专利名称：过套管电阻率测井仪液压控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油工业开发领域中的电法井下测井工具，具体地指一种过套管 电阻率测井仪液压控制系统。
背景技术：
过套管电阻率测井仪是在套管内通过液压系统把测量电极推靠到金属套管内壁 上，应用不同方式供电并测量套管中微弱电流信号，再通过相应软件处理求得地层电阻率 的测井仪器。使用该仪器测井时要求测量电极探头与套管壁可靠接触，接触电阻尽量小且 稳定。在过套管电阻率测井仪中，液压控制系统是重要的组成部分，它为仪器提供必要的液 压动力，以保证仪器测量电极探头能够可靠地接触套管壁，从而获得所需的微弱电信号进 行分析。实际中，套管井由于多年的开采往往有腐蚀层或结焦层等，探头与套管壁之间接触 电阻往往比较大。这就要求液压系统对测量电极提供非常大的动力，保证测量电极探头能 够扎穿套管表面不导电层，进入金属壁内与之接触，并且能够在测量过程中保持稳定。检索表明，与本实用新型相关的专利文献仅有授权公告号为CN100356073C、名称 为“过套管电阻率测井仪推靠器液力回路装置”的一项发明专利。该装置中，轴向柱塞泵 用交流电机进行匹配，通过一个动力源推动六组测量电极探头达到结构紧凑的目的。该结 构需要复杂的电控系统控制整个系统的工作，且不能确保每个测量电极探头可靠接触套管 壁。
发明内容本实用新型的目的就是提供一种结构简单、可靠性高的过套管电阻率测井仪液压 控制系统，能够满足井下温度150°C、压力lOOMPa条件下，测量电极探头扎入钢制套管金属 壁内实现微弱电流信号的检测，进而获得地层电阻率测量结果。为实现上述目的，本实用新型提供的一种过套管电阻率测井仪液压控制系统包括 控制部分、作为液压动力源的轴向柱塞泵和工作缸，其中所述控制部分包括依次电连接的计算机、脉冲控制器、供电电源和电磁铁，所述电 磁铁与轴向柱塞泵的控制端相连；所述轴向柱塞泵的输出端依次通过二位四通换向阀和用于实现二位四通换向阀 两个工位的换向机构与所述工作缸的输入端连接；所述二位四通换向阀上设有位置传感器，位置传感器的信号输出端与脉冲控制器 的信号输入端连接；所述换向机构的输出端设有压力传感器，压力传感器的信号输出端与脉冲控制器 的信号输入端连接。所述换向机构可以包括第一通道、第二通道和第三通道，其中第一通道上设有第一单向阀和第一背压阀，第二通道上设有第二单向阀和第二背 压阀，第二单向阀和第二背压阀分别与所述第一单向阀和第一背压阀反向设置，第一通道
3和第二通道的输入端同时与二位四通换向阀的一个输出端连接；第三通道上设有一个换向液压缸，所述换向液压缸的一个腔同时与二位四通换向 阀的另一个输出端和工作缸的输入端连接，换向液压缸的另一个腔同时与所述第一通道和 第二通道的输出端相连，换向液压缸的活塞杆与所述二位四通换向阀的控制端连接。所述换向液压缸的活塞杆与所述二位四通换向阀的控制端之间最好还设有滚珠 限位组件，用于二位四通换向阀的定位；所述换向液压缸的活塞杆上设有与所述滚珠限位 组件配合的两个半圆槽，两个半圆槽分别与二位四通换向阀的两个工位对应。所述电磁铁优选为甲壳螺管式电磁铁。所述换向机构的输出端和工作缸之间最好还设有机械安全阀。本实用新型的有益效果在于整个液压控制系统没有设置复杂的电控系统，而是 仅通过单一的电脉冲输入控制信号即获得了对动力源的控制；压力传感器和位置传感器的 设置，形成了反馈闭环系统，辅以换向机构，形成了一套完整、可靠的控制系统；以轴向柱塞 泵作为液压动力源，能够很好的适应井下特殊的温度、压力环境。
