專利名稱：煤層含氣量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種煤層含氣量測試中進行數(shù)據(jù)的自動采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
煤層氣是一種在煤層中自生自儲的非常規(guī)天然氣資源，評價其富集 程度的一個重要參數(shù)是含氣量。有效地評估某地區(qū)的煤層氣是否商業(yè)化 的前景，必須建立準(zhǔn)確的含氣量評價數(shù)據(jù)，這些含氣量數(shù)據(jù)用于氣藏模 擬和生產(chǎn)預(yù)測。為此，如何高效、準(zhǔn)確地測算含氣量數(shù)據(jù)，直接影響著 煤層氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的進程。因此，原地含氣量數(shù)據(jù)自動測試技術(shù)及其實 驗設(shè)備就顯得格外重要。
目前，國內(nèi)外煤層氣含氣量測定方法主要有直接法和間接法。直接 法的理論依據(jù)和實驗證據(jù)是煤層氣的體積在早期解吸過程中煤層氣的 釋放速度與時間的平方根成正比，早期煤心在井筒中提升過程所損失的 氣體可以據(jù)此計算?？偤瑲饬縿t是早期煤心的損失氣加上解吸氣和殘余 氣量之和。間接法主要是要求作出煤心等溫吸附曲線并對曲線進行分析， 還需了解儲層壓力和溫度。 一般用于煤層氣預(yù)探井現(xiàn)場原地含氣量主要 采用直接法，這也是本試驗設(shè)備研制的基礎(chǔ)理論之所在。
國內(nèi)煤層含氣量現(xiàn)場測定實驗裝置主要由解吸罐、多個并列量管組 成的測量系統(tǒng)及含氣量計算軟件組成。因此現(xiàn)場煤心解吸測試實驗過程 中，常規(guī)測試系統(tǒng)要求手動操作、肉眼觀測、人工輸入數(shù)據(jù)的工作方式， 導(dǎo)致測試結(jié)果容易出現(xiàn)人為讀數(shù)誤差、輸入錯誤等狀況，造成較大的人 為誤差，且不能實時的進行測試數(shù)據(jù)的計算更新，同時常規(guī)測試系統(tǒng)至少需要兩人操作才能完成，使得工作效率低下，難以適應(yīng)日益蓬勃發(fā)展 的煤層氣事業(yè)。因此，迫切需要研發(fā)一套既能高效、準(zhǔn)確進行含氣量測 試，又符合試驗原理的全自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一套既能高效、準(zhǔn)確進行含氣量測試，又 符合試驗原理的全自動含氣量測試數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，克服現(xiàn)有含氣量測試 設(shè)備工作效率低、人為實驗誤差大等缺點。
本煤層含氣量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是由計算機、數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)、溫度 傳感器、壓力傳感器、高精度氣體流量計、高速超聲波儀、打印機組成。 本發(fā)明的特征是高速超聲波儀接口與氣體解吸系統(tǒng)連接，2個溫度傳感 器分別與氣體解吸系統(tǒng)溫控儀和大氣溫度計連接，同時與數(shù)據(jù)采集控制 系統(tǒng)連接，壓力傳感器與數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)連接，高速超聲波儀通過高 精度氣體流量計與氣體采集系統(tǒng)連接，同時與數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)連接， 數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)與計算機連接，計算機連接打印機。
該設(shè)備高速超聲波儀接口直接連接氣體解吸系統(tǒng)，2個溫度傳感器分 別傳輸氣體解吸系統(tǒng)溫控儀溫度和大氣溫度，壓力傳感器傳輸大氣壓力 數(shù)據(jù)，通過高精度氣體流量計的氣體排出進入氣體采集系統(tǒng)進行氣體采 集。設(shè)備本身由數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集，并傳輸至計算機進行 數(shù)據(jù)計算和打印機輸出。
該設(shè)備溫度測試范圍為0 40。C,精度為士0.5。C;壓力測試范圍小于 0.6MPa,精度為士0.01 MPa;氣體流量范圍為0 50ml/min，精度為±0.1 。％; 工作電壓為220V，功率為300W。該系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)完全依據(jù)煤層氣現(xiàn)場 勘探的工作環(huán)境，測試范圍而設(shè)計的，具有很好的實用性。
本實驗設(shè)備特點主要體現(xiàn)在在現(xiàn)場含氣量解吸過程中，對整個實驗 過程數(shù)據(jù)可以實時自動保存并計算。這套系統(tǒng)實現(xiàn)了在煤層氣現(xiàn)場實驗的解吸過程中對氣體的全自動測量，提高了實驗的精確度和效率。 發(fā)明效果
把設(shè)計制作好后的實驗設(shè)備車載運往煤層氣勘探現(xiàn)場，并與快速解 吸系統(tǒng)、氣體采集系統(tǒng)進行組裝，根據(jù)不同地區(qū)所具有的不同地質(zhì)特征 設(shè)定好試驗的溫壓條件，開展勘探現(xiàn)場煤層氣快速解吸實驗，可以測定 和研究不同地區(qū)含氣性特征、含氣量分布規(guī)律和煤儲層儲氣能力。
實驗結(jié)果表明，該儀器裝置能夠順利完成現(xiàn)場煤層氣解吸工作，所 提供的實驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可信，可以快捷方便地測定含氣量，和常規(guī)含氣量 解吸儀效率相比，不用人工記錄、處理數(shù)據(jù)，大大提高了工作效率，準(zhǔn) 確率得到提高。

圖1煤層含氣量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖2數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)原理圖。
圖3計算機軟件原理圖。
具體實施方式

參閱圖l。本煤層含氣量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是由計算機l、數(shù)據(jù)采集控制
