專利名稱：用于可靠的自動儲備電池開關(guān)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及方法和系統(tǒng)，并且更特別地，涉及用于從第一電池切換到第二電池的機制和技術(shù)。
背景技術(shù)：
井下測量設(shè)備已經(jīng)用于例如石油工業(yè)中的科學(xué)操作。此測量設(shè)備或其它設(shè)備，典型地放下到鉆入地面的孔中?？梢越?jīng)由電力線纜通過位于該孔的外部的電源為該設(shè)備供給電力，或通過位于該設(shè)備內(nèi)的電源為該設(shè)備供給電力?？梢曰诟鞣N環(huán)境因素和/或該設(shè)備自身來確定使用哪一種類型的設(shè)備，例如，外部供電或內(nèi)部供電。通過這樣的設(shè)備所獲取的測量結(jié)果可用于輔助確定碳?xì)浠衔锏奈恢煤团c周圍的地質(zhì)構(gòu)造關(guān)聯(lián)的其它信息。一些傳統(tǒng)的用于井下操作的內(nèi)部供電設(shè)備使用單個鋰電池組。每次裝置從井中移出時，移出用過的電池并由新電池替換。這可能是昂貴的，因為用過的電池中可能仍然在其中留有用于其它用途的大量的電荷，這可導(dǎo)致使用的電池量大于可能需要的。對此的一個解決方案會是使用一個或多個微處理器來監(jiān)測井下設(shè)備中的電池(或多個電池)的電壓。然而，傾向使用微處理器和與其關(guān)聯(lián)的電路的解決方案相當(dāng)復(fù)雜，并可能不適于井下通常有的惡劣環(huán)境，例如，高溫和高壓。因此，希望有簡單并可靠地改善井下設(shè)備中的電池使用的其它方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)不范性實施例，存在著一種用于從第一電池切換到第二電池的電路，該電路包含:第一電池，配置為當(dāng)?shù)谝换善_關(guān)(reed switch)閉合時提供電能給裝置；第二電池，配置為當(dāng)?shù)诙善_關(guān)閉合時提供電能給該裝置；該第一簧片開關(guān)，電連接到第一電池并配置為當(dāng)接近磁體時閉合；該第二簧片開關(guān)，電連接到第二電池并配置為當(dāng)接近該磁體時閉合；以及該磁體，配置為從接近第一簧片開關(guān)的位置移動到接近第二簧片開關(guān)的位置。根據(jù)另一不范性實施例,存在著一種用于從第一電池切換到第二電池的方法,該方法包含:當(dāng)?shù)谝换善_關(guān)閉合時，由第一電池提供電能給裝置；當(dāng)?shù)诙善_關(guān)閉合時，由第二電池提供電能給該裝置；當(dāng)接近磁體時將該第一簧片開關(guān)閉合，其中，該第一簧片開關(guān)電連接到該第一電池；當(dāng)接近該磁體時將該第二簧片開關(guān)閉合，其中，該第二簧片開關(guān)電連接到該第二電池；以及將該磁體從接近該第一簧片開關(guān)的位置移動到接近該第二簧片開關(guān)的位置。根據(jù)另一示范性實施例，存在著一種配置為操作于井孔(well hole)中的裝置，該裝置包含:電路，該電路包含:第一電池，配置為當(dāng)?shù)谝换善_關(guān)閉合時提供電能給該裝置；第二電池，配置為當(dāng)?shù)诙善_關(guān)閉合時提供電能給該裝置；該第一簧片開關(guān)，電連接到該第一電池并配置為當(dāng)接近磁體時閉合；該第二簧片開關(guān)，電連接到第二電池并配置為當(dāng)接近該磁體時閉合；以及該磁體，配置為從接近該第一簧片開關(guān)的位置移動到接近該第二簧片開關(guān)的位置；測量裝置，配置為在井孔中取得測量結(jié)果；以及存儲器，配置為儲存該測量結(jié)果。


附示了示范性實施例，其中:
圖1描繪了根據(jù)示范性實施例的井下設(shè)備的井孔環(huán)境；
圖2圖示了根據(jù)示范性實施例的電路；
圖3示出了根據(jù)示范性實施例的處于閉合位置的雙金屬開關(guān)(b1-metallic switch)； 圖4圖示了根據(jù)示范性實施例的處于斷開位置的雙金屬開關(guān)；