图1为本实用新型的液压控制系统处于非工作状态时的结构示意图；图2为本实用新型的液压控制系统处于工作状态时的结构示意图；图中，位置传感器1，二位四通换向阀2，换向机构3，第二单向阀4，第二背压阀5， 第一单向阀6，第一背压阀7，控制按钮8，滚珠限位组件9，换向液压缸10，机械安全阀11， 工作缸12，压力传感器13，轴向柱塞泵14，电磁铁15，供电电源16，脉冲控制器17，计算机 18，第一通道19，第二通道20，第三通道21。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型的过套管电阻率测井仪液压控制系统 作进一步的详细描述如图1所示，本实用新型的一种过套管电阻率测井仪液压控制系统，包括依次连 接的控制部分、作为液压动力源的轴向柱塞泵14、二位四通换向阀2、换向机构3和工作缸 12，其中控制部分包括依次电连接的计算机18、脉冲控制器17、供电电源16和电磁铁15， 电磁铁15与轴向柱塞泵14的控制端相连。为保证足够大的功率，本实施例中的电磁铁15 为甲壳螺管式电磁铁；二位四通换向阀2的一个输入端与轴向柱塞泵14的输出端连接，二位四通换向阀 2的另一个输入端与油箱连接；换向机构3包括第一通道19、第二通道20和第三通道21。第一通道19上设有第 一单向阀6和第一背压阀7，第二通道20上设有第二单向阀4和第二背压阀5，且第二单向 阀4和第二背压阀5分别与上述的第一单向阀6和第一背压阀7反向设置。第一通道19和 第二通道20的输入端同时与上述二位四通换向阀2的一个输出端连接。第三通道21上设 有一个换向液压缸10。该换向液压缸10的左腔同时与二位四通换向阀2的另一个输出端 和一个机械安全阀11的输入端连接，机械安全阀11的输出端与工作缸12的输入端连接。换向液压缸10的右腔同时与第一通道19和第二通道20的输出端相互贯通。位于换向液 压缸10左腔的活塞杆与二位四通换向阀2控制端上的控制按钮8连接。在换向液压缸10 的活塞杆与控制按钮8之间还设有滚珠限位组件9，在换向液压缸10的活塞杆上设有与滚 珠限位组件9配合的两个半圆槽，对应于二位四通换向阀2的两个工位，用于其定位；此外，二位四通换向阀2上设有位置传感器1，位置传感器1的信号输出端与脉冲 控制器17的信号输入端连接；换向机构3的输出端设有压力传感器13，压力传感器13的 信号输出端也与脉冲控制器17的信号输入端连接。构成闭环控制系统。脉冲控制器17可 采用现有的各种合适的控制电路，它不仅用于发出脉冲信号控制供电电源16的输出，而且 接受位置传感器1和压力传感器13的反馈信号。本实用新型的工作原理如下初始状态如图1所示，当过套管电阻率测井仪需要进行测量时，通过设置于地面 的计算机18发出控制指令，脉冲控制器17收到指令后，按照设定的电压发出相应个数的脉 冲，经供电电源16供电，电磁铁15带动轴向柱塞泵14进行轴向运动向液压系统输入一定 的液压油，液压油经二位四通换向阀2进入换向机构3的第二通道20中，经第二单向阀4 进入第二背压阀5，在第二背压阀5的控制下，当压力升高到设定值(例如0. 8-0. 9MPa)时， 换向液压缸10内的力平衡被打破，活塞滑向左边，同时带动二位四通换向阀2的控制按钮 8左移，进而推动二位四通换向阀2向左运动，最终改变了轴向柱塞泵14的供油通道，换向 液压缸10左腔的油经第三通道21和二位四通换向阀2流入油箱。该过程中，滚珠限位组 件9从换向液压缸10活塞杆上左边的半圆槽进入右边的半圆槽。此时，位置传感器1将检 测到的二位四通换向阀2状态改变信号反馈给脉冲控制器17。脉冲控制器17收到信号后 停止发出电脉冲，进而停止轴向柱塞泵14工作。液压控制系统工作回路接通，可以驱动工 作缸12开始工作，如图2所示。进入图2所示的工作状态后，液压油开始进入换向机构3的第三通道21中，再经 过机械安全阀11后进入工作缸12中。液压油逐渐将测量电极探头不断推向套管内壁，而 脉冲油压的冲击力很容易使磨尖的硬质合金探头扎入套管金属内。当压力传感器13检测 到工作回路中达到预定压力(例如0. 5-0. 6MPa)时，其反馈的信号可控制轴向柱塞泵14停 止工作。此时过套管电阻率测井仪即可开始进行测量。当仪器测量结束后，地面计算机18发出控制指令，使得轴向柱塞泵14打出的液压 油令工作回路中油压不断升高。当油压升高到预定压力时(例如0. 9-l.OMPa)，换向液压缸 10内的力平衡再次被打破，活塞滑向右边，同时带动控制按钮8推动二位四通换向阀2向右 运动，进而改变了轴向柱塞泵14的供油通道，换向液压缸10右腔的油经第一通道19和二 位四通换向阀2流入油箱。该过程中，滚珠限位组件9从换向液压缸10活塞杆上右边的半 圆槽进入左边的半圆槽。此时，位置传感器1将检测到的二位四通换向阀2状态改变信号 反馈给脉冲控制器17，同时压力传感器13将检测到的压力急剧变化信号也反馈给脉冲控 制器17。脉冲控制器17收到反馈信号后停止发出电脉冲，进而停止轴向柱塞泵14工作。 此时液压控制系统的工作回路与油箱接通，工作缸12收回。液压控制系统返回至图1所示 的初始状态。
