专利名称：一种多功能石油测井缆芯复用装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多功能石油测井缆芯复用装置，用于石油工业开发中的测井 技术领域，属于电法测井技术特别是通过套管电阻率测井仪器中的测井电缆缆芯复用技 术。
背景技术：
在测井行业中使用最为广泛的测井电缆为7芯电缆，其结构特征是外层是两层 金属钢丝铠皮，起到承重和保护缆芯的作用，铠皮中间是7根缆芯，一般使用情况下，7芯电 缆能够满足日常测井需求，但是在一些特定的测井情况下，比如过套管地层电阻率测井，往 往要求7芯电缆能够同时实现多种功能，而且相互之间互不影响，这些功能包括1)地面设备和井下设备之间大量双向数据信息传输；2)地面设备为井下仪器提供多种工作电源；3)地面设备为测量段套管提供5-10A电流；4)连接套管地面管壁与井下电路共同构成井下电位测量回路。然而在缆芯数量有限的情况下，要同时完成这些功能，这对仪器设计人员提出了 苛刻要求，原有的技术已经不能满足使用要求。经检索表明，相关的文献仅有一篇，发表在 《石油仪器》2009年第23卷第1期，文献名为“测井电缆缆芯复用器的设计和实现”。发明内容本实用新型的目的是针对这一问题设计一种多功能石油测井缆芯复用装置，能够 有效、可靠的解决7芯电缆同时实现多种功能，而且相互之间互不影响的问题。本实用新型的技术方案本实用新型的多功能石油测井缆芯复用装置包括7芯 测井电缆连接的测量供电部分、仪器供电部分、信号发射与接收部分及其控制器部分，其特 征在于电缆第一缆芯连接本井与井下测量电极U，电缆第二、第三缆芯作为信号发射与接 收部分的双向数据传输线，连接信号发射部分地面通讯控制模块与接收部分井下通讯控制 模块，同时地面电源控制器的控制信号也通过电缆第二、第三缆芯连接到井下电源控制器； 井下电源控制器与井下仪器电源模块U8和液压驱动电源Ull连接；测量时供电的大功率直 流电源U2通过并联的电缆第四、第五、第六、第七缆芯连接至测量供电电极A ；控制器部分 的中央控制器Ul与地面通讯控制模块连接，同时中央控制器Ul与地面电源控制器、测量电 源地面控制器TO、大功率直流电源U2连接。进一步地，所述的大功率直流电源U2依次通过测量电源地面控制器TO、并联的电 缆第四、第五、第六、第七缆芯和测量电源井下控制器U9与供电电极A和液压驱动电源Ull 连接；大功率直流电源U2的OUTl输出端通过测量电源地面控制器TO的一对控制触点分别 连接电缆铠皮和临近套管壁；大功率直流电源U2通过电缆第四、第五、第六、第七缆芯和测 量电源井下控制器U9的一对控制触点分别连接到测量供电电极A和井下液压驱动电源；井 下控制器UlO与测量电源井下控制器U9的控制端连接。[0011]进一步地，所述的信号发射与接收部分的地面遥测变压器Tl的付边线圈通过电 缆第二、第三缆芯与井下遥测变压器T2的付边线圈连接；同时，地面遥测变压器Tl付边线 圈的中心抽头分别通过第三开关管Q3、第四开关管Q4连接到井下仪器电源模块U8和液压 驱动电源U11，第三开关管Q3、第四开关管Q4与开关管控制器U5连接，开关管控制器U5设 在中央控制器Ul中；井下遥测变压器T2付边线圈中心抽头通过二极管D4与液压驱动电源 Ull连接，通过二极管D3与井下仪器电源模块U8连接。本实用新型的优点本实用新型采用缆芯复用技术，实现测井仪地面设备和井下 设备之间大量双向数据传输、为井下设备提供多种供电电源(井下仪器电路工作电源和液 压系统供电电源)。同时，实现在原有液压系统供电出现故障情况下，启用冗余供电系统，从 而保证井下仪器设备的安全。该缆芯复用技术不仅有效解决7芯电缆缆芯数量有限带来的 种种限制，而且提高仪器设备运行的可靠性和安全性，特别适用于过套管地层电阻率测井 使用。本实用新型根据测井技术要求，运用缆芯重复利用技术，有效解决测井电缆缆芯 数量有限带来的问题，同时为液压系统提供备用供电回路，保证井下仪器和设备的安全，且 实现方法简单，实现功能多，系统具有极高的稳定性和可靠性，此技术方案目前已经在过 套管地层电阻率测井仪上得以成功应用。