圖5示出了根據(jù)示范性實施例的井下測量裝置；
圖6示出了根據(jù)示范性實施例的方法的流程圖。
具體實施例方式下文的示范性實施例的詳細(xì)描述參考附圖。不同圖中的相同參考標(biāo)號識別相同或類似元件。此外，附圖不一定按比例繪制。而且，下文的詳細(xì)描述不限制本發(fā)明。而是，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求限定。說明書通篇對“一個實施例”或“一實施例”的提及是指結(jié)合實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包含于所公開的主題的至少一個實施例中。因此，說明書通篇各處出現(xiàn)的短語“在一個實施例中”或“在一實施例中”不一定提及相同的實施例。另外，在一個或多個實施例中，可以按照任何合適的方式組合該特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。根據(jù)示范性實施例，可以依需求在一件設(shè)備中相繼使用兩個電池或兩個電池組?？墒褂么穗p電池機構(gòu)的一個環(huán)境是可操作于例如所鉆的孔中的井下測量和測試設(shè)備。在描述與雙電池系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的示范性系統(tǒng)和方法(其還可描述為可靠的自動儲備電池開關(guān))之前，現(xiàn)在關(guān)于圖1描述在其中可使用該設(shè)備的井孔。圖1 (其并非按比例)圖示了井孔2、鉆井平臺4、線纜6和井下測量設(shè)備(或裝置)
8。在此示例中，井孔2中的環(huán)境使得井下測量設(shè)備8使用內(nèi)部電源。線纜6用于在井孔2中升起和放下井下測量設(shè)備8。鉆井平臺4提供從其將井下測量設(shè)備8放下到井孔2中的穩(wěn)定的平臺。井下測量設(shè)備8的示例可包含測量輻射、音速、抵抗力、使用磁性的裝置和用于支持井內(nèi)操作以及碳?xì)浠衔锟碧降钠渌愋偷脑O(shè)備。根據(jù)示范性實施例，井下測量設(shè)備8可包含允許電源從第一電池切換到第二電池的電路。電路10的示例在圖2中示出。電路10包含主電池或第一電池12、儲備電池或第二電池14、兩個簧片開關(guān)16和18、雙金屬開關(guān)20、齊納二極管22、晶閘管24、電阻器26以及加熱元件28。在一般的操作中，僅有一個電池提供電力以操作井下測量設(shè)備8。雙金屬開關(guān)20的位置確定簧片開關(guān)16和18中的哪一個斷開，以及哪一個閉合。如圖2所示，與雙金屬開關(guān)20關(guān)聯(lián)的磁體30靠近簧片開關(guān)16，其使簧片開關(guān)16保持在閉合位置。相反地，雙金屬開關(guān)20的磁體30不夠靠近簧片開關(guān)18的中心，其使簧片開關(guān)18留在斷開位置。通過使簧片開關(guān)16閉合，其允許井下測量設(shè)備8由主電池12供電。根據(jù)示范性實施例，主電池12和儲備電池14可以是18伏特的電池，然而，也可使用其它電壓的電池。如由電阻器26、齊納二極管22和晶閘管24所確定的，當(dāng)主電池12的電壓下降了預(yù)定量或相對于儲備電池14的預(yù)定量(例如，2-3伏特)時，晶閘管24允許電流流到加熱元件28，該加熱元件28又允許雙金屬開關(guān)12如以下更詳細(xì)地描述那樣移動。一旦雙金屬開關(guān)12移動到其斷開位置(其中該斷開位置是當(dāng)磁體30基本上與簧片開關(guān)18的中心相反時)，簧片開關(guān)18閉合，從而允許來自儲備電池14的電力操作井下測量設(shè)備8并且簧片開關(guān)16斷開。當(dāng)簧片開關(guān)16斷開時，主電池12不再為井下測量裝置8提供電力。此外，關(guān)于來自電池的電力的流動，簧片開關(guān)16和18的定位允許先接后斷動作，從而沒有瞬時電力損耗。根據(jù)示范性實施例，雙金屬開關(guān)20可以處于如圖3所示的閉合位置或處于如圖4所示的斷開位置。