一种新型存储式测井高温高压电池短节的制作方法

本技术属于石油测井领域，特别涉及该领域中的一种用于高温存储式测井仪器供电的新型耐高温高压电池短节。

背景技术：

1、对于超深水平井测井，井内最高温度达到200℃、最高压力超过200mpa，需要采用高温存储式测井仪器进行测井，测井时间较长，需要采用大容量、大电流锂电池对高温仪器进行供电。这就要求采用最高工作温度200℃，最高工作压力高于200mpa的大容量、高电流电池短节来满足高温存储式测井仪器的供电要求。

2、现有存储式测井电池短节耐温只有175℃，140mpa，而国内外耐温达到200℃的电池难以实现大电流输出，不能满足高温直推式测井仪器的供电需求。且耐温达到200℃的高温电池在常温下难以激活，不能为仪器供电，同时要解决高温电池的过载、过放等问题，避免电池由于过载、过放导致爆炸，造成事故。对于超深井，套管较长，测量段较短，需要对电池输出进行有效控制，只在测量段给仪器供电，以便有效利用电池电量。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题就是针对现有存储式测井电池短节的不足，提供一种新型的存储式测井高温高压电池短节，实现了耐200℃高温电池组件的制作，同时为该电池短节设计了一套有效的控制方法，既保证了仪器的安全和可靠工作，同时又可以有效利用电池容量。

2、本实用新型采用如下技术方案：

3、一种新型存储式测井高温高压电池短节，其改进之处在于：包括上盖帽、卡环、挡环、螺套、上插座组件、上钢筒、电池组件、电路骨架组件、压力传感器、键、第一环、第二环、中间螺套、下钢筒、承压盘和下盖帽；其中上盖帽通过螺纹与上钢筒连接，下盖帽通过螺纹与下钢筒连接，上插座组件、电池组件和电路骨架组件通过螺钉连接成一体组成电池骨架组件，电池骨架组件居中置于上钢筒内，卡环、挡环和螺套固定在上钢筒的上接头上，压力传感器通过螺纹固定在上钢筒上，下钢筒通过键、第一环、第二环和中间螺套与上钢筒连接，承压盘通过卡簧固定在下钢筒内。

4、进一步的，在上盖帽和卡环之间设置peek挡圈和o形密封圈。

5、进一步的，由上钢筒和下钢筒组成承压外壳，承压外壳采用钛合金材料制成。

6、进一步的，电池骨架组件包括正24芯插座、24芯插座外壳、卷销、压缩弹簧、连接套、0芯连接器、第一螺钉、上接头、o形圈、第二螺钉、电池组件、减震圈、第三螺钉、电源模块、骨架、转接控制电路、电池测量电路、沉头螺钉、定位销、24芯插座下固定壳和反24芯插座；

7、其中由正24芯插座、24芯插座外壳、卷销、压缩弹簧、连接套、0芯连接器、第一螺钉、上接头和o形圈依次连接在一起组成上插座组件；

8、由减震圈、第三螺钉、电源模块、骨架、转接控制电路、电池测量电路、沉头螺钉、定位销、24芯插座下固定壳和反24芯插座依次连接在一起组成电路骨架组件；

9、上插座组件、电路骨架组件和电池组件通过第二螺钉连接在一起组成电池骨架组件。

10、进一步的，上插座组件和电路骨架组件通过接插件与电池短节外的仪器进行电气连接，上插座组件通过快锁高温连接器和固定螺钉与电池组件上接头连接，电池组件下接头通过固定螺钉和高温连接器与电路骨架组件连接。

11、进一步的，转接控制电路和电池测量电路包括控制电路、测量电路和处理器，其中电池组件通过控制电路与仪器下接头电连接，处理器分别与控制电路和测量电路电连接，测量电路测量电池组件输出的电压、电流、电池组件内的温度和电池短节外压力，电路骨架组件的电源模块为控制电路和测量电路供电。

12、进一步的，电池组件由若干节电池和电池外壳组成，电池采用高孔隙合金锂材料制成，电池间设置单向二极管和过流熔断电阻，电池间通过高强度弹簧连接组成电池组，电池组放入电池外壳后灌入高温聚亚酰胺胶进行固定，电池外壳采用高温玻璃纤维材料，此外还在电池组件内设置温度传感器。

13、一种控制方法，适用于上述的电池短节，其改进之处在于：包括过载过流控制方法和利用电池容量控制方法；

14、过载过流控制方法：当电池组件输出电流持续0.5秒大于设定阈值时，由处理器通过控制电路自动关断电池组件输出；当电池组件输出电压持续1秒小于设定阈值时，由处理器通过控制电路自动关断电池组件输出；当电池组件内温度持续5秒大于设定阈值时由处理器通过控制电路自动关断电池组件输出；以上所有阈值在测井前地面设置；

