一种测井马笼头的控制系统的制作方法

本发明实施例涉及测井设备设计技术，尤指一种测井马笼头的控制系统。

背景技术：

现场在用电缆仪器进行测井时，由于各种原因时常会发生测井仪器在井下“遇阻”的情况。此时，现场采取的最多的解卡措施为“穿心打捞”。该措施的效果立竿见影，但是需要将测井电缆在井口处绞断，再穿打捞工具等。此举极有可能造成电缆寿命下降，长度减少，并且打捞完毕后又要花大量时间用于铠接电缆，同时也会造成测井成本的增加。

拥有可释放功能的马笼头的使用可以在很大程度上减少仪器井下“遇阻”时对测井电缆的损伤，测井作业的安全性也得到了大大提升。但是，现有的具有可释放功能的马笼头均采用“熔断”的方式，但是“熔断”的方式通常受环境温度影响造成控制不稳定，会出现无法释放，或者自动达到熔融状态，出现误释放的情况。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种测井马笼头的控制系统，能够实现对测井马笼头的稳定可靠控制，达到提高电缆测井作业安全性和保护电缆的目的。

为了达到本发明实施例目的，本发明实施例提供了一种测井马笼头的控制系统，所述测井马笼头可以包含：锁紧释放组件；所述锁紧释放组件可以包括锁紧释放机构以及与所述锁紧释放机构相连的驱动机构，所述驱动机构可以用于驱动所述锁紧释放机构进行锁紧或释放操作；所述控制系统可以包括：位于地上的电源模块和控制模块，以及位于地下的信号解析模块和信号处理模块；

其中，所述电源模块可以分别与所述控制模块和所述信号解析模块相连；

所述控制模块、所述信号解析模块和所述信号处理模块可以依次相连；

电源模块和控制模块通过测井电缆与信号解析模块相连；

所述信号处理模块可以与所述驱动机构相连。

在本发明的示例性实施例中，所述电源模块，可以用于分别为所述控制模块和所述信号解析模块供电；

所述控制模块，可以用于向所述信号解析模块发送控制信号；所述控制信号包括：释放信号和锁紧信号；

所述信号解析模块，可以用于对所述控制信号进行解析，并向所述信号处理模块供电；

所述信号处理模块，可以用于根据解析出的控制信号控制输入所述驱动机构的电平。

在本发明的示例性实施例中，所述测井马笼头还可以包括外壳，以及设于所述外壳内的上接头组件；所述锁紧释放组件设置于所述外壳内；所述锁紧释放机构还可以包括连接器、卡持件和驱动件；

所述上接头组件的第一端用于与测井电缆连接，所述上接头组件的第二端设有所述连接器，所述连接器上未与所述上接头组件相连的一端设有至少一个卡爪；

所述驱动件设置为所述驱动件自身沿第一方向运动时能够将所述连接器的卡爪顶紧在所述卡持件上，实现锁紧操作；所述驱动件自身沿第二方向运动时能够使所述连接器的卡爪放松，实现释放操作；

在所述连接器的卡爪处于放松状态的情况下，所述上接头组件能够在外力作用下带动所述连接器一同拉出所述外壳。

在本发明的示例性实施例中，所述驱动机构包括电机和与所述电机输出轴连接的传动轴，所述驱动件与所述传动轴螺旋传动配合，以使所述电机驱动所述驱动件做往复直线运动。

在本发明的示例性实施例中，所述控制模块，还可以用于在所述驱动机构驱动所述锁紧释放机构执行锁紧或释放操作时，实时检测供电电流，并在所述供电电流达到预设电流值时，确定所述驱动件已经运动到位，并控制所述驱动机构停止运行。

