一种过套管井下测量电缆复用装置的制作方法

本实用新型涉及过套管电阻率测井技术中的井地通信系统领域，具体涉及一种过套管井下测量电缆复用装置。

背景技术：

测井电缆用于各类油、气井的测井、射孔、取芯等作业，也可以用于水利水文测量、煤田地质勘探、地热测井等方面，进行探测井下各种参数，是地面系统与地下仪器之间作为挂重连接以及传输测量数据用的连接线。

测井电缆的重要作用就是输送各种下井仪器、传送地面控制系统与井下仪器之间的各种信号、获取井下信息的深度位置，其常用的是七芯电缆。

目前，现有的过套管中七芯电缆，四个芯用于大电流的传输，一个芯为地面大地参考信号U，一个芯为150V电源供电及通讯复用、另外一芯为电机及电磁阀供电电源线。当仪器工作时，首先电机工作，放开探针，然后仪器发送大电流进行数据的采集，最后关闭大电流，再进行和地面的数据传输，将采集来的数据信息传输至地面系统。仪器的采集与数据的传输是分开进行的，同时电源进入仪器后需要通过大电容进行滤波处理，由于电容的存在使得仪器的使用温度受限。过套管中电缆在现有技术存在的缺陷：

1. 系统效率比较低，测试时间长；

2. 仪器工作时不能实现即采即传的效果；

3. 发射大电流对采集信号的影响过大；

4. 直流电源的滤波电容容量过大增加制造成本，又限制了仪器的使用温度。

该领域的现有技术中，公开号为CN201835827U的中国实用新型专利公开了一种石油测井缆芯的复用装置，用于地面设备与井下仪器之间的数据传输和系统供电，但该装置的结构和效果已不能满足目前的使用要求。

技术实现要素：

为了解决过套管井下测量电缆在现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种过套管井下测量电缆复用装置，利用七芯电缆的第5、6电缆芯进行通信并传输电机的电源，利用七芯电缆的第1、2、3、4电缆芯传输大电流并同时为井下各个电路板提供工作电源，利用七芯电缆的第7电缆芯作为U参考电压，由于缆芯数目有限，在使用七芯电缆传输时，供电和信息传输需要共用缆芯，而由于电源和数据信号的频率不同，则电源和信号可以复用缆芯，利用平衡原理，巧妙的连接各个回路，就可以在七芯电缆上既传输信号又给井下仪器供电，也就是利用幻象供电达到平衡供电的方式。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。

首先，本实用新型公开了一种过套管井下测量电缆复用装置。

本实用新型的过套管井下测量电缆复用装置，采用七芯电缆作为地面系统与井下仪器的供电线缆以及为井下仪器的采集和传输数据提供工作电源，所述七芯电缆的第一电缆芯、第二电缆芯、第三电缆芯、第四电缆芯通过供电变压器连接地面系统与井下仪器，将地面系统的可调式交流电转换为直流电提供给井下仪器；所述七芯电缆的第五电缆芯、第六电缆芯通过通讯变压器连接地面通讯控制系统与井下通讯控制系统，进行地面系统与井下仪器的通信信号传输，同时还作为电机的交流电电源传输线缆；所述七芯电缆的第七电缆芯连接井口与井下电压采集板，进行参考U电极信号的传输。

优选的是，所述地面系统采用第一交流供电面板提供可调式交流电，通过供电变压器耦合到七芯电缆的第一电缆芯、第二电缆芯、第三电缆芯、第四电缆芯上，由第一电缆芯、第二电缆芯和第三电缆芯、第四电缆芯进行可调式交流电的传输。

在上述任一技术方案中优选的是，所述井下仪器通过供电变压器从七芯电缆的第一电缆芯、第二电缆芯、第三电缆芯、第四电缆芯上获取可调式交流电，通过AC/DC转换单元获取直流电。

