專利名稱：一種多功能石油測井纜芯復用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種多功能石油測井纜芯復用裝置，用于石油工業(yè)開發(fā)中的測井 技術(shù)領(lǐng)域，屬于電法測井技術(shù)特別是通過套管電阻率測井儀器中的測井電纜纜芯復用技 術(shù)。
背景技術(shù)：
在測井行業(yè)中使用最為廣泛的測井電纜為7芯電纜，其結(jié)構(gòu)特征是外層是兩層 金屬鋼絲鎧皮，起到承重和保護纜芯的作用，鎧皮中間是7根纜芯，一般使用情況下，7芯電 纜能夠滿足日常測井需求，但是在一些特定的測井情況下，比如過套管地層電阻率測井，往 往要求7芯電纜能夠同時實現(xiàn)多種功能，而且相互之間互不影響，這些功能包括1)地面設(shè)備和井下設(shè)備之間大量雙向數(shù)據(jù)信息傳輸；2)地面設(shè)備為井下儀器提供多種工作電源；3)地面設(shè)備為測量段套管提供5-10A電流；4)連接套管地面管壁與井下電路共同構(gòu)成井下電位測量回路。然而在纜芯數(shù)量有限的情況下，要同時完成這些功能，這對儀器設(shè)計人員提出了 苛刻要求，原有的技術(shù)已經(jīng)不能滿足使用要求。經(jīng)檢索表明，相關(guān)的文獻僅有一篇，發(fā)表在 《石油儀器》2009年第23卷第1期，文獻名為“測井電纜纜芯復用器的設(shè)計和實現(xiàn)”。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對這一問題設(shè)計一種多功能石油測井纜芯復用裝置，能夠 有效、可靠的解決7芯電纜同時實現(xiàn)多種功能，而且相互之間互不影響的問題。本實用新型的技術(shù)方案本實用新型的多功能石油測井纜芯復用裝置包括7芯 測井電纜連接的測量供電部分、儀器供電部分、信號發(fā)射與接收部分及其控制器部分，其特 征在于電纜第一纜芯連接本井與井下測量電極U，電纜第二、第三纜芯作為信號發(fā)射與接 收部分的雙向數(shù)據(jù)傳輸線，連接信號發(fā)射部分地面通訊控制模塊與接收部分井下通訊控制 模塊，同時地面電源控制器的控制信號也通過電纜第二、第三纜芯連接到井下電源控制器； 井下電源控制器與井下儀器電源模塊U8和液壓驅(qū)動電源Ull連接；測量時供電的大功率直 流電源U2通過并聯(lián)的電纜第四、第五、第六、第七纜芯連接至測量供電電極A ；控制器部分 的中央控制器Ul與地面通訊控制模塊連接，同時中央控制器Ul與地面電源控制器、測量電 源地面控制器TO、大功率直流電源U2連接。進一步地，所述的大功率直流電源U2依次通過測量電源地面控制器TO、并聯(lián)的電 纜第四、第五、第六、第七纜芯和測量電源井下控制器U9與供電電極A和液壓驅(qū)動電源Ull 連接；大功率直流電源U2的OUTl輸出端通過測量電源地面控制器TO的一對控制觸點分別 連接電纜鎧皮和臨近套管壁；大功率直流電源U2通過電纜第四、第五、第六、第七纜芯和測 量電源井下控制器U9的一對控制觸點分別連接到測量供電電極A和井下液壓驅(qū)動電源；井 下控制器UlO與測量電源井下控制器U9的控制端連接。[0011]進一步地，所述的信號發(fā)射與接收部分的地面遙測變壓器Tl的付邊線圈通過電 纜第二、第三纜芯與井下遙測變壓器T2的付邊線圈連接；同時，地面遙測變壓器Tl付邊線 圈的中心抽頭分別通過第三開關(guān)管Q3、第四開關(guān)管Q4連接到井下儀器電源模塊U8和液壓 驅(qū)動電源U11，第三開關(guān)管Q3、第四開關(guān)管Q4與開關(guān)管控制器U5連接，開關(guān)管控制器U5設(shè) 在中央控制器Ul中；井下遙測變壓器T2付邊線圈中心抽頭通過二極管D4與液壓驅(qū)動電源 Ull連接，通過二極管D3與井下儀器電源模塊U8連接。