在本发明的示例性实施例中，所述控制模块，还可以用于确定与所述信号解析模块的通讯链路分配方式；

所述信号解析模块，还可以用于确定与所述信号处理模块的通讯链路分配方式。

在本发明的示例性实施例中，所述控制模块，还可以用于实现不同环境下正常工作供电电压测试功能，以及确认不同长度的电缆和不同的工作环境下马笼头脱开的最小供电电压。

在本发明的示例性实施例中，所述释放信号和所述锁紧信号为不同的电流信号或不同的电压信号；

所述信号处理模块包括：继电器控制单元；所述继电器控制单元，用于根据所述释放信号或所述锁紧信号进行相应动作，以向所述驱动机构的供电端提供与所述释放信号或所述锁紧信号相应的电压，从而驱动所述锁紧释放机构进行锁紧或释放操作。

在本发明的示例性实施例中，所述控制系统还包括：直流供电模块；

所述直流供电模块位于地上，与所述电源模块相连，用于将交流电转换为直流电后提供给所述电源模块。

在本发明的示例性实施例中，所述电源模块和所述控制模块均通过测井电缆与所述信号解析模块相连；

其中，所述电源模块通过所述测井电缆的外皮为所述信号解析模块供电；

所述控制模块通过所述测井电缆中的预设线号电缆与所述信号解析模块通讯。

本发明实施例的有益效果可以包括：

本发明实施例提供的测井马笼头可以包含：锁紧释放组件；所述锁紧释放组件可以包括锁紧释放机构以及与所述锁紧释放机构相连的驱动机构，所述驱动机构可以用于驱动所述锁紧释放机构进行锁紧或释放操作；所述控制系统可以包括：位于地上的电源模块和控制模块，以及位于地下的信号解析模块和信号处理模块；其中，所述电源模块可以分别与所述控制模块和所述信号解析模块相连；所述控制模块、所述信号解析模块和所述信号处理模块可以依次相连；电源模块和控制模块通过测井电缆与信号解析模块相连；所述信号处理模块可以与所述驱动机构相连。通过该实施例方案，实现了通过电控方式来实现马笼头的可释放功能，实现了对测井马笼头的稳定可靠控制，达到提高电缆测井作业安全性和保护电缆的目的。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明实施例的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明实施例技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明实施例的技术方案，并不构成对本发明实施例技术方案的限制。

图1为本发明实施例的测井马笼头的控制系统结构示意图；

图2为本发明实施例的测井马笼头的整体结构示意图；

图3为图1中测井马笼头的锁紧释放结构处的局部结构示意图。

附图标记：

1、测井马笼头，11、锁紧释放组件，111、锁紧释放机构，1111、连接器，1111-1、卡爪，1112、卡持件，1113、驱动件，112、驱动机构，1121、电机，1122、传动轴，1123、导向件，1124、连接筒，12、外壳，2、控制系统，21、电源模块，22、控制模块，23、信号解析模块，24、信号处理模块；3、测井电缆，4、张力棒。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

实施例一

本发明实施例提供了一种测井马笼头的控制系统，如图1所示，所述测井马笼头1可以包含：锁紧释放组件11；所述锁紧释放组件11可以包括锁紧释放机构111以及与所述锁紧释放机构111相连的驱动机构112，所述驱动机构112可以用于驱动所述锁紧释放机构进行锁紧或释放操作；所述控制系统2可以包括：位于地上的电源模块21和控制模块22，以及位于地下的信号解析模块23和信号处理模块24；

其中，所述电源模块21可以分别与所述控制模块22和所述信号解析模块23相连；

所述控制模块22、所述信号解析模块23和所述信号处理模块24可以依次相连；

电源模块21和控制模块22可以通过测井电缆3与信号解析模块23相连；

所述信号处理模块24可以与所述驱动机构112相连。

在本发明的示例性实施例中，所述电源模块21，可以用于分别为所述控制模块22和所述信号解析模块23供电；

所述控制模块22，可以用于向所述信号解析模块23发送控制信号；所述控制信号包括：释放信号和锁紧信号；

所述信号解析模块23，可以用于对所述控制信号进行解析，并向所述信号处理模块24供电；

所述信号处理模块24，可以用于根据解析出的控制信号控制输入所述驱动机构112的电平。

在本发明的示例性实施例中，控制系统2还可以包括人机界面，用于输入控制命令和/或显示运行参数。该人机界面可以与控制模块22相连，以通过控制模块22采集输入的控制命令，并生成相应的控制信号，并通过控制模块22采集驱动机构112、电源模块21、信号解析模块23和/或信号处理模块24的运行参数，以在人机界面上进行显示。

