一種井下測井儀器多功能供電控制系統的製作方法

2023-04-29 04:34:11 1

本發明涉及一種井下測井儀器多功能供電控制。

背景技術：

近年來隨著對石油的需求量和石油勘探開發難度的增加，為了增加勘探開發成功率及降低開發成本。目前對於深層油氣層的開發，大多採用水平鑽井技術，由於水平井與常規井的差異，傳統的靠重力由電纜懸垂送進的測井儀器及修井儀器技術，不能實現向水平井段送進儀器的要求。水平井牽引器正是在這種背景下應運而生。井下儀器需要進行測量工作時，需由電纜經牽引器給井下儀器供電，當需要牽引器進行牽引工作時，需要牽引器由給井下儀器供電切換到給自身儀器供電，以驅動推靠電機和牽引電機等進行工作，在水平井中將測井儀器牽引到目標地層。

技術實現要素：

本發明的目的是針對上述現狀，旨在提供一種能對井下儀器起保護作用，能提高電路穩定性和降低電路功耗的井下測井儀器多功能供電控制。

本發明目的的實現方式為，一種井下測井儀器多功能供電控制系統，纜頭電壓一路經繼電器傳輸給井下儀器控制開關電路，一路經電壓轉換電路分接單片機控制和採集電路、吸合電壓控制電路；單片機控制和採集電路接吸合電壓控制電路，接12V-DC-DC供電模塊的吸合電壓控制電路接繼電器電路，測井電纜纜頭電壓經繼電器接通牽引器電機驅動開關，繼電器的吸合電壓由12V-DC-DC電源模塊提供。

採用本發明，當輸入電壓不滿足牽引器喚醒條件時，纜頭電壓給井下測量儀器供電；如果纜頭電壓超過設定的安全值時，將通過過壓保護電路，將纜頭電壓對地短路，將輸入電壓拉低為零，起到對井下儀器的保護作用；當輸入電壓滿足牽引器的喚醒條件是，通過低功耗單片機控制開關電路，將纜頭電壓切換到給牽引器供電，並將繼電器的12V吸合電壓由轉換電路提供切換到由DC-DC提供，提高電路的穩定性和降低電路的功耗。

附圖說明

圖1為本發明的電原理框圖，

圖2為本發明的電壓轉換電路圖，

圖3為本發明的單片機控制和採集電路圖，

圖4為本發明的繼電器控制開關電路圖，

圖5為本發明的過電壓保護電路圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明進行詳細的描述。

參照圖1，本發明的纜頭電壓一路經繼電器傳輸給井下儀器控制開關電路，一路經電壓轉換電路分接單片機控制和採集電路、吸合電壓控制電路；單片機控制和採集電路接吸合電壓控制電路，接12V-DC-DC供電模塊的吸合電壓控制電路接繼電器電路，測井電纜纜頭電壓經繼電器接通牽引器電機驅動開關，繼電器的吸合電壓由12V-DC-DC電源模塊提供。

參照圖2，所述電壓轉換電路的穩壓二極體D2通過MOSFET管Q3接TVS管D1，穩壓二極體D2接運算放大器U1A(LM158)，運算放大器U1A接穩壓管D3。MOSFET管Q3與運算放大器U1B(LM158)組成反饋調節電路，輸出穩定的5V和12V電壓。電壓轉換電路的主要功能是：(1)利用溫度特性較好的5V穩壓管提供穩定的5V電壓；(2)利用運算放大器U1B和大功率MOSFET管組成的反饋調節電路和分壓電路輸出穩定的12V和5V電壓；(3)利用運算放大器U1A組成的電壓跟隨器電路提高5V電壓的驅動能力。

參照圖3，所述單片機控制和採集電路的低功耗單片機U2(PIC12F615)、由R8和R10組成的纜頭電壓採集分壓電路及由R9和R11組成的電壓的分壓採集電路。單片機控制和採集電路的主要作用是實時採集纜頭電壓和12V-DC-DC模塊(FHP5)提供給繼電器的12V吸合電壓，並控制繼電器控制開關電路中的繼電器的吸合，同時將繼電器的吸合電壓由分壓電路提供給開關電路。

參照圖4，所述繼電器控制開關電路的MOSFET管Q3接穩壓二極體D8、MOSFET管Q2和二極體D4組成開關電路。通過單片機控制開關電路，進而控制繼電器的吸合、繼電器吸合電壓的切換。

參照圖5，所述過壓保護電路的65V的穩壓二極體D9依次接75V的穩壓二極體D10，二極體D11、電阻R15、R16、晶閘管Q4。過壓保護電路的功能是，當繼電器切換在給井下儀器供電時，如給井下儀器供電電壓超出安全值時，晶閘管Q4導通，輸入電壓對地短路，對井下儀器過壓保護作用。

本發明的工作原理：當儀器進行測量時：

電壓轉換電路將纜頭電壓轉換為5V和12V，其中5V為單片機工作電源電壓，12V為繼電器吸合電壓。單片機實時採集纜頭電壓，若纜頭電壓及加電方式不滿足牽引器的喚醒條件(即牽引器工作條件)，此時單片機控制和採集電路將控制繼電器控制開關電路，將繼電器處於常閉狀態，此時Q3導通，Q2不通，纜頭輸入電壓將提供給井下儀器進行測量工作，一旦纜頭輸入電壓超過設定的安全值時，過壓保護電路將會把纜頭的輸入電壓拉低，對井下儀器進行保護。

當牽引器進行牽引工作時：

電壓轉換電路將纜頭電壓轉換為5V和12V，其中5V為單片機工作電源電壓，12V為繼電器吸合電壓。單片機實時採集纜頭電壓，若纜頭電壓及加電方式滿足牽引器的喚醒條件(即牽引器工作條件)時，單片機控制和採集電路將控制繼電器控制開關電路，繼電器將進行切換，此時Q3不通，Q2導通，纜頭電壓將給牽引器電路供電，此時牽引器電路中的12V-DC-DC電源模塊將進行工作，輸出12V的繼電器吸合電壓，一旦單片機控制和採集電路採集到12V-DC-DC電源模塊輸出的12V電壓，則控制繼電器控制開關電路進行繼電器吸合電壓的切換，將Q3導通、Q2不通，此時繼電器的吸合電壓將由12V-DC-DC電源模塊提供，以減少電路的功耗和提高電路的穩定性。