本實用新型的優(yōu)點本實用新型采用纜芯復用技術(shù)，實現(xiàn)測井儀地面設(shè)備和井下 設(shè)備之間大量雙向數(shù)據(jù)傳輸、為井下設(shè)備提供多種供電電源(井下儀器電路工作電源和液 壓系統(tǒng)供電電源)。同時，實現(xiàn)在原有液壓系統(tǒng)供電出現(xiàn)故障情況下，啟用冗余供電系統(tǒng)，從 而保證井下儀器設(shè)備的安全。該纜芯復用技術(shù)不僅有效解決7芯電纜纜芯數(shù)量有限帶來的 種種限制，而且提高儀器設(shè)備運行的可靠性和安全性，特別適用于過套管地層電阻率測井 使用。本實用新型根據(jù)測井技術(shù)要求，運用纜芯重復利用技術(shù)，有效解決測井電纜纜芯 數(shù)量有限帶來的問題，同時為液壓系統(tǒng)提供備用供電回路，保證井下儀器和設(shè)備的安全，且 實現(xiàn)方法簡單，實現(xiàn)功能多，系統(tǒng)具有極高的穩(wěn)定性和可靠性，此技術(shù)方案目前已經(jīng)在過 套管地層電阻率測井儀上得以成功應(yīng)用。本實用新型有效克服了 7芯測井電纜纜芯數(shù)量有限的約束，不僅完成測井儀地面 設(shè)備和井下儀器之間的雙向大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?，還完成了為井下設(shè)備提供多種供電電源 (儀器電路供電、液壓系統(tǒng)供電)，并為井下套管提供5-10A電流，以及連接井下電位測量電 路功能。在完成這些功能的同時，該技術(shù)還為液壓系統(tǒng)供電提供備用電源回路，保證在原有 液壓系統(tǒng)供電出現(xiàn)故障的情況下，啟用備用供電回路，使井下設(shè)備能夠安全可靠工作。該纜 芯復用技術(shù)具有簡單、實用、穩(wěn)定性高、可靠性高、完成功能多的特點。
圖1是本實用新型的原理圖。圖2是本實用新型的電路圖。
具體實施方式
圖1是本實用新型的原理圖本實用新型包括7芯測井電纜連接的測量供電部分、 儀器供電部分、信號發(fā)射與接收部分及中央控制器U1。控制器部分分別與信號發(fā)射與接收 部分部分、地面電源控制器、大功率直流電源U2連接。包括7芯測井電纜連接的測量供電部分、儀器供電部分、信號發(fā)射與接收部分及 其控制器部分，電纜第一纜芯連接本井與井下測量電極U，電纜第一纜芯構(gòu)成井下電位測量 回路；電纜第二、第三纜芯作為信號發(fā)射與接收部分的雙向數(shù)據(jù)傳輸線，連接信號發(fā)射 部分地面通訊控制模塊與接收部分井下通訊控制模塊，同時地面電源控制器的控制信號也 通過電纜第二、第三纜芯連接到井下電源控制器；井下電源控制器與井下儀器電源模塊U8 和液壓驅(qū)動電源Ull連接；測量時供電的大功率直流電源U2通過并聯(lián)的電纜第四、第五、第 六、第七纜芯連接至測量供電電極A ；控制器部分的中央控制器Ul與地面通訊控制模塊連接，同時中央控制器Ul與地面電源控制器、測量電源地面控制器TO、大功率直流電源U2連接。電纜第二、第三纜芯采用載波技術(shù)和分時復用技術(shù)實現(xiàn)測井儀地面設(shè)備和井下設(shè) 備的大量雙向數(shù)據(jù)傳輸，以及為井下設(shè)備提供多種供電電源。