本实用新型有效克服了 7芯测井电缆缆芯数量有限的约束，不仅完成测井仪地面 设备和井下仪器之间的双向大量数据传输的功能，还完成了为井下设备提供多种供电电源 (仪器电路供电、液压系统供电)，并为井下套管提供5-10A电流，以及连接井下电位测量电 路功能。在完成这些功能的同时，该技术还为液压系统供电提供备用电源回路，保证在原有 液压系统供电出现故障的情况下，启用备用供电回路，使井下设备能够安全可靠工作。该缆 芯复用技术具有简单、实用、稳定性高、可靠性高、完成功能多的特点。
图1是本实用新型的原理图。图2是本实用新型的电路图。
具体实施方式
图1是本实用新型的原理图本实用新型包括7芯测井电缆连接的测量供电部分、 仪器供电部分、信号发射与接收部分及中央控制器U1。控制器部分分别与信号发射与接收 部分部分、地面电源控制器、大功率直流电源U2连接。包括7芯测井电缆连接的测量供电部分、仪器供电部分、信号发射与接收部分及 其控制器部分，电缆第一缆芯连接本井与井下测量电极U，电缆第一缆芯构成井下电位测量 回路；电缆第二、第三缆芯作为信号发射与接收部分的双向数据传输线，连接信号发射 部分地面通讯控制模块与接收部分井下通讯控制模块，同时地面电源控制器的控制信号也 通过电缆第二、第三缆芯连接到井下电源控制器；井下电源控制器与井下仪器电源模块U8 和液压驱动电源Ull连接；测量时供电的大功率直流电源U2通过并联的电缆第四、第五、第 六、第七缆芯连接至测量供电电极A ；控制器部分的中央控制器Ul与地面通讯控制模块连接，同时中央控制器Ul与地面电源控制器、测量电源地面控制器TO、大功率直流电源U2连接。电缆第二、第三缆芯采用载波技术和分时复用技术实现测井仪地面设备和井下设 备的大量双向数据传输，以及为井下设备提供多种供电电源。大功率直流电源U2依次通过测量电源地面控制器TO、并联的电缆第四、第五、第 六、第七缆芯和测量电源井下控制器U9与供电电极A和液压驱动电源Ull连接；大功率直 流电源U2的OUTl输出端通过测量电源地面控制器TO的一对控制触点分别连接电缆铠皮 和临近套管壁；大功率直流电源U2通过电缆第四、第五、第六、第七缆芯和测量电源井下控 制器U9的一对控制触点分别连接到测量供电电极A和井下液压驱动电源；井下控制器UlO 与测量电源井下控制器U9的控制端连接。如图2 具体地，信号发射与接收部分的地面遥测变压器Tl的付边线圈通过电缆 第二、第三缆芯与井下遥测变压器T2的付边线圈连接；同时，地面遥测变压器Tl付边线圈 的中心抽头分别通过第三开关管Q3、第四开关管Q4连接到井下仪器电源模块U8和液压驱 动电源U11，第三开关管Q3、第四开关管Q4与开关管控制器U5连接，开关管控制器U5设在 中央控制器Ul中；井下遥测变压器T2付边线圈中心抽头通过二极管D4与液压驱动电源 Ull连接，通过二极管D3与井下仪器电源模块U8连接。正常状态测量电源地面控制器U6连接邻井(临近)套管壁，大功率直流电源U2 通过电缆第四、第五、第六、第七缆芯测量电源井下控制器U9为供电电极A提供5-10A电 流；在电缆第二、第三缆芯为液压系统供电失败的情况下，中央控制器Ul控制大功率直流 电源U2的输出为_V2(2输出-300V)的脉冲电源，测量电源地面控制器U6连接电缆铠皮， 大功率直流电源U2通过第四、第五、第六、第七缆芯、测量电源井下控制器U9、二极管D5为 液压系统供电。同时，充分利用电缆金属铠皮作为地线使用。(1)电缆第二、第三缆芯的作用一、通过井下和地面遥测变压器的耦合，地面和井下通讯控制模块把要发送的数 据加载到电缆第二、第三缆芯上，通过载波传送到对方。在空闲时，地面和井下通讯控制模 块通过遥测变压监听、接收对方发送的数据，从而实现大量数据的接收和发送。二、井下仪器供电和液压驱动供电在完成通讯功能的同时，电缆第二、第三缆芯并联使用，有效减少传输电阻，从而 减少线路损耗，为井下仪器和液压驱动电机进行高效的供电。