在本发明的示例性实施例中，所述控制系统2还可以包括：直流供电模块；所述直流供电模块位于地上，与所述电源模块21相连，用于将交流电转换为直流电后提供给所述电源模块，用于为马笼头的释放及锁紧提供直流电压。

在本发明的示例性实施例中，通过上述实施例方案，实现了通过电控方式来实现马笼头的可释放功能，实现了对测井马笼头的稳定可靠控制，达到提高电缆测井作业安全性和保护电缆的目的。

在本发明的示例性实施例中，对于锁紧释放机构111以及驱动机构112的具体组成结构不做限制，任何通过电力驱动能够实现将测井电缆锁紧和释放的结构均可。

实施例二

该实施例在实施例一的基础上给出了测井马笼头及其锁紧释放组件11的一种具体结构实施例。

在本发明的示例性实施例中，如图2、图3所示，所述测井马笼头还可以包括外壳12，以及设于所述外壳12内的上接头组件；所述锁紧释放组件11设置于所述外壳12内；所述锁紧释放机构111还可以包括连接器1111、卡持件1112和驱动件1113；

所述上接头组件的第一端用于与测井电缆连接，所述上接头组件的第二端设有所述连接器1111，所述连接器1111上未与所述上接头组件相连的一端设有至少一个卡爪1111-1；

所述驱动件1113设置为所述驱动件1113自身沿第一方向运动时能够将所述连接器1111的卡爪1111-1顶紧在所述卡持件1112上，实现锁紧操作；所述驱动件1113自身沿第二方向运动时能够使所述连接器1111的卡爪1111-1放松，实现释放操作；

在所述连接器1111的卡爪1111-1处于放松状态的情况下，所述上接头组件能够在外力作用下带动所述连接器1111一同拉出所述外壳12。

在本发明的示例性实施例中，测井马笼头1通过锁紧释放组件11和设于上接头组件上的连接器3，能够实现将上接头组件锁紧和释放，从而可以达到提高电缆测井作业安全性和保护电缆的目的。

在本发明的示例性实施例中，所述卡持件1112和所述卡爪1111-1两者中的一个可以设有卡槽，另一个可以设有与所述卡槽相配合的凸起，在所述卡爪1111-1顶紧在所述卡持件1112上时所述凸起限制于所述卡槽内。如此，所述连接器1111的卡爪1111-1被所述驱动件1113和所述卡持件1112锁紧，所述上接头组件即被锁紧于所述外壳12内，马笼头起到正常的连接测井电缆和测井仪器的作用。

在本发明的示例性实施例中，所述驱动件1113相对于所述卡爪1111-1的一端可以设有斜面，该斜面在所述驱动件1113沿第一方向运动过程中能够使所述卡爪1111-1逐渐向外张开直至使其顶紧在所述卡持件1112上。本实施例中，在驱动件1113沿第一方向运动过程中，通过所述驱动件1113端部设置的斜面施加作用力于所述卡爪1111-1，使其逐渐靠近卡持件1112，并最终利用驱动件1113将卡爪1111-1顶紧在卡持件1112上。作为一种实施方式，在所述卡爪1111-1顶紧在所述卡持件1112上时，所述卡持件1112和所述卡爪1111-1两者中一个设置的卡槽与另一个设置的凸起可以相配合，所述驱动件1113可以通过其设置的顶紧部顶紧在所述卡爪1111-1上，从而将卡爪1111-1锁紧。