大功率直流電源U2依次通過測量電源地面控制器TO、并聯(lián)的電纜第四、第五、第 六、第七纜芯和測量電源井下控制器U9與供電電極A和液壓驅(qū)動電源Ull連接；大功率直 流電源U2的OUTl輸出端通過測量電源地面控制器TO的一對控制觸點分別連接電纜鎧皮 和臨近套管壁；大功率直流電源U2通過電纜第四、第五、第六、第七纜芯和測量電源井下控 制器U9的一對控制觸點分別連接到測量供電電極A和井下液壓驅(qū)動電源；井下控制器UlO 與測量電源井下控制器U9的控制端連接。如圖2 具體地，信號發(fā)射與接收部分的地面遙測變壓器Tl的付邊線圈通過電纜 第二、第三纜芯與井下遙測變壓器T2的付邊線圈連接；同時，地面遙測變壓器Tl付邊線圈 的中心抽頭分別通過第三開關(guān)管Q3、第四開關(guān)管Q4連接到井下儀器電源模塊U8和液壓驅(qū) 動電源U11，第三開關(guān)管Q3、第四開關(guān)管Q4與開關(guān)管控制器U5連接，開關(guān)管控制器U5設(shè)在 中央控制器Ul中；井下遙測變壓器T2付邊線圈中心抽頭通過二極管D4與液壓驅(qū)動電源 Ull連接，通過二極管D3與井下儀器電源模塊U8連接。正常狀態(tài)測量電源地面控制器U6連接鄰井(臨近)套管壁，大功率直流電源U2 通過電纜第四、第五、第六、第七纜芯測量電源井下控制器U9為供電電極A提供5-10A電 流；在電纜第二、第三纜芯為液壓系統(tǒng)供電失敗的情況下，中央控制器Ul控制大功率直流 電源U2的輸出為_V2(2輸出-300V)的脈沖電源，測量電源地面控制器U6連接電纜鎧皮， 大功率直流電源U2通過第四、第五、第六、第七纜芯、測量電源井下控制器U9、二極管D5為 液壓系統(tǒng)供電。同時，充分利用電纜金屬鎧皮作為地線使用。(1)電纜第二、第三纜芯的作用一、通過井下和地面遙測變壓器的耦合，地面和井下通訊控制模塊把要發(fā)送的數(shù) 據(jù)加載到電纜第二、第三纜芯上，通過載波傳送到對方。在空閑時，地面和井下通訊控制模 塊通過遙測變壓監(jiān)聽、接收對方發(fā)送的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。二、井下儀器供電和液壓驅(qū)動供電在完成通訊功能的同時，電纜第二、第三纜芯并聯(lián)使用，有效減少傳輸電阻，從而 減少線路損耗，為井下儀器和液壓驅(qū)動電機進行高效的供電。中央控制器Ul通過開關(guān)管控制器TO控制第三開關(guān)管Q3、第四開關(guān)管Q4的導通或 截止，把(正直流電源)+Vl(200V)脈沖電源和(負直流電源)_V2(-300V)脈沖電源分時供 給井下電源控制器，井下電源控制器通過分流電路把+Vl和-V2進行分離，+Vl直流脈沖電 源輸入到儀器電源模塊，儀器電源模塊通過二極管D3、電容C1、C2和電源模塊U8輸出儀器 電路工作需要的電壓(士 12V，士5V等)；-V2脈沖電源通過二極管D4提供液壓驅(qū)動電源，通 過地面電源控制器控制-V2供電脈沖的寬度和供電時間，達到控制液壓系統(tǒng)工作的目的。其中開關(guān)管控制器TO為信號隔離和編碼控制，隔離的目的是為了把控制電路和 電源電路進行隔離，保護地面設(shè)備。編碼控制有效的防止第三開關(guān)管Q3、第四開關(guān)管Q4同 時導通，造成地面設(shè)備永久性損壞。第三開關(guān)管Q3、第四開關(guān)管Q4的控制方式如表一所示。表一開關(guān)管Q3、Q4控制方式[0031]
