電機轉速控制軟件的設計與實現

褚曉冬

摘 要：介紹了在沒有大規模修改儀器的情況下，通過軟件和程控電源來控制電機轉速，從而保證地層測試器在目的地層能夠以恒定流速進行測壓。

關鍵詞：恒定 程控 地層測試器

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（c）-0009-01

目前，中海油服自主知識產權的地層測試器EFDT已經廣泛作業于國內外各大油田，累計作業數百口，為中海油帶來數億元的直接經濟收益。但該型儀器有一個比較顯著的問題就是：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），在這種情況下對于中等滲透率的地層，測試數據是沒有問題且真實可靠的，但是低滲地層或者部分高滲地層，由于抽吸速度過快會導致壓力下降曲線很陡，且迅速達到了預設的抽吸量，這樣就會導致壓降段的采樣點分布很少，如圖1所示。

這樣的壓降段，用我們傳統的壓降段流度計算方法無法計算出壓降流度，而壓恢算法又很難應用到現場快速處理（壓恢法計算滲透率計算相對復雜，且需要多種條件符合的情況下才可計算），因此，流速對于快速地層滲透率分析是很重要的一個條件，EFDT儀器在作業中就碰到過數次類似的問題，在滲透率很好的地層，無法使用快速處理軟件計算滲透率，只能通過后期解釋處理來獲得滲透率，這對作業人員造成了不小的困擾；還有一種更為嚴重的情況則是，抽吸速度過快，會造成一些松散的地層垮塌，這樣的結果就是完全無法測壓或者取樣，這是作業方和甲方監督很不愿意看到的一種情況。

解決這種問題一般有兩種辦法：

（1）采用恒轉矩電機；

（2）提高地面系統的采集頻率。

第一種方法，采用恒轉矩電機可以把電機的轉速維持在可控的區間內，從而對抽吸流速進行控制，但目前EFDT采用的恒功率電機是非?？煽康囊环N電機，且已經配到EFDT作業數百口井，沒有出現過問題，如果進行更換則是一個非常巨大的工程，并且會帶來更多的不穩定因素；第二種方法，通過提高采集頻率可以提高單位時間內采樣點的分布密度，理論上可以解決壓降段內采樣點稀疏帶來的無法計算流度問題，但是這種方法并不能解決第二種因抽吸過快引起的地層垮塌情況，并且目前EFDT的地面系統采樣速度已經達到了每秒鐘4幀的速度，如果再對速度進行提高，將會帶來一些不可預知問題。

經過不斷摸索，我們采用了第三種方法來解決此問題，對電源進行程序控制來解決這個問題，通過地面軟件調整程控電源的輸出，反復迭代對電機轉速進行調整來達到預期的抽吸流速，從而對數據的可操作性進行控制。（如圖2）

如圖2所示，首先需要明確的一點是，電機轉速與抽吸速度的關系是一定的，我們要控制抽吸速度，實際上也就是把電機轉速控制在需要的范圍內。第一步，我們需要根據地層的情況或者預測試的情況來判斷當前點的抽吸量以及抽吸速度，這個是由工程師的經驗進行判別，然后由儀器控制程序來預設電機轉速并交由電機控制程序，電機控制程序是一個后臺運行的程序，當一個測井系列激活后即開始運行。電機控制程序拿到預設轉速后即開始查表操作，通過程序中內置的經驗值列表查詢出一個對應預設轉速的電壓值V0，經驗值封裝在一個類中，命名為CMotorControlMathod（）；該類中封裝了對應不同轉速情況下的電壓值以及將電機轉速微調至預設轉速的全部方法。得到的電壓值V0通過網絡連接下發給程控電源，程控電源我們選用的采用USB485通訊的某型程控電源，通過串口服務器將網絡連接轉換為USB與主機進行通訊。程控電源根據預設值輸出電壓V0到抽吸電機，此電壓對應一個電機轉速S0，抽吸電機將轉速情況返回給儀器控制程序并轉交給電機控制程序，電機控制程序通過與預設置的電機轉速進行對比，并調用CMotor Control Mathod（）內部方法Compare（）來獲取一個新的預設電壓V1并下發給電源，然后得到一個S1，如此迭代設置電壓，直到電機的實際轉速與預設轉速之間的誤差滿足我們的需求，最終完成對預設轉速的設置。