在本发明的示例性实施例中，所述卡爪1111-1的数目可以为一个，也可以是两个、三个或者更多。所述卡爪1111-1的一端可以连接于所述连接器1111的固定部，另一端呈自由延伸状，所述连接器1111的固定部与所述上接头组件连接。当所述卡爪1111-1为多个时，多个所述卡爪1111-1可以在所述连接器1111的固定部的周向上间隔设置。所述卡爪1111-1的自由延伸端设置有与所述卡持件1112上设置的卡槽相配合的凸起，两者的所述卡槽与所述凸起相配合。当卡爪1111-1为多个时，每个所述卡爪1111-1上的凸起可以分别与所述卡持件1112上对应设置的卡槽相配合，即卡槽的数目与所述凸起的数目一致。在所述卡爪1111-1顶紧在所述卡持件1112上时，卡爪1111-1的所述凸起限制于所述卡槽内，则所述卡爪1111-1处于锁紧状态。所述驱动件1113沿第二方向运动能够使所述连接器1111的卡爪1111-1放松，在所述卡爪1111-1处于放松状态的情况下，则所述卡爪1111-1不再受所述驱动件1113顶紧力的约束，所述卡爪1111-1恢复至自然状态，其上的凸起可以脱离所述卡持件1112上设置的所述卡槽，从而所述上接头组件能够在外力作用下带着所述连接器1111一同拉出所述外壳12，进而实现测井马笼头的可释放功能。

实施例三

该实施例在实施例二的基础上给出了驱动机构112的一种具体结构实施例。

在本发明的示例性实施例中，所述驱动机构112可以包括电机1121和与所述电机1121输出轴连接的传动轴1122，所述驱动件1113与所述传动轴1122螺旋传动配合，以使所述电机1121驱动所述驱动件1113做往复直线运动。

在本发明的示例性实施例中，对于所述驱动机构112的结构可以不做限制，任何能实现驱动所述驱动件1113做往复直线运动的结构均可作为该述驱动机构112。

在本发明的示例性实施例中，通过电机1121带动所述传动轴1122转动，进而传动轴1122带动所述驱动件1113直线运动，电机1121在控制模块22的控制下，进行正反转转动，则可以实现所述驱动件1113的往复直线运动，从而实现卡爪1111-1的锁紧和释放操作，达到测井电缆的可释放目的。

在本发明的示例性实施例中，所述驱动机构还可以包括导向件1123，该导向件1123可以与所述驱动件1113上设置的滑槽滑动配合，所述传动轴1122带动所述驱动件1113做往复直线运动可以配合所述导向件1123来实现。

在本发明的示例性实施例中，所述测井马笼头还可以包括设于所述外壳12内的连接筒1124，所述电机1121可以设于所述连接筒1124内，所述连接筒1124的两端均密封设置，所述传动轴1122穿过所述连接筒1124一端设置的密封装置与所述驱动件1113螺纹连接。本实施例中，所述连接筒1124主要起到保护所述电机1121的作用，在马笼头使用过程中可以防止井内的泥浆等进入电机1121内。

在本发明的示例性实施例中，所述的密封装置可以为动密封装置，主要是对所述传动轴1122与所述连接筒1124内壁之间进行密封。

在本发明的示例性实施例中，所述电机1121的输出轴可以通过联轴器与所述传动轴1122的一端连接，所述传动轴1122可以通过所述连接筒1124内设置的轴承转动支撑，所述轴承一端可以通过所述传动轴1122上设置的第一锁紧螺母定位，轴承另一端可以通过所述传动轴1122上设置的台肩定位。

在本发明的示例性实施例中，所述卡持件1112设于所述连接筒1124上或者与所述连接筒1124为一体结构。或者所述卡持件1112也可以设置在所述外壳12上，只要所述卡持件1112能起到卡持所述卡爪1111-1的作用即可。比如，本实施例中所述卡持件1112与所述连接筒1124为一体结构，即可以将所述卡持件1112看作为所述连接筒1124自身的一部分结构，所述驱动件1113的往复运动在所述连接筒1124内进行，所述驱动机构的导向件1123可以设置在连接筒1124上，所述导向件1123可以采用螺钉，导向件1123的数目可以设置为一个或多个，比如三个，每个导向件1123与所述驱动件1113上对应设置的滑槽滑动配合。