15、利用电池容量控制方法：测井开始前，对电池组件设置延时加电时间、延时断电时间和断电压力阈值，延时加电时间为预估仪器下钻到达测量段前1小时，延时断电时间为预估仪器提钻到达终止测量段前2小时，断电压力阈值是仪器提钻到达终止测量段时的井眼环空压力值减去3mpa，井眼环空压力值通过井垂深乘以井眼泥浆比重计算得到，以上的仪器是指由电池短节供电的仪器。

16、本实用新型的有益效果是：

17、本实用新型所公开的电池短节，实现了高温电池的制作，能够较好的工作于200℃、200mpa高温高压超深井中，为测量仪器进行供电。

18、本实用新型所公开的控制方法，可以有效对电池组件进行欠压过流保护，通过对电池组件内的温度监测，可以避免电池过热爆炸，起到安全保护作用。通过设置延时加电时间、延时断电时间和井眼环空压力等参数，可以根据测量井段的长短有效控制电池的使用时间，提高了电池的使用效率。

技术特征：

1.一种新型存储式测井高温高压电池短节，其特征在于：包括上盖帽、卡环、挡环、螺套、上插座组件、上钢筒、电池组件、电路骨架组件、压力传感器、键、第一环、第二环、中间螺套、下钢筒、承压盘和下盖帽；其中上盖帽通过螺纹与上钢筒连接，下盖帽通过螺纹与下钢筒连接，上插座组件、电池组件和电路骨架组件通过螺钉连接成一体组成电池骨架组件，电池骨架组件居中置于上钢筒内，卡环、挡环和螺套固定在上钢筒的上接头上，压力传感器通过螺纹固定在上钢筒上，下钢筒通过键、第一环、第二环和中间螺套与上钢筒连接，承压盘通过卡簧固定在下钢筒内。

2.根据权利要求1所述新型存储式测井高温高压电池短节，其特征在于：在上盖帽和卡环之间设置peek挡圈和o形密封圈。

3.根据权利要求1所述新型存储式测井高温高压电池短节，其特征在于：由上钢筒和下钢筒组成承压外壳，承压外壳采用钛合金材料制成。

4.根据权利要求1所述新型存储式测井高温高压电池短节，其特征在于：电池骨架组件包括正24芯插座、24芯插座外壳、卷销、压缩弹簧、连接套、0芯连接器、第一螺钉、上接头、o形圈、第二螺钉、电池组件、减震圈、第三螺钉、电源模块、骨架、转接控制电路、电池测量电路、沉头螺钉、定位销、24芯插座下固定壳和反24芯插座；

5.根据权利要求4所述新型存储式测井高温高压电池短节，其特征在于：上插座组件和电路骨架组件通过接插件与电池短节外的仪器进行电气连接，上插座组件通过快锁高温连接器和固定螺钉与电池组件上接头连接，电池组件下接头通过固定螺钉和高温连接器与电路骨架组件连接。

6.根据权利要求4所述新型存储式测井高温高压电池短节，其特征在于：转接控制电路和电池测量电路包括控制电路、测量电路和处理器，其中电池组件通过控制电路与仪器下接头电连接，处理器分别与控制电路和测量电路电连接，测量电路测量电池组件输出的电压、电流、电池组件内的温度和电池短节外压力，电路骨架组件的电源模块为控制电路和测量电路供电。

7.根据权利要求1所述新型存储式测井高温高压电池短节，其特征在于：电池组件由若干节电池和电池外壳组成，电池采用高孔隙合金锂材料制成，电池间设置单向二极管和过流熔断电阻，电池间通过高强度弹簧连接组成电池组，电池组放入电池外壳后灌入高温聚亚酰胺胶进行固定，电池外壳采用高温玻璃纤维材料，此外还在电池组件内设置温度传感器。

技术总结
本技术公开了一种新型存储式测井高温高压电池短节，包括上盖帽、卡环、挡环、螺套、上插座组件、上钢筒、电池组件、电路骨架组件、压力传感器、键、第一环、第二环、中间螺套、下钢筒、承压盘和下盖帽；其中上盖帽通过螺纹与上钢筒连接，下盖帽通过螺纹与下钢筒连接，上插座组件、电池组件和电路骨架组件通过螺钉连接成一体组成电池骨架组件，电池骨架组件居中置于上钢筒内，卡环、挡环和螺套固定在上钢筒的上接头上，压力传感器通过螺纹固定在上钢筒上，下钢筒通过键、第一环、第二环和中间螺套与上钢筒连接，承压盘通过卡簧固定在下钢筒内。本技术所公开的电池短节，实现了高温电池的制作，能够较好的工作于200℃、200MPa高温高压超深井中，为测量仪器进行供电。

技术研发人员：孙志远,郭同政,殷艳利,柳杨,马明云,杨海燕
受保护的技术使用者：中国电波传播研究所（中国电子科技集团公司第二十二研究所）
技术研发日：20221123
技术公布日：2024/1/15