一种用于随钻测量系统的电量监测系统的制作方法

本发明属于石油天然气开发工程领域，尤其是涉及一种用于随钻测量系统的电量监测系统。

背景技术：

1、现今，随钻测量系统已成为石油钻井工程领域不可或缺的一部分。在施工过程中，井下仪器通常采用电池供电，故保证井下仪器在工作时不因电量不足而发生故障更是重中之重。

2、在现场作业施工过程中，通常采用手工记录电池工作时间的方法来计算电池剩余电量。基于电池初始电量在额定工作电流下可工作的固定时长，利用剩余工作时长来确定剩余电量，这种计算方法所得到的剩余电量监测结果与实际测量值偏差太大。在实现本发明的过程中，发明人发现，现有技术未实现电量远程传输与低电量预警，使得远处的工作人员无法知晓井下仪器是否有足够的电量能够正常续航工作。另外，若按照最大电量剩余量规则，在电池还有大量剩余电量的情况下更换电池，还会造成资源浪费。

3、除此之外，现有技术还基于库伦计法计算随钻测量系统的电量，通过在电池的保护电路上安装相关的芯片进行取样，来测算电路中大小不等的电流和压差，以进行积分结算，最终将用于表征剩余电量的结算数据显示在屏幕上。但是，目前随钻现场只测量单一时间参数，并根据放电时间与利用取样数据计算出的电路中的电流和压差，来计算剩余电量。该方法得到的计算结果不准确，不能满足随钻测量系统的电量监测的实际需要。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明实施例提出了一种用于随钻测量系统的电量监测系统，包括：数据采集装置，其配置在随钻测量系统的电池骨架上，用于实时采集电池的运行信息；数据处理装置，其用于根据所述运行信息确定电池的实时工作状态，而后利用当前工作状态的初始运行信息和实时运行信息，得到当前工作状态下电池的电量变化量，以利用所述电量变化量，结合当前电池容量，计算电池的剩余电量；数据更新装置，其用于利用电池从满电状态到完全放电状态的电量变化量，对所述电池容量进行更新。

2、优选地，所述数据采集装置包括：电压采集单元，其用于实时测量电池的放电电压；电流采集单元，其用于实时测量电池的放电电流；温度采集单元，其用于实时测量电池所在区域的温度；计时单元，其用于实时测量电池在每个工作状态下的工作时长，所述工作状态包括放电状态和充电状态。

3、优选地，所述电量监测系统还包括：补偿装置，其用于根据电池自身的放电特性和所述电池所在区域的温度，对所述放电电流进行补偿，以对所述放电电流进行校正。

4、优选地，所述数据处理装置包括：信息分析单元，其用于根据所述放电电压的绝对值与预设正常电压区间的左、右端点之间的关系，确定当前电池的工作状态，其中，若所述放电电压的绝对值位于左、右端点之间、并且所述放电电压为正值/负值时，判定电池处于正常放电/充电状态；否则，判定电池故障。

5、优选地，所述电量监测系统还包括：保护装置，其用于将所述放电电压与预设第一阈值进行比较，并在放电电压达到所述预设第一阈值或者在判定电池故障时，终止电池的工作进程，其中，所述预设第一阈值为电池达到损坏状态时的放电电压。

6、优选地，所述数据处理装置，包括：可用电量计算单元，其用于利用当前工作状态下电池的实际放电电流、标准放电电流、以及工作时长，获得电池的放电效率，进而根据所述放电效率和当前工作状态下的电池容量，计算所述可用电量，从而利用可用电量获得所述剩余电量。

7、优选地，所述可用电量计算单元，其还用于根据电池的电化学性能参数，针对电池在当前放电电流下的放电效率，生成相应的放电效率修正参数，以利用修正后的放电效率参数计算所述可用电量。

8、优选地，所述剩余电量为所述可用电量与所述电池容量的比值，其中，利用如下表达式计算所述可用电量：

9、

10、其中，a±i·δt表示可用电量，a表示中间参数，b表示电池容量，i表示电池的实际放电电流，i表示电池的标准放电电流，k(i)表示放电效率修正参数，t表示放电时长，δt表示电量变化时间，i·δt表示电量变化量。

11、优选地，所述电量监测系统还包括：通讯装置，其用于将电池运行信息和剩余电量计算结果实时向远程端进行发送，其中，所述通讯装置中的信息传输线路采用光耦。

12、优选地，所述电量监测系统位于所述电池骨架上的过线槽中，并且所述电量监测系统连接在电池与随钻测量系统上的自锁插头之间。

13、与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

14、本发明提出了一种用于随钻测量系统的电量监测系统。该系统通过安装在随钻测量系统电池骨架上的数据采集装置，实时采集电池在工作过程中的电压信息、电流信息、工作时长信息、以及工作环境的温度信息；而后，数据处理装置利用数据采集装置所采集到的各项信息，来计算当前电池的剩余电量。在计算电池的剩余电量的过程中，数据更新装置利用电池从满电状态到完全放电状态的电量变化量，对电池容量进行更新，使得数据处理装置始终利用最新的电池容量计算剩余电量，从而得到了有效的剩余电量。本发明实现了对随钻测量系统电池剩余电量的精确监测，能够在不拆卸电池的情况下得到电池短节的剩余电量，从而判断是否需要更换电池，极大简化了维修检查工作流程。另外，本发明还通过将随钻测量系统电池剩余电量向监控后台的实时上传，使得钻进过程中电池短节的剩余电量能够被实时监测，避免了随钻测量系统由于电池电量不足而起钻，进而耽误钻井工期的问题。

15、本发明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。

技术特征：

1.一种用于随钻测量系统的电量监测系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电量监测系统，其特征在于，所述数据采集装置包括：

3.根据权利要求2所述的电量监测系统，其特征在于，所述电量监测系统还包括：

4.根据权利要求2或3所述的电量监测系统，其特征在于，所述数据处理装置包括：

5.根据权利要求4所述的电量监测系统，其特征在于，所述电量监测系统还包括：

6.根据权利要求1～5中任一项所述的电量监测系统，其特征在于，所述数据处理装置，包括：

7.根据权利要求6所述的电量监测系统，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的电量监测系统，其特征在于，所述剩余电量为所述可用电量与所述电池容量的比值，其中，利用如下表达式计算所述可用电量：

9.根据权利要求1～8中任一项所述的电量监测系统，其特征在于，所述电量监测系统还包括：

10.根据权利要求1～9中任一项所述的电量监测系统，其特征在于，所述电量监测系统位于所述电池骨架上的过线槽中，并且所述电量监测系统连接在电池与随钻测量系统上的自锁插头之间。

技术总结
本发明公开了一种用于随钻测量系统的电量监测系统，包括：数据采集装置，其配置在随钻测量系统的电池骨架上，用于实时采集电池的运行信息；数据处理装置，其用于根据运行信息确定电池的实时工作状态，而后利用当前工作状态的初始运行信息和实时运行信息，得到当前工作状态下电池的电量变化量，以利用电量变化量，结合当前电池容量，计算电池的剩余电量；数据更新装置，其用于利用电池从满电状态到完全放电状态的电量变化量，对电池容量进行更新。本发明实现了对随钻测量系统电池剩余电量的精确监测，使得电池制作维修人员在不拆卸电池的情况下得到电池短节的剩余电量，避免了测量仪器由于电池电量不足而起钻，从而耽误钻井工期的问题。

技术研发人员：施斌全,黄明泉,张守伟,程昕,李勇华,鲁超,杨全进
受保护的技术使用者：中石化石油工程技术服务有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8