系統(tǒng)2、溫度傳感器3、壓力傳感器4、高精度氣體流量計5、高速超聲 波儀6、打印機7組成。高速超聲波儀6接口與氣體解吸系統(tǒng)連接，2個 溫度傳感器3分別與氣體解吸系統(tǒng)溫控儀和大氣溫度計連接，同時與數(shù) 據(jù)采集控制系統(tǒng)2連接，壓力傳感器4與數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)2連接，高 速超聲波儀6通過高精度氣體流量計5與氣體采集系統(tǒng)連接，同時與數(shù) 據(jù)采集控制系統(tǒng)2連接，數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)2與計算機1連接，計算機1 連接打印機7。
5數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)主要由前端信號調(diào)理電路8、 ADC芯片9型號 ADS8364、 CPLD芯片10型號EPM3128A、 DSP芯片11型號TMS320F2812、 USB芯片12型號CY7C68013、 FIFO芯片13組成。系統(tǒng)原理13框圖如圖 2所示。系統(tǒng)主要完成的任務(wù)為DSP芯片ll接收計算機機通過USB芯 片12總線發(fā)送的命令，完成系統(tǒng)工作參數(shù)的設(shè)置，并通過模擬地址/數(shù) 據(jù)總線與CPLD芯片10進行通信，向CPLD芯片10發(fā)送控制命令；對外 部的多路模擬量輸入進行信號調(diào)理，在CPLD芯片10控制下進行單通道 或多通道A/D轉(zhuǎn)換，將采集到的數(shù)據(jù)存儲在一片F(xiàn)IFO芯片13中；當(dāng)FIFO 芯片13中存儲的數(shù)據(jù)半滿時，對DSP芯片11產(chǎn)生一個中斷信號，DSP芯 片11收到此中斷信號后，取出FIFO芯片13中的部分?jǐn)?shù)據(jù)，進行前端數(shù) 字信號處理，將處理完畢的數(shù)據(jù)通過USB芯片12總線傳給計算機；計算 機實現(xiàn)各種圖形界面操作和后端信號處理，對所采集的信號進行分析。 系統(tǒng)可對輸入的多路模擬信號進行同步采樣，這就使得采集到的數(shù)據(jù)不 僅含有模擬信號的幅度特性，同時還保持不同模擬信號之間的相位差異； 采樣頻率可以預(yù)置，以適應(yīng)不同速率的采樣要求。
計算機軟件主要實現(xiàn)與數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)間的USB通信、向系統(tǒng)發(fā) 送控制命令以及接收系統(tǒng)傳送過來的數(shù)據(jù)并進行存儲、處理與顯示。在 Win32系統(tǒng)中，各個設(shè)備被抽象為文件，應(yīng)用程序通過文件操作API函數(shù) 實現(xiàn)與驅(qū)動程序中某個設(shè)備的通信。USB通信常用的API函數(shù)有； CreateFile () ， WriteFile () ， ReadFile()， DeviceloControl ()， CloseFile()等。在應(yīng)用程序中，只需將上述函數(shù)添加到相應(yīng)的功能模塊 中便可完成應(yīng)用程序?qū)SB設(shè)備的打開、讀、寫等操作，從而實現(xiàn)兩者的通信。采用LabVIEW語言實現(xiàn)USB通信及儀器界面，而對于后端的信 號處理算法則在VC環(huán)境下實現(xiàn)并生成動態(tài)鏈接庫文件(*. dll)，方便 LabVIEW的調(diào)用。圖3為計算機上層應(yīng)用程序的流程圖。
權(quán)利要求1. 一種煤層含氣量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是由計算機、數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)、溫度傳感器、壓力傳感器、高精度氣體流量計、高速超聲波儀、打印機組成；其特征在于高速超聲波儀接口與氣體解吸系統(tǒng)連接，2個溫度傳感器分別與氣體解吸系統(tǒng)溫控儀和大氣溫度計連接，同時與數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)連接，壓力傳感器與數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)連接，高速超聲波儀通過高精度氣體流量計與氣體采集系統(tǒng)連接，同時與數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)連接，數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)與計算機連接，計算機連接打印機。
專利摘要本實用新型涉及一種煤層含氣量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是由計算機、數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)、溫度傳感器、壓力傳感器、高精度氣體流量計、高速超聲波儀、打印機組成；其特征在于高速超聲波儀接口與氣體解吸系統(tǒng)連接，2個溫度傳感器分別與氣體解吸系統(tǒng)溫控儀和大氣溫度計連接，同時與數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)連接，壓力傳感器與數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)連接，高速超聲波儀通過高精度氣體流量計與氣體采集系統(tǒng)連接，同時與數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)連接，數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)與計算機連接，計算機連接打印機；實驗過程數(shù)據(jù)實時自動保存和計算；本系統(tǒng)實現(xiàn)了在煤層氣現(xiàn)場實驗的解吸過程中對氣體的全自動測量，提高了實驗的精確度和效率。
文檔編號G01N7/00GK201273875SQ20082012285
公開日2009年7月15日 申請日期2008年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月8日
發(fā)明者劉洪林, 李貴中, 王紅巖 申請人:中國石油天然氣股份有限公司