在本发明的示例性实施例中，所述外壳12内还可以设有穿线锁紧盘，所述穿线锁紧盘的一端密封设置于所述连接筒1124的另一端，所述电机1121的电缆线可以通过所述穿线锁紧盘端部设置的空腔引出。本实施例中，利用马笼头内部的穿线锁紧盘的一端来对所述连接筒1124的另一端进行封堵，并在所述穿线锁紧盘的所述端部设置了一空腔，以使所述电机1121的电缆线能够引出穿线锁紧盘外。

在本发明的示例性实施例中，所述外壳12内在所述穿线锁紧盘所处的空间内充斥有绝缘油，以对电缆头起到良好的绝缘作用，所述外壳12上可以设置有用以向所述空间注入绝缘油的注油孔。

在本发明的示例性实施例中，所述电机4安装在所述连接筒1124内，所述电机1121的一端可以靠所述连接筒1124内壁上设置的环形台阶面定位，电机1121的另一端可以通过设置的垫圈、减震o圈和设置在连接筒1124另一端的所述穿线锁紧盘的端部定位，所述穿线锁紧盘的端部与连接筒1124之间可以用挡圈(比如孔用弹性挡圈)锁死，如此，实现所述电机在所述连接筒1124内的轴向定位。所述穿线锁紧盘的端部与连接筒1124之间还可以设置多个密封圈，起到密封作用。

在本发明的示例性实施例中，所述上接头组件可以包括弱点装置，所述弱点装置的一端与所述连接器1111连接。本实施例中，设置所述弱点装置则增加了一道安全防线，在所述锁紧释放组件失去解锁作用时，可以启动该弱点装置，确保测井电缆能够从测井马笼头上正常释放。

在本发明的示例性实施例中，所述弱点装置可以为机械弱点装置，比如采用张力棒4的形式，可以通过拉断张力棒来达到回收电缆的目的。

实施例四

该实施例在实施例二的基础上给出了控制模块22对驱动件1113到位与否的监控功能实施例。

在本发明的示例性实施例中，所述控制模块22，还可以用于在所述驱动机构112驱动所述锁紧释放机构111执行锁紧或释放操作时，实时检测供电电流，并在所述供电电流达到预设电流值时，确定所述驱动件1113已经运动到位，并控制所述驱动机构112停止运行。

在本发明的示例性实施例中，由于在所述驱动机构112驱动所述锁紧释放机构111执行锁紧或释放操作过程中，当被驱动的驱动件1113被推到最远端或被拉回最近端时，便无法再继续运动，此时如果电机1121继续运行，驱动该驱动件1113继续运动，则电机1121开始进入一种堵转状态，此时电机电流会迅速增加。基于该原理，可以预先对电机的控制电流进行试验，以检测出驱动件1113到位时的电流值或电流区间(例如，0.2a左右)，并将该电流值或电流区间作为监控标准，以实时监控驱动件1113是否已经运动到位，从而提高控制精度。

实施例五

该实施例在上述任意实施例的基础上给出了控制模块22根据工作环境不同和电缆长度不同，对工作电压进行监控及确认的实施例。

在本发明的示例性实施例中，所述控制模块22，还可以用于实现不同环境下正常工作供电电压测试功能，以及确认不同长度的电缆和不同的工作环境下马笼头脱开(即测井电缆被释放)的最小供电电压。

在本发明的示例性实施例中，可以预先通过模拟、试验或经验值等方法获取不同环境下的正常工作供电电压，并在测井马笼头工作过程中对该马笼头的实际工作电压进行实时监控，以确定马笼头是否工作在正常工作供电电压范围内。