中央控制器Ul通过开关管控制器TO控制第三开关管Q3、第四开关管Q4的导通或 截止，把(正直流电源)+Vl(200V)脉冲电源和(负直流电源)_V2(-300V)脉冲电源分时供 给井下电源控制器，井下电源控制器通过分流电路把+Vl和-V2进行分离，+Vl直流脉冲电 源输入到仪器电源模块，仪器电源模块通过二极管D3、电容C1、C2和电源模块U8输出仪器 电路工作需要的电压(士 12V，士5V等)；-V2脉冲电源通过二极管D4提供液压驱动电源，通 过地面电源控制器控制-V2供电脉冲的宽度和供电时间，达到控制液压系统工作的目的。其中开关管控制器TO为信号隔离和编码控制，隔离的目的是为了把控制电路和 电源电路进行隔离，保护地面设备。编码控制有效的防止第三开关管Q3、第四开关管Q4同 时导通，造成地面设备永久性损坏。第三开关管Q3、第四开关管Q4的控制方式如表一所示。表一开关管Q3、Q4控制方式[0031]
权利要求1.一种多功能石油测井缆芯复用装置，包括7芯测井电缆连接的测量供电部分、仪器 供电部分、信号发射与接收部分及其控制器部分，其特征在于电缆第一缆芯连接本井与井 下测量电极U，电缆第二、第三缆芯作为信号发射与接收部分的双向数据传输线，连接信号 发射部分的地面通讯控制模块与接收部分井下通讯控制模块，同时地面电源控制器的控制 信号也通过电缆第二、第三缆芯连接到井下电源控制器；井下电源控制器与井下仪器电源 模块U8和液压驱动电源Ul 1连接；测量时供电的大功率直流电源U2通过并联的电缆第四、 第五、第六、第七缆芯连接至测量供电电极A ；控制器部分的中央控制器Ul与地面通讯控制 模块连接，同时中央控制器Ul与地面电源控制器、测量电源地面控制器TO、大功率直流电 源U2连接。
2.根据权利要求1所述的多功能石油测井缆芯复用装置，其特征在于大功率直流电 源U2依次通过测量电源地面控制器U6、并联的电缆第四、第五、第六、第七缆芯和测量电源 井下控制器U9与供电电极A和液压驱动电源Ull连接；大功率直流电源U2的OUTl输出端 通过测量电源地面控制器TO的一对控制触点分别连接电缆铠皮和临近套管壁；大功率直 流电源U2通过电缆第四、第五、第六、第七缆芯和测量电源井下控制器U9的一对控制触点 分别连接到测量供电电极A和井下液压驱动电源；井下控制器UlO与测量电源井下控制器 U9的控制端连接。
3.根据权利要求1或2所述的多功能石油测井缆芯复用装置，其特征在于信号发射 与接收部分的地面遥测变压器Tl的付边线圈通过电缆第二、第三缆芯与井下遥测变压器 T2的付边线圈连接；同时，地面遥测变压器Tl付边线圈的中心抽头分别通过第三开关管 Q3、第四开关管Q4连接到井下仪器电源模块U8和液压驱动电源U11，第三开关管Q3、第四 开关管Q4与开关管控制器U5连接，开关管控制器U5设在中央控制器Ul中；井下遥测变压 器T2付边线圈中心抽头通过二极管D4与液压驱动电源Ull连接，通过二极管D3与井下仪 器电源模块U8连接。
专利摘要本实用新型提供一种多功能石油测井缆芯复用装置，包括7芯测井电缆连接的测量供电部分、仪器供电部分、信号发射与接收部分及其控制器部分，电缆第一缆芯连接本井与井下测量电极U，电缆第二、第三缆芯作为信号发射与接收部分的双向数据传输线，连接信号发射部分与接收部分，同时地面电源控制器的控制信号也通过电缆第二、第三缆芯连接到井下电源控制器；井下电源控制器与井下仪器电源模块U8和液压驱动电源U11连接；测量时供电的大功率直流电源U2通过并联的电缆第四、第五、第六、第七缆芯连接至测量供电电极A；控制器部分的中央控制器U1与地面通讯控制模块连接，同时中央控制器U1与地面电源控制器、测量电源地面控制器U6、大功率直流电源U2连接。
文档编号E21B47/12GK201835827SQ201020533170
公开日2011年5月18日 申请日期2010年9月16日 优先权日2010年9月16日
发明者付永前, 周艳平, 孙涛, 王群杰, 程波, 金为武, 陈建波 申请人:武汉海王机电工程技术公司