當(dāng)雙金屬開關(guān)20處于閉合位置時，簧片開關(guān)16閉合并且簧片開關(guān)18斷開。當(dāng)雙金屬開關(guān)20處于斷開位置時，簧片開關(guān)16斷開并且簧片開關(guān)18閉合。雙金屬開關(guān)20包含磁體30、殼體32、活塞部分34、彈簧36和雙金屬插銷(latch) 38。加熱元件28位于雙金屬插銷38附近。當(dāng)主電池14中出現(xiàn)預(yù)定電壓降(其可以相對于儲備電池14)時，電流流經(jīng)晶閘管24到加熱元件28。此電流加熱雙金屬插銷38。根據(jù)示范性實施例,雙金屬插銷38由兩種不同金屬(或合金)(例如，鐵和銅或鐵和黃銅)制成，每種金屬具有不同的熱膨脹系數(shù)，從而以當(dāng)被加熱時，雙金屬插銷38遠(yuǎn)離殼體32地彎曲。這由圖3和圖4中的雙金屬插銷38的不同位置示出，即，通過充分加熱雙金屬插銷38，從而其彎曲并且釋放磁體30，圖4中的雙金屬開關(guān)20被開啟。這隨后允許彈簧36移動磁體30的位置。根據(jù)示范性實施例，加熱時間可在幾秒的范圍內(nèi)。根據(jù)示范性實施例，電路10為井下測量設(shè)備8的雙電池電源提供了簡單的、可靠的和粗糙的設(shè)計。使用可以花費2秒以上來充分加熱到用于發(fā)生釋放磁體30所要求的彎曲量的雙金屬插銷38，允許減小由于例如井下測量設(shè)備8可能遭遇的振動和/或其它類型的物理接觸而意外地過早切換電池。根據(jù)示范性實施例，在井下環(huán)境中的井下測量設(shè)備8中使用示范性電路10后，可以檢查電路10。如果雙金屬開關(guān)20處于閉合位置，則主電池14和儲備電池16可以分別在其相同位置再次使用。如果雙金屬開關(guān)20處于斷開位置，則主電池14的電荷顯著減少(到不希望使用的點)并且儲備電池16的電荷有一定量的減少。可以將儲備電池16移動到主電池14的位置，并且可以放置新的新鮮的電池到儲備電池16的位置，從而允許電池的更加有效率的、更低成本的使用。上述示范性實施例提供了用于井下設(shè)備的有效率的、可靠的雙電池供電系統(tǒng)?，F(xiàn)在將關(guān)于圖5描述示范性井下測量設(shè)備8。井下測量設(shè)備8可包含電路10、測量功能40和存儲器42。如以上所描述的，電路10提供電力給井下測量設(shè)備8。測量功能40可獲取與所鉆的井孔2的周圍構(gòu)造關(guān)聯(lián)的測量信息。測量功能40可包含處理器，用于控制測量功能40和/或與井下測量設(shè)備8關(guān)聯(lián)的其它功能。備選地，該處理器可以是與測量功能40分開的物理件，并且仍然能夠與測量功能40和存儲器42通信。存儲器可用于儲存所獲取的測量數(shù)據(jù)和/或用于操作井下測量設(shè)備8的指令，例如，何時或在哪里打開和關(guān)閉測量功能40。根據(jù)示范性實施例使用上述示范性系統(tǒng)，在圖6示出用于從第一電池切換到第二電池的方法。用于從第一電池切換到第二電池的方法包含:在步驟44中，當(dāng)?shù)谝换善_關(guān)閉合時，由第一電池提供電能給裝置；在步驟46中，當(dāng)?shù)诙善_關(guān)閉合時，由第二電池提供電能給裝置；在步驟48中，當(dāng)接近磁體時閉合第一簧片開關(guān)，其中第一簧片開關(guān)電連接到第一電池；在步驟50中，當(dāng)接近磁體時閉合第二簧片開關(guān)，其中第二簧片開關(guān)電連接到第二電池；以及在步驟52中，將磁體從接近第一簧片開關(guān)的位置移動到接近第二簧片開關(guān)的位置。上述示范性實施例旨在全面說明而不是限制本發(fā)明。因此，本發(fā)明在詳細(xì)實現(xiàn)中能有許多變化，其可由本領(lǐng)域技術(shù)人員從本文所包含的描述中導(dǎo)出。所有這樣的變化和修改被認(rèn)為落在如由以下權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。本申請的描述中所使用的元件、動作或指令不應(yīng)理解為對本發(fā)明是關(guān)鍵的或必要的，除非明確地如此描述。