權(quán)利要求1.一種多功能石油測井纜芯復用裝置，包括7芯測井電纜連接的測量供電部分、儀器 供電部分、信號發(fā)射與接收部分及其控制器部分，其特征在于電纜第一纜芯連接本井與井 下測量電極U，電纜第二、第三纜芯作為信號發(fā)射與接收部分的雙向數(shù)據(jù)傳輸線，連接信號 發(fā)射部分的地面通訊控制模塊與接收部分井下通訊控制模塊，同時地面電源控制器的控制 信號也通過電纜第二、第三纜芯連接到井下電源控制器；井下電源控制器與井下儀器電源 模塊U8和液壓驅(qū)動電源Ul 1連接；測量時供電的大功率直流電源U2通過并聯(lián)的電纜第四、 第五、第六、第七纜芯連接至測量供電電極A ；控制器部分的中央控制器Ul與地面通訊控制 模塊連接，同時中央控制器Ul與地面電源控制器、測量電源地面控制器TO、大功率直流電 源U2連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能石油測井纜芯復用裝置，其特征在于大功率直流電 源U2依次通過測量電源地面控制器U6、并聯(lián)的電纜第四、第五、第六、第七纜芯和測量電源 井下控制器U9與供電電極A和液壓驅(qū)動電源Ull連接；大功率直流電源U2的OUTl輸出端 通過測量電源地面控制器TO的一對控制觸點分別連接電纜鎧皮和臨近套管壁；大功率直 流電源U2通過電纜第四、第五、第六、第七纜芯和測量電源井下控制器U9的一對控制觸點 分別連接到測量供電電極A和井下液壓驅(qū)動電源；井下控制器UlO與測量電源井下控制器 U9的控制端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多功能石油測井纜芯復用裝置，其特征在于信號發(fā)射 與接收部分的地面遙測變壓器Tl的付邊線圈通過電纜第二、第三纜芯與井下遙測變壓器 T2的付邊線圈連接；同時，地面遙測變壓器Tl付邊線圈的中心抽頭分別通過第三開關(guān)管 Q3、第四開關(guān)管Q4連接到井下儀器電源模塊U8和液壓驅(qū)動電源U11，第三開關(guān)管Q3、第四 開關(guān)管Q4與開關(guān)管控制器U5連接，開關(guān)管控制器U5設(shè)在中央控制器Ul中；井下遙測變壓 器T2付邊線圈中心抽頭通過二極管D4與液壓驅(qū)動電源Ull連接，通過二極管D3與井下儀 器電源模塊U8連接。
專利摘要本實用新型提供一種多功能石油測井纜芯復用裝置，包括7芯測井電纜連接的測量供電部分、儀器供電部分、信號發(fā)射與接收部分及其控制器部分，電纜第一纜芯連接本井與井下測量電極U，電纜第二、第三纜芯作為信號發(fā)射與接收部分的雙向數(shù)據(jù)傳輸線，連接信號發(fā)射部分與接收部分，同時地面電源控制器的控制信號也通過電纜第二、第三纜芯連接到井下電源控制器；井下電源控制器與井下儀器電源模塊U8和液壓驅(qū)動電源U11連接；測量時供電的大功率直流電源U2通過并聯(lián)的電纜第四、第五、第六、第七纜芯連接至測量供電電極A；控制器部分的中央控制器U1與地面通訊控制模塊連接，同時中央控制器U1與地面電源控制器、測量電源地面控制器U6、大功率直流電源U2連接。
文檔編號E21B47/12GK201835827SQ201020533170
公開日2011年5月18日 申請日期2010年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月16日
發(fā)明者付永前, 周艷平, 孫濤, 王群杰, 程波, 金為武, 陳建波 申請人:武漢海王機電工程技術(shù)公司