权利要求一种过套管电阻率测井仪液压控制系统，包括控制部分、作为液压动力源的轴向柱塞泵(14)和工作缸(12)，其特征在于所述控制部分包括依次电连接的计算机(18)、脉冲控制器(17)、供电电源(16)和电磁铁(15)，所述电磁铁(15)与轴向柱塞泵(14)的控制端相连；所述轴向柱塞泵(14)的输出端依次通过二位四通换向阀(2)和用于实现二位四通换向阀(2)两个工位的换向机构(3)与所述工作缸(12)的输入端连接；所述二位四通换向阀(2)上设有位置传感器(1)，位置传感器(1)的信号输出端与脉冲控制器(17)的信号输入端连接；所述换向机构(3)的输出端设有压力传感器(13)，压力传感器(13)的信号输出端与脉冲控制器(17)的信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的套管电阻率测井仪液压控制系统，其特征在于所述换向机 构(3)包括第一通道(19)、第二通道(20)和第三通道(21)，其中第一通道(19)上设有第一单向阀(6)和第一背压阀(7)，第二通道(20)上设有第二单 向阀(4)和第二背压阀(5)，第二单向阀(4)和第二背压阀(5)分别与所述第一单向阀(6) 和第一背压阀(7)反向设置，第一通道(19)和第二通道(20)的输入端同时与二位四通换 向阀(2)的一个输出端连接；第三通道(21)上设有一个换向液压缸(10)，所述换向液压缸(10)的一个腔同时与二 位四通换向阀⑵的另一个输出端和工作缸(12)的输入端连接，换向液压缸(10)的另一 个腔同时与所述第一通道(19)和第二通道(20)的输出端相连，换向液压缸(10)的活塞杆 与所述二位四通换向阀(2)的控制端连接。
3.根据权利要求2所述的过套管电阻率测井仪液压控制系统，其特征在于所述换向 液压缸(10)的活塞杆与所述二位四通换向阀(2)的控制端之间还设有滚珠限位组件(9)， 用于二位四通换向阀(2)的定位；所述换向液压缸(10)的活塞杆上设有与所述滚珠限位组 件(9)配合的两个半圆槽，两个半圆槽分别与二位四通换向阀(2)的两个工位对应。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的过套管电阻率测井仪液压控制系统，其 特征在于所述电磁铁(15)为甲壳螺管式电磁铁。
5.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的过套管电阻率测井仪液压控制系统，其 特征在于所述换向机构(3)的输出端和工作缸(12)之间还设有机械安全阀(11)。
专利摘要本实用新型指一种过套管电阻率测井仪液压控制系统，涉及石油工业开发领域中的电法井下测井工具。它包括控制部分、轴向柱塞泵和工作缸，其中控制部分包括依次电连接的计算机、脉冲控制器、供电电源和电磁铁，电磁铁与轴向柱塞泵的控制端相连；轴向柱塞泵的输出端依次通过二位四通换向阀和换向机构与工作缸的输入端连接；二位四通换向阀上设有位置传感器，其信号输出端与脉冲控制器的信号输入端连接；换向机构的输出端设有压力传感器，其信号输出端与脉冲控制器的信号输入端连接。本实用新型仅通过单一的电脉冲输入控制信号即获得了对动力源的控制；两传感器的设置，形成了反馈闭环系统，辅以换向机构，形成了一套完整、可靠的控制系统。
文档编号F15B21/02GK201581887SQ200920289368
公开日2010年9月15日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者付永前, 周艳平, 孙扬喆, 李咸坤, 李晓滨, 王群杰, 程波, 范卫卫, 陈建波 申请人:武汉海王机电工程技术公司