一种石油随钻测量仪供电系统的制作方法

本实用新型属于石油钻采井下仪器供电技术领域，具体是一种石油随钻测量仪供电系统。

背景技术：

无线随钻测量仪MWD(Measure While Drilling)是石油钻采定向钻井作业的精密基础工具。在油田钻井时，随钻测量可在钻进过程中自动连续测量井底附近的有关参数并传输至地面，实时监测井下钻井、地层及安全等状况，为下一步施工设计提供依据。

目前常用的无线随钻测量仪，采用的是三组电源供电，包括井下泥浆涡轮发电机和两节高温锂电池(36VDC，150℃)。通常情况下，仪器先使用第一电池，在第一电池消耗约80％、输出电压由36VDC降到24VDC时电池切换板控制将电压切换到第二电池供电模式。目前的供电模式，第一电池电量还未降低到切换值的期间，如果第一电池或其线路发生断路、接触不良的情况,由于该故障发生在电池切换动作前，将导致MWD主控板失电，主控板也就失去控制切换到2#电池的机会，仪器串就会发生无信号的故障。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种石油随钻测量仪供电系统。

本实用新型的石油随钻测量仪供电系统，包括井下泥浆涡轮发电机(Motor)供电,第一电池(Battery1)供电和第二电池(Battery2)供电；井下泥浆涡轮发电机(Motor)输出端与半桥二极管D2的第二正极连接，半桥二极管D2的负极与输出端OUT连接，第一电池输出端与半桥二极管D1的第一正极连接，半桥二极管D1的负极与半桥二极管D2第一正极连接，第二电池(Battery2)输出端与开关芯片U1的输入端第3脚连接，开关芯片U1的输出端第5脚与半桥二极管D1的第二正极连接；第一电池(Battery1)输出端通过电阻R1，电阻R2串联后与连接点A连接，控制输入端CTRL通过电阻R3与连接点A连接，连接点A通过电阻R4接地，连接点A通过电阻R5与运放U3的反向输入端连接；输入电源(SUPPLY)通过电阻R7与运放U3同向输入端连接，运放U3同向输入端通过电阻R6接地，运放输出端通过反馈电阻R8与运放U3同向输入端连接，运放U3输出端通过电阻R9与开关芯片U1的控制端第2脚连接。

进一步地，开关芯片U1为IPS521。

进一步地，半桥二极管D1和关桥二极管D2为肖特基二极管。

进一步地，半桥二极管D2负极通过电阻R21与电压采样点(Sam)连接，电压采样点(Sam)通过电阻R22接地，电阻R22与电容C23并联连接。

本实用新型的石油随钻测量仪供电系统，可以采用井下泥浆涡轮发电机供电，也可以采用电池供电。当第一电池供电电压低于21V或发生故障失电时，运放组成的比较器输出高电平切换信息，控制开关芯片接通，使第二电池可以及时供电。当第一电池输出电压达到正常的编程转换电压24V时，可以通过控制输入由程序控制输出低电平使运放组成的比较器输出高电平切换信息，供电系统切换到第二电池供电。需要调整各具体的切换电压，只需要调整各电阻的阻值就可以实现。

附图说明

图1为本实用新型原理图。

具体实施方式

实施例1，结合图1，本实用新型的石油随钻测量仪供电系统，包括井下泥浆涡轮发电机Motor供电,第一电池Battery1供电和第二电池Battery2供电；井下泥浆涡轮发电机Motor输出端与半桥二极管D2的第二正极连接，半桥二极管D2的负极与输出端OUT连接，第一电池输出端与半桥二极管D1的第一正极连接，半桥二极管D1的负极与半桥二极管D2第一正极连接，第二电池Battery2输出端与开关芯片U1的输入端第3脚连接，开关芯片U1的输出端第5脚与半桥二极管D1的第二正极连接；第一电池Battery1输出端通过电阻R1，电阻R2串联后与连接点A连接，控制输入端CTRL通过电阻R3与连接点A连接，连接点A通过电阻R4接地，连接点A通过电阻R5与运放U3的反向输入端连接；输入电源SUPPLY通过电阻R7与运放U3同向输入端连接，运放U3同向输入端通过电阻R6接地，运放输出端通过反馈电阻R8与运放U3同向输入端连接，运放U3输出端通过电阻R9与开关芯片U1的控制端第2脚连接。

本实施例的开关芯片U1为IPS521。

本实施例的半桥二极管D1和关桥二极管D2为肖特基二极管。

进一步地，半桥二极管D2负极通过电阻R21与电压采样点Sam连接，电压采样点Sam通过电阻R22接地，电阻R22与电容C23并联连接。

本实施例中，在井下泥浆涡轮发电机Motor正常工作时，因第一电池部分放电后，电压略低于井下泥浆涡轮发电机(Motor)输出电压，这里供电主要由井下泥浆涡轮发电机Motor供电，第一电池不会放电，提高了电池使用时间。

当系统没有设置井下泥浆涡轮发电机Motor，或者没有泥浆流动，没有井下泥浆涡轮发电机Motor电压输出时，只能由第一电池或第二电池供电。

当第一电池和第二电池电压充足时，运放U3反向输入端输入电平高于同向输入端，运放U3输出低电平，开关芯片U1处于关断模式，第一电池通过半桥二极管D1第一正极到负极，再连接到半桥二极管D2第一正极到负极，最终通过输出端OUT输出供电。

第一电池和第二电池额定电压为36V，当第一电池电压降低到正常切换24V时，主控部分通过电阻R21和电阻R22组成的采样电路采样，可以检测到第一电池电压低到24V，主控部分使控制输入端CTRL输出低电平，运放U3同向输入端电压由电源电压经电阻R7和电阻R6串联分压后取电阻R6的电压值，运放U3同向输入端为恒定电压值，制输入端CTRL为低电平时，运放U1输出高电平，使开关芯片U1接通，第二电池通过开关芯片U1后，再通过关桥二极管D1的第二正极到负极，最终到达输出端OUT供电。

当第一电池发生故障失电，或第一电池供电电压输出低于21V时，运放U3输出高电平使开关芯片U1接通，电路切换到第二电池供电。第一电池发生故障失电时，主控系统中通过储能电容提供5V电压供主控部分工作，完成切换。

本实施例中，5V电源电压通过电阻R6和电阻R7分压，电阻R6取值20k,电阻R7取值20k,运放U3同相输入端电压为2.5V。电阻R3和电阻R4分压后，电阻R4电压输入到运放U3反向输入端，电阻R3和电阻R4取值为20k。第一电池输出电压通过电阻R1，R2和R4串联分压，电阻R1和电阻R2取值为75k，控制输入端CTRL输出高电平5V，第一电池输出电压为21V时，运放U3反向输入端电压为2.5V，与同相输入端相同，当第一电池输出电压低于21V时，运放U3反向输入端电压低于同相输入端，运放U3输出高电平。