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【摘要】基于模块化的设计理念，针对随钻地层测试仪的设计需求，结核仪器现场使用的特点，阐述了随钻地层测试仪模块化设计的基本思路、模块划分的原则，并提出了随钻地层测试仪的模块划分方案。模块化设计的应用保证了仪器设计和使用中的灵活性。创新的嵌入式模块结构大大提高仪器的现场可维护性。
【关键词】 随钻地层测试仪 模块化设计
1 前言
随钻地层压力测试器，可提供实时的地层压力和流度数据。是随钻测井最重要的测试方法之一，能够在刚打开地层时测试地层压力，获取最直接的地层压力。与传统技术相比，随钻地层测试测量的压力数据能更好地反映地层的真实压力情况，可优化钻井工艺、提高钻井效率。该项技术可以为油气田的勘探开发提供有力的技术支持。[1]
该仪器的研究是十二.五国家重大专项课题“模块式底层动态测试系统”的子课题。通过应用模块化设计，不仅降低设计和制造成本，缩短新产品研发周期，还提高仪器现场应用的灵活性。另外，由于嵌入式模块结构的应用，一改随钻仪器现场维护难的局面，极大的提高了仪器的现场维护性。
2 模块划分
2.1 划分原则[2-3]
模块的划分是模块化设计的关键。优秀的模块的设计往往有以下特征：具有独立功能、具有完善的接口特性、互换性强、具有适用性和超前性、商品性。总结出一般的规律如下：
功能独立原则：以系统实现的功能为基础来划分模块，要考虑到模块的完整性和易于拼接。通常作为一级模块的划分。例如：传统的井下仪器设计思路是机械和电路控制为两大部分，彼此通过接插件联接。而依据功能独立原则设计，则是将负责同一功能的机械和电路整合到一个模块中。
典型部件原则：在以部件作为模块单元、在便于模块互换的基础上，对功能模块可进行进一步的模块细分，使功能模块实现不同的参数和性能。例如：探头推靠模块，其几乎包括的全部的液压系统。于是将其进一步模块细分为5个子模块。
基础件原则：基础件即产品的大型零件，可将其划分为单独的模块单元。如：钻铤基体模块。
可扩充原则：模块单元应考虑未来新技术应用的可能性和客户自由选择的具有补充功能的附加模块，特色模块。如：取样、PVT取样和光谱流体分析模块都是随钻地层测试仪的补充功能模块，它们都可以根据客户的需求进行增减。
另外，模块结构尽量简化、规范，模块接口也要尽可能简单化和标准化。2.2 模块划分系统图及各模块关系
按照模块划分的原则，在进行随钻地层测试仪功能和结构分析的基础上，提出的模
图1 模块划分系统图
系统图一级模块按功能将仪器划分为主要功能模块和扩展功能模块。主要模块是系统中最基本、不可缺少的功能模块。扩展模块则可根据现场及用户的需求进行功能扩展。
按照功能、结构以及基础件原则划分了三、四级模块。其中探头推靠模块和精密压力预测试模块以嵌入式的結构方式集成在基体模块上，基体模块与其他模块则以短节的方式连接。如图2所示。图2模块连接图
3 嵌入式模块结构
在海上钻井作业中，由于平台租赁的价格十分昂贵，平均每天约30万美元。所有的油田服务公司对作业时间都有近乎苛刻的要求。仪器在作业现场可维护不仅提高仪器的使用的便利性，也大大减少井口的占用时间，从而具有良好的经济性。
随钻测井仪器由于其重量较大，仪器短节间的联接都是在实验室通过专用的“上扣机”来完成，在现场进行短节的更换十分不便。嵌入式的模块结构便是为解决此问题而进行的创新设计。
图3 推靠控制模块
如图3，对于每一个嵌入式模块，其是一个能耐受井下高温高压环境的密封整体。与基体模块通过标准的电路接口及液压油路接口联接。
由于每个模块的体积小、重量轻，连接方式简单，可单人在现场完成模块的更换。大大提高了仪器的现场可维护性。
图4 嵌入式模块实际应用图
在多次试验中由嵌入式模块设计带来的便利的维护性得到了充分的证明。
4 结论
模块化设计作为现代先进的设计理念，已经在各行各业发挥着巨大的作用。其在随钻地层测试仪的应用使得在设计和使用中的具有很好灵活性；尤其是嵌入式模块结构的应用，使得随钻地层测试仪的可维护性发生了质的飞跃。
参考文献
[1] 任国富，马建国.随钻地层测试技术及其应用[J].测井技术，2005，8（29）4：335
[2] 崔江红，裴有珍，等.数控重型卧式车床的模块化设计研究[J].机床与液压，2011，9（39）18：9-10
[3] 王日君，张进生，等.模块化设计中模块划分方法的研究[J].设计与研究，2008（7）：18