专利名称：一种用于水平井测井的自动控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油田液压测井技术，具体地，涉及一种用于水平井测井的自动控
制装置。
背景技术：
目前，公知的在油田测井行业中，当测井车进行水平井测井作业时，测井车电缆 的湿接头通过旁通短节进入下井钻具内，与下井仪器的湿接头对接成功后，已经下井的那 部分电缆要用压板压紧固定在旁通短节上，而旁通短节外的电缆则在下井钻具以外的套管 内，然后借助下井钻具的起钻和下钻来实现测井车电缆的上提和下放，而下井钻具受钻机 控制，钻机会频繁对下井钻具进行起钻和下钻(即对应测井车电缆的上提和下放)，而且钻 机起钻和下钻及起钻和下钻的速度是随机变化的，具有不可预见性，这就要求测井车操作 员必须时刻密切关注井口状况及电缆松紧程度，配合测井车操作面板上的液压系统压力值 的变化，然后操作液压油泵和液压马达的控制器及液压系统的压力调节阀，以达到电缆的 上提、下放与下井钻具的起钻和下钻相对应，电缆的上提或下放速度与下井钻具的起钻或 下钻速度相适应。 但是，如果出现下井钻具已经下钻，但测井车绞车上电缆末及时进行同步下放操
作，而是仍处于刹车、上提或低于下钻速度下放状态，则会出现电缆被拉断事故，反之，如果
出现下井钻具已经起钻，但测井车绞车上电缆未及时进行同步上提操作，而是仍处于刹车、
下放或低于起钻速度上提状态，则会出现电缆在井内打巻、弯曲、划伤等事故。可见，目前的
测井车进行水平井测井作业时，稍有操作不慎，就极易发生测井事故，对绞车操作员的工作
经验、技术水平、反应能力及责任心也有很高的要求，身心劳动强度很大。 综上所述，在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下缺
陷 (1)安全性差下井钻具下放而测井车绞车上电缆未及时同步下放时，电缆易被 拉断；下井钻具已上提而测井车绞车上电缆车未及时同步上提时，电缆在井内容易打巻、弯 曲或划伤； (2)人工操作量大钻机频繁对下井钻具进行起钻和下钻时，需要操作人员时刻 密切关注井口状况及电缆松紧程度，并配合操作测井车面板上的液压系统的压力调节阀及 液压油泵和液压马达的控制器； (3)成本高人工操作若稍有不慎，就极易发生测井事故，所以需要多个工作经 验、技术水平、反应能力及责任心很高的操作人员进行倒班工作；由于操作人员的身心劳动 强度很大，所以在测井作业过程中需要投入大量的人力成本。
实用新型内容本实用新型的目的是针对现有技术中安全性差、人工操作量大和成本高的缺陷， 提出一种用于水平井测井的自动控制装置，以实现安全性好、自动化程度高和成本低的目的。 为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于水平井测井的自动控制装置，包括 直流电源，还包括串联的转换控制机构和压力变送器，以及并联在所述直流电源与所述转 换控制机构之间的电源控制开关、液压油泵控制器和液压马达控制器。 以上所述的用于水平井测井的自动控制装置，还包括连接在所述直流电源与所述 电源控制开关、所述液压油泵控制器及所述液压马达控制器的公共端之间的保险管。 以上所述的用于水平井测井的自动控制装置，所述转换控制机构包括稳压电路， 所述稳压电路的一端与所述电源控制开关连接，另一端接保护地。 以上所述的用于水平井测井的自动控制装置，所述转换控制机构包括输出电路； 所述输出电路的第一输出端和第二输出端分别与所述液压油泵控制器的第一控制端和第 二控制端连接，第三输出端与所述液压马达控制器的第一控制端连接。 以上所述的用于水平井测井的自动控制装置，所述转换控制机构还包括P丽调制 器和信号放大器；所述P丽调制器的输入端与所述输出电路的电压输出端连接，输出端与 所述信号放大器的第一输入端连接。 以上所述的用于水平井测井的自动控制装置，所述转换控制机构还包括与所述信 号放大器的调节端连接的第二调节电阻。 以上所述的用于水平井测井的自动控制装置，所述压力变送器的第一输入端接正 电源，第一输出端和第二输出端分别与所述信号放大器的第二输入端和第三输入端连接， 保护端接地。 以上所述的用于水平井测井的自动控制装置，所述转换控制机构还包括与所述 P丽的调节端连接的第一调节电阻。 以上所述的用于水平井测井的自动控制装置，所述装置还包括分别与所述输出电 路的第一输入端和第二输入端连接的液压油泵上提方向比例电磁阀和液压油泵下放方向 比例电磁阀。 以上所述的用于水平井测井的自动控制装置，所述装置还包括与所述输出电路的 第三输入端连接的液压马达比例电磁阀。 本实用新型各实施例的用于水平井测井的自动控制装置，由于包括压力变送器、
