基于CompactRIO的随钻嵌入式处理单元
图2 基于脉冲间隔的正脉冲编码
Data = (Interval - MIN_TIME) / BIT_TIME
其中,Data为编码数据,Interval为间隔时长,从上式知道,编码的数据越大,脉冲间隔就越大,反之亦然。
对于一个实际的遥测物理系统中,需要定义些参数,最小间隔时长(MIN_TIME)是指在数据编码中一个用于编码对应数值0的时间长度,如果一个间隔等于最小间隔时长,则这个间隔编码数据信息为0。由于噪音的存在,在井底下产生的压力信号不同于在地面上的压力信号,这里定义比特宽度(BIT_WIDTH)来校正传送的值,只要一个间隔的脉冲落在BW窗口内,认为无论偏移多少为一个有效的脉冲,实际脉冲位置与比特宽度内的理论脉冲位置值一致。
系统构成
随钻嵌入式处理单元(以下简称EPU)同时承担多项采集测量处理任务和系统通讯任务,是整个随钻地面系统的核心中枢。现场的深度、泥浆压力、钩载、死绳和泵冲传感器信号进入进入EPU,经过安全隔离栅隔离、信号调理板调理之后,送入cRIO的数据采集卡,由FPGA对数据进行采集,得到的数据经过CPU处理后,通过LAN传送给上位机。同时,上位机通过cRIO的中转,通过RS485总线与司钻显示器和DBC中控进行通讯,驱动Bypass电磁阀,进行指令下传。系统架构如图3所示。
图3 随钻地面系统框架
泥浆脉冲信号滤波解码
在井场现场,泥浆脉冲信号是通过安装在立管上的压力传感器采集获得的。
在现场条件下,从井下发出的泥浆脉冲信号传递到地面时,混杂了非常强的背景噪声,其来源主要有泥浆泵活塞周期往复运动产生的泥浆泵噪声、钻头粘卡后突然释钻柱产生大弧度摆动产生的钻柱扭矩噪声和钻柱钻进中的震动产生的钻头噪声。