)連接轉(zhuǎn)換為USB與主機(jī)進(jìn)行通訊。程控電源根據(jù)預(yù)設(shè)值輸出電壓V0到抽吸電機(jī)，此電壓對(duì)應(yīng)一個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速S0，抽吸電機(jī)將轉(zhuǎn)速情況返回給儀器控制程序并轉(zhuǎn)交給電機(jī)控制程序，電機(jī)控制程序通過(guò)與預(yù)設(shè)置的電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行對(duì)比，并調(diào)用CMotor Control Mathod（）內(nèi)部方法Compare（）來(lái)獲取一個(gè)新的預(yù)設(shè)電壓V1并下發(fā)給電源，然后得到一個(gè)S1，如此迭代設(shè)置電壓，直到電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速之間的誤差滿足我們的需求，最終完成對(duì)預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速的設(shè)置。

目前，這種隊(duì)電機(jī)調(diào)速的方法已經(jīng)通過(guò)了實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試，對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，也就是抽吸流速的控制效果良好，下一步會(huì)將此成果逐步推廣到各大作業(yè)市場(chǎng)進(jìn)行更深入的測(cè)試。