转换控制机构、液压油泵控制器和液压马达控制器，可以通过压力变送器和转换控制机构 解决测井车进行水平井测井作业过程中电缆与下井钻具运动方向的对应问题、以及电缆与
下井钻具运动速度的对应问题；使得水平井测井作业时，可以根据下井钻具的动作状态自
动实现对测井车液压油泵和液压马达的工作状态的相应调整，达到测井车电缆运动方向和
速度与下井钻具的运动方向和速度相一致的目的，而且能让绞车操作员从繁复的工作中解
放出来，以减轻水平井测井作业时测井车操作员的身心劳动强度，避免因为人为操作不当
造成的电缆拉断、打巻、弯曲、划伤等事故；从而可以将现有技术中安全性差、人工操作量大
和成本高的缺陷克服，以实现安全性好、自动化程度高和成本低的目的。 下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中 图1为根据本实用新型用于水平井测井的自动控制装置的电路原理示意图。
结合附图，本实用新型实施例中附图标记如下 1-直流电源；2-保险管；3-电源控制开关；4-液压油泵控制器；5_液压马达控制
器；6-转换控制机构；61-稳压电路；62-输出电路；63-P丽调制器；64-信号放大器；65-第 一调节电阻；66-第二调节电阻；7-压力变送器；8-液压油泵上提方向比例电磁阀YAl ; 9-液压油泵下放方向比例电磁阀YA2 ;10-液压马达比例电磁阀YA3。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优 选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。 根据本实用新型实施例，提供了一种用于水平井测井的自动控制装置。如图1所 示，本实施例包括直流电源l，直流电源1的正极与保险管2连接、负极接地；保险管2远 离直流电源1的一端作为公共端P，分别与电源控制开关3的固定端、液压油泵控制器4的 输入端和液压马达控制器5的输入端连接；电源控制开关3为按钮开关，其可动端为按钮 端，与稳压电路61的一端连接，稳压电路61的另一端接保护地；液压油泵控制器4的输出 端接地，第一控制端和第二控制端分别连接到输出电路62的第一输出端和第二输出端；输 出电路62的第三输出端连接到液压马达控制器5的第一控制端，液压马达控制器5的输出 端接地；输出电路62的第一至三输出端分别连接到液压油泵上提方向比例电磁阀YA18、液 压油泵下放方向比例电磁阀YA29和液压马达比例电磁阀YA310，液压油泵上提方向比例电 磁阀YA18、液压油泵下放方向比例电磁阀YA29和液压马达比例电磁阀YA310远离输出电 路62的一端均接地；输出电路62的电压输出端连接到P丽调制器63的输入端，P丽调制 器63的输出端连接到信号放大器64的第一输入端，调节端连接到第一调节电阻65 ;信号 放大器64的第二输入端和第三输入端分别连接到压力变送器7的第一输出端和第二输出 端，调节端连接到第二调节电阻66 ;压力变送器7的第一输入端接正电源，保护端接地。 在本实施例中，稳压电源61、输出电路62、P丽调制器63和信号放大器64共同组 成转换控制机构6，转换控制机构6具有公共接地端。 因为在测井车进行水平井测井作业中，电缆与下井钻具运动方向的一致与否会在 电缆张力上体现，电缆的张力就是测井车的负载，根据液压系统中"压力取决于负载"的特 性，电缆的张力变化会直接体现在液压系统压力变化上，以电缆与下井仪器对接后上提电 缆时的液压系统压力值为基准值，当下井钻具带着电缆下钻(即电缆下放)时，电缆张力会 变大，表现为液压系统压力变大，反之，电缆张力会变小，表现为液压系统压力变小。这里， 电缆与下井仪器对接后上提电缆时的液压系统基准压力值可根据现场使用实际进行调整。 在上述实施例中，一方面，通过压力变送器7可以将液压系统的压力信号转换成