而且，如本文所使用的，冠詞“一”旨在包含一個或多個項目。本書面描述使用了所公開的主題的示例以使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能實踐本書面描述，包含制作和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何并入的方法。該主題的可專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包含本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。這樣的其它示例旨在落在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電路，用于從第一電池切換到第二電池，所述電路包括: 所述第一電池，配置為當(dāng)?shù)谝换善_關(guān)閉合時提供電能給裝置； 所述第二電池，配置為當(dāng)?shù)诙善_關(guān)閉合時提供電能給所述裝置； 所述第一簧片開關(guān)，電連接到所述第一電池并配置為當(dāng)接近磁體時閉合； 所述第二簧片開關(guān)，電連接到所述第二電池并配置為當(dāng)接近所述磁體時閉合；以及 所述磁體，配置為從接近所述第一簧片開關(guān)的位置移動到接近所述第二簧片開關(guān)的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的電路，其中，當(dāng)所述第一電池和所述第二電池之間的電壓差到達(dá)預(yù)定值時，所述磁體從接近所述第一簧片開關(guān)的位置移動到接近所述第二簧片開關(guān)的位置。
3.如權(quán)利要求2所述的電路，還包括: 電阻器； 晶閘管；以及 齊納二極管，其中，所述電阻器、所述晶閘管以及所述齊納二極管配置為監(jiān)測所述第一電池和所述第二電池之間的電壓差。
4.如權(quán)利要求3所述的電路，還包括: 加熱器，配置為加熱雙金屬插銷； 開關(guān)，配置為閉合所述第一簧片開關(guān)或所述第二簧片開關(guān)，所述開關(guān)包括: 所述磁體； 殼體，配置為容納彈簧和所述磁體，其中所述殼體具有用于雙金屬插銷的一部分的開口 ；以及 所述彈簧，配置為當(dāng)所述雙金屬插銷與所述磁體的接觸不足以對抗由所述彈簧施加在所述磁體上的力時，將所述磁體從接近所述第一簧片開關(guān)的位置移動到接近所述第二簧片開關(guān)的位置；以及 所述雙金屬插銷，其包括兩種具有不同熱膨脹系數(shù)的金屬，所述雙金屬插銷配置為當(dāng)被充分加熱時彎曲并釋放所述磁體。
5.如權(quán)利要求4所述的電路，其中，所述晶閘管允許電流流到所述加熱器。
6.如權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述電路操作為先接后斷電路。
7.如權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述裝置配置為沒有從外部電源向所述裝置供給電能而操作。
8.如權(quán)利要求7所述的電路，其中，所述裝置是配置為操作于井下的井環(huán)境的測量裝置。
9.如權(quán)利要求2所述的電路，其中，所述預(yù)定值大體上處于2-3伏特的范圍內(nèi)。
10.一種方法，用于從第一電池切換到第二電池，所述方法包括: 當(dāng)?shù)谝换善_關(guān)閉合時，由所述第一電池提供電能給裝置； 當(dāng)?shù)诙善_關(guān)閉合時 ，由所述第二電池提供電能給裝置； 當(dāng)接近磁體時閉合所述第一簧片開關(guān)，其中所述第一簧片開關(guān)電連接到所述第一電池； 當(dāng)接近所述磁體時閉合所述第二簧片開關(guān)，其中所述第二簧片開關(guān)電連接到所述第二電池；以及 將所述磁體從接近所述第一簧片開關(guān)的位置移動到接近所述第二簧片開關(guān)的位置。