在上述任一技术方案中优选的是，所述第一交流供电面板设置在供电变压器的次级线圈侧。

在上述任一技术方案中优选的是，所述第一电缆芯、第二电缆芯和所述第三电缆芯、第四电缆芯分别并联于供电变压器的初级线圈侧。

在上述任一技术方案中优选的是，所述AC/DC转换单元包括整流桥和滤波模块。

在上述任一技术方案中优选的是，所述第一交流供电面板输出50HZ的可调式交流电，50HZ的可调式交流电通过供电变压器耦合至七芯电缆的第一电缆芯、第二电缆芯、第三电缆芯、第四电缆芯，第一电缆芯、第二电缆芯和第三电缆芯、第四电缆芯传输可调式交流电至AC/DC转换单元进行交/直流转换，为井下仪器提供60-180V的直流电源。

在上述任一技术方案中优选的是，所述地面系统设置有电流源面板，所述地面系统通过单根电流线连接电流源面板。

在上述任一技术方案中优选的是，所述井下仪器设置有电流转换板，所述井下仪器通过单根电流线连接电流转换板。

在上述任一技术方案中优选的是，所述供电变压器设置有两个初级线圈和一个次级线圈，所述两个初级线圈的参数对称。

在上述任一技术方案中优选的是，所述供电变压器包括铁芯、线包和引线，所述引线包括六根初级线圈引线和两根次级线圈引线。

在上述任一技术方案中优选的是，所述地面系统采用第二交流供电面板提供可调式交流电，以七芯电缆的缆皮作为回路，传输可调式交流电至井下电机及液压阀供电切换电路板，为马达或电磁阀提供工作电源。

在上述任一技术方案中优选的是，所述第二交流供电面板输出的可调式交流电频率是50HZ。

在上述任一技术方案中优选的是，所述地面通讯控制系统通过单根电流线连接第二交流供电面板。

在上述任一技术方案中优选的是，所述井下通讯控制系统通过单根电流线连接电机及液压阀供电切换电路板。

在上述任一技术方案中优选的是，所述地面通讯控制系统的地面通讯发射模块和地面通讯接收模块通过通讯变压器耦合通信信号到七芯电缆的第五电缆芯、第六电缆芯上，七芯电缆的第五电缆芯、第六电缆芯差分传输通信信号至井下通讯控制系统的井下通讯发射模块和井下通讯接收模块。

其次，本实用新型还公开了一种过套管井下测量电缆复用装置的工作方法。

本实用新型的过套管井下测量电缆复用装置的工作方法，采用如上任一项所述的过套管井下测量电缆复用装置，该工作方法包括如下步骤：

步骤一，在地面系统与井下仪器的工作中，地面系统采用第一交流供电面板提供50HZ的可调式交流电，50HZ的可调式交流电通过供电变压器耦合到七芯电缆的第一电缆芯、第二电缆芯、第三电缆芯、第四电缆芯上，由第一电缆芯、第二电缆芯和第三电缆芯、第四电缆芯传输50HZ的可调式交流电到井下仪器，井下仪器将通过供电变压器从七芯电缆的第一电缆芯、第二电缆芯、第三电缆芯、第四电缆芯上获取的50HZ可调式交流电经AC/DC转换单元以整流桥及滤波模块的方式获得直流电，该直流电的可供电范围为60-180V；

步骤二，地面系统输入单根电流线获取的大电流经过供电变压器连接到七芯电缆的第一电缆芯、第二电缆芯、第三电缆芯、第四电缆芯上，井下仪器采用相同的方式输出单根电流线连接至电流换向板，以大地为回路；