电信号，事先标定好与预设液压系统压力基准值相对应的基准电信号值，工作时，压力变送 器7实时将液压系统压力对应的电信号值与基准电信号值比较，根据比较结果的不同输出 不同的控制电信号，将该电信号经转换控制机构6放大调制后分别供给液压油泵上提方向 比例电磁阀YA18和液压油泵下放方向比例电磁阀YA29，当液压系统压力大于设定基准压 力值时，即压力变送器7的输出电信号值大于基准电信号值，说明属于下井钻具带着电缆下钻(即电缆下放)的工况，此时压力变送器7输出的控制电信号经放大调制后供给液压 油泵比例电磁阀，使液压油泵上提方向比例电磁阀YA18断电停止工作，使液压油泵下放方 向比例电磁阀YA29通电开始工作。同理，当液压系统压力小于设定基准压力值时，说明属 于下井钻具带着电缆起钻(即电缆上提)的工况，此时压力变送器7输出的控制电信号使 液压油泵下放方向比例电磁阀YA29断电停止工作，使液压油泵上提方向比例电磁阀YA18 通电开始工作，当液压系统压力等于设定基准压力值时，说明属于下井钻具带着电缆静止 (即电缆既不下放也不上提)的工况，此时压力变送器7输出的控制电信号经信号放大器 64和P丽调制器63进行放大调制后切断液压油泵上提方向比例电磁阀YA18和液压油泵下 放方向比例电磁阀YA29，油泵返回中位，电缆既不下放也不上提，这样，使液压油泵执行和 下井钻具起钻、下钻对应的电缆上提、下放动作，实现了运动方向的对应。通过上述技术方 案，可以解决测井车进行水平井测井作业过程中电缆与下井钻具运动方向的对应问题。 另一方面，根据液压系统中"速度取决于流量"的特性，调整电缆的速度就是要调 整液压油泵的流量，液压油泵的流量大小与提供给油泵比例电磁阀的电信号值成正比，在 下井钻具带着电缆下钻(即电缆下放)的工况时，如电缆下放的速度慢于或快于下井钻具 的下钻速度，则电缆张力会逐渐增大或减小，因为压力变送器7输出的电信号是与液压系 统压力大小成正比的，则转换控制机构6输出给液压油泵比例电磁阀的电信号与液压系统 压力大小也成正比，所以液压油泵下放方向比例电磁阀YA29的控制电信号会相应变大或 变小，实现油泵流量的变大或变小，即实现相应电缆下放速度的增大或减小；在下井钻具带 着电缆起钻即电缆上提的工况时，由转换控制机构6输出给液压油泵上提方向比例电磁阀 YA18—个调定电信号，使电缆的上提速度略大于或等于下井钻具的最大起钻速度，这样，会 一直处于电缆上提速度大于或等于钻具的起钻速度，电缆会一直处于被拉紧(即电缆一直 有张力)的状态。当电缆上提速度大于钻具起钻速度较多时，电缆张力会短时间内增大，表 现为液压系统压力短时间内增大，大于设定基准压力值时，系统输出电信号使液压油泵调 整到电缆下放状态， 一直到液压系统压力等于或小于设定基准压力值，系统输出电信号使 液压油泵调整到电缆静止或上提状态，如此反复调整，使电缆上提速度一直处于与钻具起 钻速度相适合的状态，实现电缆上提速度与下井钻具起钻速度的对应；同时，为减小电缆上 提时液压马达和减速器的阻力造成液压系统压力值偏大，影响输出电信号与基准电信号比 较结果而产生误动作，由转换控制机构6输出一调定电信号给液压马达比例电磁阀YA310， 使液压马达处于最小排量位置，这样液压马达和减速器的阻力就降到最低，消除产生误动 作的可能性。通过上述技术方案，可以解决电缆与下井钻具运动速度的对应问题。 其中，在图1中，"A1"表示上提操作，"B 1"表示下放操作，"A2"表示增大，"0"表
示静止。 使用上述实施例的用于水平井测井的自动控制装置，可以解决测井车进行水平井 测井作业过程中电缆与下井钻具运动方向的对应问题、以及电缆与下井钻具运动速度的对 应问题；使得水平井测井作业时，该自动控制装置能够根据下井钻具的动作状态自动实现 对测井车液压油泵和液压马达的工作状态的相应调整，达到测井车电缆运动方向和速度与 下井钻具的运动方向和速度相一致的目的，而且能让绞车操作员从繁复的工作中解放出 来，在轻松平和的心态下进行辅助性操作即可，从而可以减轻水平井测井作业时测井车操 作员的身心劳动强度，避免因为人为操作不当造成的电缆拉断、打巻、弯曲、划伤等事故。[0033] 综上所述，本实用新型用于水平井测井的自动控制装置至少可以达到以下有益效 果 (1)安全性好在水平井测井作业中，启动上述各实施例的自动控制装置，便可以
根据下井钻具的动作状态自动对测井车液压油泵和液压马达的工作状态做出相应调整，实
现测井车电缆运动方向和速度与下井钻具的运动方向和速度相一致，从而可以避免人为误