目前，這種隊電機調速的方法已經通過了實驗室的測試，對電機的轉速控制，也就是抽吸流速的控制效果良好，下一步會將此成果逐步推廣到各大作業市場進行更深入的測試。

摘 要：介紹了在沒有大規模修改儀器的情況下，通過軟件和程控電源來控制電機轉速，從而保證地層測試器在目的地層能夠以恒定流速進行測壓。

關鍵詞：恒定 程控 地層測試器

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（c）-0009-01

目前，中海油服自主知識產權的地層測試器EFDT已經廣泛作業于國內外各大油田，累計作業數百口，為中海油帶來數億元的直接經濟收益。但該型儀器有一個比較顯著的問題就是：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），在這種情況下對于中等滲透率的地層，測試數據是沒有問題且真實可靠的，但是低滲地層或者部分高滲地層，由于抽吸速度過快會導致壓力下降曲線很陡，且迅速達到了預設的抽吸量，這樣就會導致壓降段的采樣點分布很少，如圖1所示。

這樣的壓降段，用我們傳統的壓降段流度計算方法無法計算出壓降流度，而壓恢算法又很難應用到現場快速處理（壓恢法計算滲透率計算相對復雜，且需要多種條件符合的情況下才可計算），因此，流速對于快速地層滲透率分析是很重要的一個條件，EFDT儀器在作業中就碰到過數次類似的問題，在滲透率很好的地層，無法使用快速處理軟件計算滲透率，只能通過后期解釋處理來獲得滲透率，這對作業人員造成了不小的困擾；還有一種更為嚴重的情況則是，抽吸速度過快，會造成一些松散的地層垮塌，這樣的結果就是完全無法測壓或者取樣，這是作業方和甲方監督很不愿意看到的一種情況。

解決這種問題一般有兩種辦法：

（1）采用恒轉矩電機；

（2）提高地面系統的采集頻率。

第一種方法，采用恒轉矩電機可以把電機的轉速維持在可控的區間內，從而對抽吸流速進行控制，但目前EFDT采用的恒功率電機是非常可靠的一種電機，且已經配到EFDT作業數百口井，沒有出現過問題，如果進行更換則是一個非常巨大的工程，并且會帶來更多的不穩定因素；第二種方法，通過提高采集頻率可以提高單位時間內采樣點的分布密度，理論上可以解決壓降段內采樣點稀疏帶來的無法計算流度問題，但是這種方法并不能解決第二種因抽吸過快引起的地層垮塌情況，并且目前EFDT的地面系統采樣速度已經達到了每秒鐘4幀的速度，如果再對速度進行提高，將會帶來一些不可預知問題。

經過不斷摸索，我們采用了第三種方法來解決此問題，對電源進行程序控制來解決這個問題，通過地面軟件調整程控電源的輸出，反復迭代對電機轉速進行調整來達到預期的抽吸流速，從而對數據的可操作性進行控制。（如圖2）

如圖2所示，首先需要明確的一點是，電機轉速與抽吸速度的關系是一定的，我們要控制抽吸速度，實際上也就是把電機轉速控制在需要的范圍內。第一步，我們需要根據地層的情況或者預測試的情況來判斷當前點的抽吸量以及抽吸速度，這個是由工程師的經驗進行判別，然后由儀器控制程序來預設電機轉速并交由電機控制程序，電機控制程序是一個后臺運行的程序，當一個測井系列激活后即開始運行。電機控制程序拿到預設轉速后即開始查表操作，通過程序中內置的經驗值列表查詢出一個對應預設轉速的電壓值V0，經驗值封裝在一個類中，命名為CMotorControlMathod（）；該類中封裝了對應不同轉速情況下的電壓值以及將電機轉速微調至預設轉速的全部方法。得到的電壓值V0通過網絡連接下發給程控電源，程控電源我們選用的采用USB485通訊的某型程控電源，通過串口服務器將網絡連接轉換為USB與主機進行通訊。程控電源根據預設值輸出電壓V0到抽吸電機，此電壓對應一個電機轉速S0，抽吸電機將轉速情況返回給儀器控制程序并轉交給電機控制程序，電機控制程序通過與預設置的電機轉速進行對比，并調用CMotor Control Mathod（）內部方法Compare（）來獲取一個新的預設電壓V1并下發給電源，然后得到一個S1，如此迭代設置電壓，直到電機的實際轉速與預設轉速之間的誤差滿足我們的需求，最終完成對預設轉速的設置。