步骤三，地面通讯控制系统通过七芯电缆的第五电缆芯、第六电缆芯差分传输通信信号，可在发射大电流时刻同时进行通信传输，并且电源供电与通信信号传输互不影响；

步骤四，井下仪器的电机及液压阀供电切换电路板通过通讯变压器耦合七芯电缆的第五电缆芯、第六电缆芯并联传输交流电，以缆皮为传输回路；

步骤五，井口通过七芯电缆的第七电缆芯连接井下的电压采集板，七芯电缆的第七电缆芯传输U电极的参考信号。

本实用新型的过套管井下测量电缆复用装置及其工作方法，过套管井下测量电缆复用装置采用七芯电缆作为地面系统与井下仪器的供电线缆以及井下仪器的采集和传输数据提供工作电源；七芯电缆的第一电缆芯、第二电缆芯、第三电缆芯、第四电缆芯通过供电变压器连接地面系统与井下仪器，将地面系统的可调式交流电转换为直流电提供给井下仪器；七芯电缆的第五电缆芯、第六电缆芯通过通讯变压器连接地面通讯控制系统与井下通讯控制系统，进行地面系统与井下仪器的通信信号传输，同时还作为电机的交流电电源传输线缆；七芯电缆的第七电缆芯连接井口与井下电压采集板，进行参考U电极信号的传输。采用过套管井下测量电缆复用装置进行过套管电阻率测井工作，地面系统采用第一交流供电面板提供的可调式交流电，可调式交流电通过供电变压器耦合到七芯电缆的第一电缆芯、第二电缆芯、第三电缆芯、第四电缆芯上，由第一电缆芯、第二电缆芯和第三电缆芯、第四电缆芯传输可调式交流电到井下仪器，井下仪器将通过供电变压器从七芯电缆的第一电缆芯、第二电缆芯、第三电缆芯、第四电缆芯上获取可调式交流电经AC/DC转换单元获得直流电；地面系统输入单根电流线获取的大电流经过供电变压器连接到七芯电缆的第一电缆芯、第二电缆芯、第三电缆芯、第四电缆芯上，井下仪器采用相同的方式输出单根电流线连接至电流换向板，以大地为回路；地面通讯控制系统通过七芯电缆的第五电缆芯、第六电缆芯差分传输通信信号，可在发射大电流时刻同时进行通信传输，并且电源供电与通信信号传输互不影响；井下仪器的电机及液压阀供电切换电路板通过通讯变压器耦合七芯电缆的第五电缆芯、第六电缆芯并联传输交流电，以缆皮为传输回路；井口通过七芯电缆的第七电缆芯连接井下的电压采集板，七芯电缆的第七电缆芯传输U电极的参考信号。

与现有技术相比，本实用新型的上述技术方案具有如下有益效果：

1、井下仪器能够即采即传，缩短了井下仪器的采集时间，同时避免了井下仪器在井下的使用时间过长，继而延长了仪器的使用寿命；

2、井下仪器的使用温度不会受限于滤波电容，从而使井下仪器的使用场所更广；

3、降低了数据采集时大电流对信号传输的干扰，采集数据更加准确。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为按照本实用新型的过套管井下测量电缆复用装置的一优选实施例的过套管井下测量电缆复用装置电路原理示意图；

图2为按照本实用新型的过套管井下测量电缆复用装置的一优选实施例的C型铁芯供电变压器接线示意图；

图3为按照本实用新型的过套管井下测量电缆复用装置的一优选实施例的C型铁芯供电变压器结构主视图；

图4为按照本实用新型的过套管井下测量电缆复用装置的一优选实施例的C型铁芯供电变压器结构侧视图；

附图标记：

1、铁芯，2、线包，3、引线。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了克服过套管井下测量电缆在现有技术中所存在的问题：过套管电阻率测井过程中，地面系统效率低、测试时间长，井下仪器工作时不能实现即采即传，发射大电流对信号影响过大，直流电源的滤波电容容量过大增加制造成本，又限制井下仪器的使用温度。本实用新型实施例提出一种过套管井下测量电缆复用装置及其工作方法，利用七芯电缆的第1、2、3、4电缆芯传输大电流并同时为井下各个电路板提供工作电源，利用七芯电缆的第5、6电缆芯进行通信并传输电机的电源，利用七芯电缆的第7电缆芯作为U参考电压，由于缆芯数目有限，在使用七芯电缆传输时，供电和信息传输需要共用缆芯，而由于电源和数据信号的频率不同，则电源和信号可以复用缆芯，利用平衡原理，巧妙的连接各个回路，就可以在七芯电缆上既传输信号又给井下仪器供电，也就是利用幻象供电达到平衡供电的方式。