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括: 當(dāng)所述第一電池和所述第二電池之間的電壓差到達(dá)預(yù)定值時，將所述磁體從接近所述第一簧片開關(guān)的位置移動到接近所述第二簧片開關(guān)的位置。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，電阻器、晶閘管以及齊納二極管配置為監(jiān)測所述第一電池和所述第二電池之間的電壓差。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括: 配置加熱器以加熱雙金屬插銷； 配置開關(guān)以閉合所述第一簧片開關(guān)或所述第二簧片開關(guān)，所述開關(guān)包括: 所述磁體； 殼體，配置為容納彈簧和所述磁體，其中所述殼體具有用于雙金屬插銷的一部分的開口 ；以及 所述彈簧，配置為當(dāng)所述雙金屬插銷與所述磁體的接觸不足以對抗由所述彈簧施加在所述磁體上的力時，將所述磁體從接近所述第一簧片開關(guān)的位置移動到接近所述第二簧片開關(guān)的位置；以及 配置包括兩種具有不同熱膨脹系數(shù)的金屬的所述雙金屬插銷以當(dāng)被充分加熱時彎曲并釋放所述磁體。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括: 由所述晶閘管允許電流流到所述加熱器。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述電路操作為先接后斷電路。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述裝置配置為沒有從外部電源向所述裝置供給電能而操作。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述裝置是配置為操作于井下的井環(huán)境的測量>j-U ρ α裝直。
18.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述預(yù)定值大體上在2-3伏特的范圍內(nèi)。
19.一種裝置，配置為操作于井孔中，所述裝置包括: 電路，所述電路包括: 第一電池，配置為當(dāng)?shù)谝换善_關(guān)閉合時提供電能給所述裝置； 第二電池，配置為當(dāng)?shù)诙善_關(guān)閉合時提供電能給所述裝置； 所述第一簧片開關(guān)，電連接到所述第一電池并配置為當(dāng)接近磁體時閉合； 所述第二簧片開關(guān)，電連接到所述第二電池并配置為當(dāng)接近所述磁體時閉合；以及 所述磁體，配置為從接近所述第一簧片開關(guān)的位置移動到接近所述第二簧片開關(guān)的位置； 測量裝置，配置為在所述井孔中取得測量結(jié)果；以及 存儲器，配置為儲存所述測量結(jié)果。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其中，當(dāng)所述第一電池和所述第二電池之間的電壓差到達(dá)預(yù)定值時，所述磁體從接近所述第一簧片開關(guān)的位置移動到接近所述第二簧片開關(guān)的位置。
全文摘要
本發(fā)明是用于可靠的自動儲備電池開關(guān)的方法和系統(tǒng)。根據(jù)這些示范性實施例的系統(tǒng)和方法提供了用于從第一電池切換到第二電池的電路。該電路包含第一電池，配置為當(dāng)?shù)谝换善_關(guān)閉合時提供電能給裝置；第二電池，配置為當(dāng)?shù)诙善_關(guān)閉合時提供電能給該裝置；該第一簧片開關(guān)，電連接到第一電池并配置為當(dāng)接近磁體時閉合；該第二簧片開關(guān)，電連接到第二電池并配置為當(dāng)接近磁體時閉合；以及磁體，配置為從接近第一簧片開關(guān)的位置移動到接近第二簧片開關(guān)的位置。
文檔編號H02J7/36GK103117588SQ201210462529
公開日2013年5月22日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者K.R.沃坦 申請人:桑德克斯有線有限公司