目前，這種隊電機調速的方法已經通過了實驗室的測試，對電機的轉速控制，也就是抽吸流速的控制效果良好，下一步會將此成果逐步推廣到各大作業市場進行更深入的測試。

摘 要：介紹了在沒有大規模修改儀器的情況下，通過軟件和程控電源來控制電機轉速，從而保證地層測試器在目的地層能夠以恒定流速進行測壓。

關鍵詞：恒定 程控 地層測試器

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（c）-0009-01

目前，中海油服自主知識產權的地層測試器EFDT已經廣泛作業于國內外各大油田，累計作業數百口，為中海油帶來數億元的直接經濟收益。但該型儀器有一個比較顯著的問題就是：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），在這種情況下對于中等滲透率的地層，測試數據是沒有問題且真實可靠的，但是低滲地層或者部分高滲地層，由于抽吸速度過快會導致壓力下降曲線很陡，且迅速達到了預設的抽吸量，這樣就會導致壓降段的采樣點分布很少，如圖1所示。

這樣的壓降段，用我們傳統的壓降段流度計算方法無法計算出壓降流度，而壓恢算法又很難應用到現場快速處理（壓恢法計算滲透率計算相對復雜，且需要多種條件符合的情況下才可計算），因此，流速對于快速地層滲透率分析是很重要的一個條件，EFDT儀器在作業中就碰到過數次類似的問題，在滲透率很好的地層，無法使用快速處理軟件計算滲透率，只能通過后期解釋處理來獲得滲透率，這對作業人員造成了不小的困擾；還有一種更為嚴重的情況則是，抽吸速度過快，會造成一些松散的地層垮塌，這樣的結果就是完全無法測壓或者取樣，這是作業方和甲方監督很不愿意看到的一種情況。

解決這種問題一般有兩種辦法：

（1）采用恒轉矩電機；

（2）提高地面系統的采集頻率。

第一種方法，采用恒轉矩電機可以把電機的轉速維持在可控的區間內，從而對抽吸流速進行控制，但目前EFDT采用的恒功率電機是非常可靠的一種電機，且已經配到EFDT作業數百口井，沒有出現過問題，如果進行更換則是一個非常巨大的工程，并且會帶來更多的不穩定因素；第二種方法，通過提高采集頻率可以提高單位時間內采樣點的分布密度，理論上可以解決壓降段內采樣點稀疏帶來的無法計算流度問題，但是這種方法并不能解決第二種因抽吸過快引起的地層垮塌情況，并且目前EFDT的地面系統采樣速度已經達到了每秒鐘4幀的速度，如果再對速度進行提高，將會帶來一些不可預知問題。

經過不斷摸索，我們采用了第三種方法來解決此問題，對電源進行程序控制來解決這個問題，通過地面軟件調整程控電源的輸出，反復迭代對電機轉速進行調整來達到預期的抽吸流速，從而對數據的可操作性進行控制。（如圖2）

如圖2所示，首先需要明確的一點是，電機轉速與抽吸速度的關系是一定的，我們要控制抽吸速度，實際上也就是把電機轉速控制在需要的范圍內。第一步，我們需要根據地層的情況或者預測試的情況來判斷當前點的抽吸量以及抽吸速度，這個是由工程師的經驗進行判別，然后由儀器控制程序來預設電機轉速并交由電機控制程序，電機控制程序是一個后臺運行的程序，當一個測井系列激活后即開始運行。電機控制程序拿到預設轉速后即開始查表操作，通過程序中內置的經驗值列表查詢出一個對應預設轉速的電壓值V0，經驗值封裝在一個類中，命名為CMotorControlMathod（）；該類中封裝了對應不同轉速情況下的電壓值以及將電機轉速微調至預設轉速的全部方法。得到的電壓值V0通過網絡連接下發給程控電源，程控電源我們選用的采用USB485通訊的某型程控電源，通過串口服務器將網絡連接轉換為USB與主機進行通訊。程控電源根據預設值輸出電壓V0到抽吸電機，此電壓對應一個電機轉速S0，抽吸電機將轉速情況返回給儀器控制程序并轉交給電機控制程序，電機控制程序通過與預設置的電機轉速進行對比，并調用CMotor Control Mathod（）內部方法Compare（）來獲取一個新的預設電壓V1并下發給電源，然后得到一個S1，如此迭代設置電壓，直到電機的實際轉速與預設轉速之間的誤差滿足我們的需求，最終完成對預設轉速的設置。

目前，這種隊電機調速的方法已經通過了實驗室的測試，對電機的轉速控制，也就是抽吸流速的控制效果良好，下一步會將此成果逐步推廣到各大作業市場進行更深入的測試。