操作造成的电缆拉断、打巻、弯曲、划伤等测井事故，提高水平井测井作业的安全性； (2)人工操作量小由于可以根据下井钻具的动作状态自动对测井车液压油泵和
液压马达的工作状态做出相应调整，使得测井车电缆运动方向和速度与下井钻具的运动方
向和速度保持一致，不需要人员时刻密切关注井口状况及电缆松紧程度并配合操作测井车
面板上的液压系统的压力调节阀及液压油泵和液压马达的控制器，从而大大减轻操作人员
的劳动强度； (3)成本低由于可以自动调整测井车液压油泵和液压马达的工作状态，可以把 绞车操作员从高度紧张的工作状态中解脱出来，以节省大量的劳动及人力，从而可以节约 成本，提高工作效率； (4)结构简单各实施例中的用于水平井测井的自动控制装置采用电动控制及反 馈， 一键式操作，操作方便快捷。 最后应说明的是以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本 实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员 来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征 进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均 应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求一种用于水平井测井的自动控制装置，包括直流电源，其特征在于，还包括串联的转换控制机构和压力变送器，以及并联在所述直流电源与所述转换控制机构之间的电源控制开关、液压油泵控制器和液压马达控制器。
2. 根据权利要求l所述的用于水平井测井的自动控制装置，其特征在于，还包括连接 在所述直流电源与所述电源控制开关、所述液压油泵控制器及所述液压马达控制器的公共 端之间的保险管。
3. 根据权利要求1所述的用于水平井测井的自动控制装置，其特征在于，所述转换控 制机构包括稳压电路，所述稳压电路的一端与所述电源控制开关连接，另一端接保护地。
4. 根据权利要求1所述的用于水平井测井的自动控制装置，其特征在于，所述转换控 制机构包括输出电路；所述输出电路的第一输出端和第二输出端分别与所述液压油泵控 制器的第一控制端和第二控制端连接，第三输出端与所述液压马达控制器的第一控制端连 接。
5. 根据权利要求4所述的用于水平井测井的自动控制装置，其特征在于，所述转换控 制机构还包括P丽调制器和信号放大器；所述P丽调制器的输入端与所述输出电路的电压 输出端连接，输出端与所述信号放大器的第一输入端连接。
6. 根据权利要求5所述的用于水平井测井的自动控制装置，其特征在于，所述转换控 制机构还包括与所述信号放大器的调节端连接的第二调节电阻。
7. 根据权利要求5所述的用于水平井测井的自动控制装置，其特征在于，所述压力变 送器的第一输入端接正电源，第一输出端和第二输出端分别与所述信号放大器的第二输入 端和第三输入端连接，保护端接地。
8. 根据权利要求5所述的用于水平井测井的自动控制装置，其特征在于，所述转换控 制机构还包括与所述P丽的调节端连接的第一调节电阻。
9. 根据权利要求4所述的用于水平井测井的自动控制装置，其特征在于，所述装置还 包括分别与所述输出电路的第一输入端和第二输入端连接的液压油泵上提方向比例电磁 阀和液压油泵下放方向比例电磁阀。
10. 根据权利要求4所述的用于水平井测井的自动控制装置，其特征在于，所述装置还 包括与所述输出电路的第三输入端连接的液压马达比例电磁阀。
专利摘要本实用新型公开了一种用于水平井测井的自动控制装置，包括直流电源，还包括串联的转换控制机构和压力变送器，以及并联在所述直流电源与所述转换控制机构之间的电源控制开关、液压油泵控制器和液压马达控制器。本实用新型所述自动控制装置，可以克服现有技术中安全性差、人工操作量大和成本高等缺陷，以实现安全性好、自动化程度高和成本低的目的。
文档编号E21B44/00GK201437723SQ20092015219
公开日2010年4月14日 申请日期2009年4月28日 优先权日2009年4月28日
发明者余安生, 孙亮, 孙伦平, 王晨峰, 董义, 许江华 申请人:廊坊开发区新赛浦石油设备有限公司