在本发明的示例性实施例中，该正常工作供电电压可以为110v。具体的监控方法可以包括：所述电源模块21可以发送另外一个固定频率的正弦波，专门用于所述电源模块21供电电压的确定，当所述电源模块21供电到100v以上的时候，查看人机界面上显示的直流供电模块的供电电流是否跳变到100ma以上，如果已经正常跳变，则认为该电压为释放电压，如果电流不跳变，则需要继续提升电源模块21的供电电压。

实施例六

该实施例在上述任意实施例的基础上给出了控制模块22与信号解析模块23之间，以及信号解析模块23与信号处理模块24之间的通讯链路分配方式。

在本发明的示例性实施例中，所述控制模块22，还可以用于确定与所述信号解析模块23的通讯链路分配方式；所述信号解析模块23，还可以用于确定与所述信号处理模块24的通讯链路分配方式。

在本发明的示例性实施例中，可以预先设置一种或多种通讯链路分配方式，并根据实际应用场景选择合适的通讯连路。

在本发明的示例性实施例中，具体的通讯链路分配方式可以包括：通过所述测井电缆的外皮供电，并通过所述测井电缆中的预设线号电缆通信。

在本发明的示例性实施例中，所述电源模块21和所述控制模块22均可以通过测井电缆与所述信号解析模块23相连；

其中，所述电源模块21可以通过所述测井电缆的外皮为所述信号解析模块23供电；所述控制模块22可以通过所述测井电缆中的预设线号电缆与所述信号解析模块23通讯。

在本发明的示例性实施例中，该预设线号电缆可以为7#电缆。

在本发明的示例性实施例中，当所述信号解析模块23和所述信号处理模块24设置在一起时，可以通过单独的电导线和信号线分别用于供电和通讯。

在本发明的示例性实施例中，当所述信号解析模块23和所述信号处理模块24未设置在一起，并通过电缆连接时，所述信号解析模块23也可以通过所述测井电缆的外皮为所述信号处理模块24供电；所述信号解析模块23可以通过所述测井电缆中的预设线号电缆与所述信号处理模块24通讯。

实施例七

该实施例在上述任意实施例的基础上给出了信号处理模块24的具体实施例方案。

在本发明的示例性实施例中，所述释放信号和所述锁紧信号为不同的电流信号或不同的电压信号；

所述信号处理模块24可以包括：继电器控制单元；所述继电器控制单元，用于根据所述释放信号或所述锁紧信号进行相应动作，以向所述驱动机构的供电端提供与所述释放信号或所述锁紧信号相应的电压，从而驱动所述锁紧释放机构进行锁紧或释放操作。

在本发明的示例性实施例中，该信号处理模块24可以包括但不限于继电器控制单元，也可以通过其他方式实现电机控制电压的变化(如，从正电压变换为负电压，从负电压变换为正电压，或者，从高电平变换为低电平，从低电平变换为高电平)，任何能够控制驱动机构112(如电机)正反转，并输出驱动机构112的稳定的控制电压的装置或电路均可。

本发明实施例的有益效果可以包括：

本发明实施例提供的测井马笼头可以包含：锁紧释放组件；所述锁紧释放组件可以包括锁紧释放机构以及与所述锁紧释放机构相连的驱动机构，所述驱动机构可以用于驱动所述锁紧释放机构进行锁紧或释放操作；所述控制系统可以包括：位于地上的电源模块和控制模块，以及位于地下的信号解析模块和信号处理模块；其中，所述电源模块可以分别与所述控制模块和所述信号解析模块相连；所述控制模块、所述信号解析模块和所述信号处理模块可以依次相连；所述信号处理模块可以与所述驱动机构相连。通过该实施例方案，实现了通过电控方式来实现马笼头的可释放功能，实现了对测井马笼头的稳定可靠控制，达到提高电缆测井作业安全性和保护电缆的目的。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。