实施例1

过套管井下测量电缆复用装置采用七芯电缆作为地面系统与井下仪器的供电线缆以及采用七芯电缆为井下仪器的采集和传输数据提供工作电源。

如图1所示，本实施例所述的过套管井下测量电缆复用装置：七芯电缆的第一电缆芯、第二电缆芯、第三电缆芯、第四电缆芯（1#、2#、3#、4#）通过供电变压器连接地面系统与井下仪器，将地面系统的可调式交流电转换为直流电提供给井下仪器；七芯电缆的第五电缆芯、第六电缆芯（5#、6#）通过通讯变压器连接地面通讯控制系统与井下通讯控制系统，进行地面系统与井下仪器的通信信号传输，同时还作为电机的交流电电源传输线缆；七芯电缆的第七电缆芯（7#）连接井口与井下电压采集板，进行参考U电极信号的传输。

本实施例所述的过套管井下测量电缆复用装置，地面系统采用第一交流供电面板I提供可调式交流电，通过供电变压器耦合到七芯电缆的第一电缆芯、第二电缆芯、第三电缆芯、第四电缆芯（1#、2#、3#、4#）上，由第一电缆芯、第二电缆芯（1#、2#）和第三电缆芯、第四电缆芯（3#、4#）进行可调式交流电的传输；井下仪器通过供电变压器从七芯电缆的第一电缆芯、第二电缆芯、第三电缆芯、第四电缆芯（1#、2#、3#、4#）上获取可调式交流电，通过AC/DC转换单元获取直流电；AC/DC转换单元包括整流桥和滤波模块；第一交流供电面板I设置在供电变压器的次级线圈侧，第一电缆芯、第二电缆芯（1#、2#）和所述第三电缆芯、第四电缆芯（3#、4#）分别并联于供电变压器的初级线圈侧；第一交流供电面板I输出50HZ的可调式交流电，通过供电变压器耦合至七芯电缆的第一电缆芯、第二电缆芯、第三电缆芯、第四电缆芯（1#、2#、3#、4#），第一电缆芯、第二电缆芯（1#、2#）和第三电缆芯、第四电缆芯（3#、4#）传输可调式交流电至AC/DC转换单元进行交/直流转换，为井下仪器提供60-180V的直流电源。

本实施例所述的过套管井下测量电缆复用装置，地面系统设置有电流源面板，地面系统通过单根电流线连接电流源面板；井下仪器设置有电流转换板，井下仪器通过单根电流线连接电流转换板。

本实施例所述的过套管井下测量电缆复用装置，供电变压器设置有两个初级线圈和一个次级线圈，两个初级线圈的参数对称；供电变压器包括铁芯、线包和引线，引线包括六根初级线圈引线和两根次级线圈引线。

本实施例所述的过套管井下测量电缆复用装置，地面系统采用第二交流供电面板II提供可调式交流电，以七芯电缆的缆皮作为回路，传输可调式交流电至井下电机及液压阀供电切换电路板，为马达或电磁阀提供工作电源；第二交流供电面板II输出的可调式交流电频率是50HZ；地面通讯控制系统通过单根电流线连接第二交流供电面板II；井下通讯控制系统通过单根电流线连接电机及液压阀供电切换电路板；地面通讯控制系统的地面通讯发射模块和地面通讯接收模块通过通讯变压器耦合通信信号到七芯电缆的第五电缆芯、第六电缆芯（5#、6#）上，七芯电缆的第五电缆芯、第六电缆芯（5#、6#）差分传输通信信号至井下通讯控制系统的井下通讯发射模块和井下通讯接收模块。

本实施例所述的过套管井下测量电缆复用装置的工作方法包括如下步骤：

步骤一，在地面系统与井下仪器的工作中，地面系统采用第一交流供电面板提供50HZ的可调式交流电，50HZ的可调式交流电通过供电变压器耦合到七芯电缆的第一电缆芯、第二电缆芯、第三电缆芯、第四电缆芯（1#、2#、3#、4#）上，由第一电缆芯、第二电缆芯（1#、2#）和第三电缆芯、第四电缆芯（3#、4#）传输50HZ的可调式交流电到井下仪器，井下仪器将通过供电变压器从七芯电缆的第一电缆芯、第二电缆芯、第三电缆芯、第四电缆芯（1#、2#、3#、4#）上获取的50HZ可调式交流电经AC/DC转换单元以整流桥及滤波模块的方式获得直流电，该直流电的可供电范围为60-180V；

步骤二，地面系统输入单根电流线获取的大电流经过供电变压器连接到七芯电缆的第一电缆芯、第二电缆芯、第三电缆芯、第四电缆芯（1#、2#、3#、4#）上，井下仪器采用相同的方式输出单根电流线连接至电流换向板，以大地为回路；

步骤三，地面通讯控制系统通过七芯电缆的第五电缆芯、第六电缆芯（5#、6#）差分传输通信信号，可在发射大电流时刻同时进行通信传输，并且电源供电与通信信号传输互不影响；

步骤四，井下仪器的电机及液压阀供电切换电路板通过通讯变压器耦合七芯电缆的第五电缆芯、第六电缆芯（5#、6#）并联传输交流电，以缆皮为传输回路；

步骤五，井口通过七芯电缆的第七电缆芯（7#）连接井下的电压采集板，七芯电缆的第七电缆芯传输U电极的参考信号。

采用本实施例的过套管井下测量电缆复用装置及其工作方法进行过套管电阻率测井作业，利用七芯电缆的5、6#电缆芯进行通信并传输电机的电源，利用七芯电缆的1、2、3、4#电缆芯传输大电流并同时为井下各个电路板提供工作电源，利用七芯电缆的7#电缆芯作为U参考电压，由于缆芯数目有限，在使用七芯电缆传输时，供电和信息传输需要共用缆芯，而由于电源和数据信号的频率不同，则电源和信号可以复用缆芯，利用平衡原理，巧妙的连接各个回路，就可以在七芯电缆上既传输信号又给井下仪器供电，也就是利用幻象供电达到平衡供电的方式；能够实现：井下仪器的即采即传，缩短了井下仪器的采集时间，同时避免了井下仪器在井下的使用时间过长，继而延长了仪器的使用寿命；井下仪器的使用温度不会受限于滤波电容，从而使井下仪器的使用场所更广；降低了数据采集时大电流对信号传输的干扰，采集数据更加准确。

实施例2

如实施例1和附图1所述的过套管井下测量电缆复用装置及其工作方法，供电变压器采用C型铁芯供电变压器，C型铁芯供电变压器设置有两个初级线圈和一个次级线圈，两个初级线圈的参数对称；C型铁芯供电变压器包括铁芯、线包和引线，引线包括六根初级线圈引线和两根次级线圈引线，第一交流供电面板I设置在C型铁芯供电变压器的次级线圈侧，第一电缆芯、第二电缆芯（1#、2#）和第三电缆芯、第四电缆芯（3#、4#）分别并联于C型铁芯供电变压器的初级线圈侧。地面系统采用第一交流供电面板I提供50HZ的可调式交流电，通过C型铁芯供电变压器耦合到七芯电缆的第一电缆芯、第二电缆芯、第三电缆芯、第四电缆芯（1#、2#、3#、4#）上，由第一电缆芯、第二电缆芯（1#、2#）和第三电缆芯、第四电缆芯（3#、4#）传输50HZ的可调式交流电至井下仪器，井下仪器通过C型铁芯供电变压器获取可调式交流电，通过AC/DC转换单元的整流桥和滤波模块获取直流电，为井下仪器提供60-180V的直流电源。

如图2至4所示，C型铁芯供电变压器由铁芯1、线包2和引线3组成，引线3包括六根初级线圈引线和两根次级线圈引线，C型铁芯供电变压器的整体尺寸（打包后尺寸）：a、52mm，b、96mm，c、53mm，d、32.5mm。

需要注意的是，C型铁芯供电变压器的两个初级线圈和一个次级输出线圈，要求两个初级线圈的参数对称，如图2所示：

初级输入端

A、交流，幅度：0~100V，电流：0~0.4(2组并列、单芯0~0.2A)；频率：50HZ；

B、低频交流，幅度：0~50V，电流：0~8A(4芯并列、单芯0~2A)；频率：0.1HZ；

次级输出端

交流，幅度：0~100V，电流：0~0.4A；频率：50HZ；

初级线圈与次级线圈的变比暂定为1:1。

以上所述仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非是对本实用新型的范围进行限定；以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围；在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的任何修改、等同替换、改进等，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。