井下测井电缆自动检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种井下测井电缆自动检测装置。
【背景技术】
[0002]石油天然气开采过程中，井下传感设备可以测量出井下的多个物理量的数值，例如井下的压力和温度值，根据这些测量值可以更好地判断井下储层变化情况及井下设备工况，从而确定合理的开采制度及检栗措施，对石油天然气的开采具有非常重要的意义。井下传感设备通常通过测井电缆与地面控制及数据处理单元进行通讯，实现井下数据的上传。
[0003]由于油气井井柱结构的多样性、开采设备的多样性，井筒内的工况异常复杂，测井电缆很容易受到摩擦、拉扯、挤压、腐蚀等而受到损伤，电缆外皮受损后会有铜芯裸露，铜芯混合着水和导电杂质，发生电化学反应，电离子在两芯之间流动，引起两芯的绝缘电阻下降，使得受损后的电缆铜芯间形成了导电回路(如图1)。根据受损情况的不同，反映出来的电气特性也会有相应变化。受损情况严重的会形成短路或断路，使得地面和井下传感设备之间的通讯出现中断。现在市场上绝大多数系统地面和井下设备之间都为单路通讯，所采用的为双芯或单芯铠装电缆，一旦其中一芯发生短路或断路故障，则系统完全失效。有些系统的地面和井下设备都采用了双通道设计，采用了四芯或者三芯铠装电缆，实现了 1 + 1备份，进一步提升了该系统的可靠性。不管哪种配置形式，对电缆情况的实时检测，提前了解电缆的受损情况有助于对电缆的变化做出预判，也有助于了解井下工况和开始采取一些有效措施来延缓或阻止电缆的彻底损坏。
【发明内容】
[0004]本实用新型提供了一种井下测井电缆自动检测装置，当电缆受损后，通过本实用新型即可自动检测到受损情况。
[0005]解决上述技术问题的技术方案如下:
[0006]井下测井电缆自动检测装置，包括地面控制及数据处理单元以及至少具有两芯的电缆，还包括电缆电流检测单元，该电缆电流检测单元的输出端与地面控制及数据处理单元电连接；以及
[0007]电阻检测单元，该电阻检测单元的输出端与地面控制及数据处理单元电连接；以及
[0008]至少两个第一单刀多掷开关，各第一单刀多掷开关至少具有两个定端和一个动端，各第一单刀多掷开关的第一定端与地面控制及数据处理单元和/或电流检测单元电连接，各第一单刀多掷开关的第二定端与电阻检测单元电连接，各第一单刀多掷开关的动端与电缆的一个缆芯的一端连接;以及
[0009]至少两个第二单刀多掷开关，各第二单刀多掷开关具有一个动端以及至少两个用于连接井下设备的定端，各第二单刀多掷开关的动端连接所述电缆缆芯的另一端。
[0010]第一单刀多掷开关和第二单刀多掷开关为电子开关或者微电子机械系统开关。[0011 ]采用了上述方案，电缆电流检测单元实时监测井下设备和电缆构成的回路电流运行情况。由于电流监测处于动态过程，当电缆轻微受损时，电流变化较小，无法直接通过电流变化判断电缆的受损状况。而当电流检测到明显变化时，多数是电缆受损已经比较严重，从而耽误了采取延缓电缆受损措施的时机。由此，本装置在在监测电流的同时，又引入了电阻检测单元，在间隔固定时间内，通过地面控制及数据处理单元控制与电缆连接的第一单刀多掷开关，以及通过井下设备控制第二单刀多掷开关，切换到电阻检测单元所在电路，可直接测量电缆的绝缘电阻情况。当发现绝缘电阻下降超过设定阈值时，产生故障告警指示，并自动调整井下设备通电间隙或调整电机的运转情况从而改变恶劣工况，减轻对电缆的伤害，从而达到延长电缆的使用寿命。
[0012]综上所述，本实用新型通过电流检测单元对电缆电流的检测，以及与电阻检测单元对绝缘电阻检测的相互配合，使得地面控制及数据处理单元能够及时并准确地判断出电缆的受损的情况，使得井下电缆情况实时上传至地面设备，地面控制人员可根据电缆健康状况，采取相应的措施。从而提升了整个系统的可靠性、预知性。
【附图说明】
[0013]图1为表示现有电缆在工作过程中受损时的示意图；
[0014]图2为本实用新型的结构示意的示意图。
[0015]图3为利用本实用新型对电缆的绝缘电阻进行检测时的示意图；
[0016]图4为电阻检测单元的示意图；
[0017]图5为电流检测单元的示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0019]如图2和图5所示，本实用新型的井下测井电缆自动检测装置，包括地面控制及数据处理单元以及至少具有两芯的电缆，还包括电缆电流检测单元，该电缆电流检测单元的输出端与地面控制及数据处理单元电连接；以及
[0020]电阻检测单元，该电阻检测单元的输出端与地面控制及数据处理单元电连接；以及
[0021]至少两个第一单刀多掷开关，各第一单刀多掷开关至少具有两个定端和一个动端，各第一单刀多掷开关的第一定端与地面控制及数据处理单元和/或电流检测单元电连接，各第一单刀多掷开关的第二定端与电阻检测单元电连接，各第一单刀多掷开关的动端与电缆的一个缆芯的一端连接;以及
[0022]至少两个第二单刀多掷开关，各第二单刀多掷开关具有一个动端以及至少两个用于连接井下设备的定端，各第二单刀多掷开关的动端连接所述电缆缆芯的另一端。第一单刀多掷开关和第二单刀多掷开关为电子开关或者微电子机械系统开关。
[0023]正常工作情况下(如图2)，地面控制及数据处理单元依次通过电缆电流检测单元、第一单刀多掷开关、电缆、第二单刀多掷开关与井下设备形成的回路进行交互通讯，电流检测单元实时检测电流情况。当每隔设定的间隔单位时间后，自动切换至绝缘电阻检测状态，即通过地面控制及数据处理单元控制与电缆连接的第一单刀多掷开关和第二单刀多掷开关进行切换，地面控制及数据处理单元依次通过电阻检测单元、第一单刀多掷开关、电缆、第二单刀多掷开关与井下设备形成的回路(如图3)，对绝缘电阻进行检测，若未发现有异常情况，再切换到图2，继续进行地面控制单元对井下设备的数据访问。如此重复运行。
[0024]当电缆由于外界原因受损后，铜芯裸露，造成了绝缘电阻的减小，此时，电阻检测单元可以精确地捕捉到电缆的受损情况，并将该故障上报。根据受损程度和实际工况的不同，排采控制人员可做出相应的对策。该系统内部会根据电缆受损的严重程度，自动调节通讯间隔时间(即电缆通电导通时间)，以延缓电缆的受损进度，从而延长受损电缆的使用寿命O
[0025]当地面设备监测到电流接近于零时，就可判断为电缆断路并上报电缆断路故障。
[0026]当地面设备监测到电流为极大值时，可判断为电缆即将短路，并自动将电子开关切换至非通讯通路，以避免由于短路造成更严重的设备损坏，同时上报电缆短路故障。
[0027]下面结合到图2和图3对本实用新型的工作过程作进一步说明:
[0028]电缆自动检测装置和检测方法描述如下:
[0029]1.初始配置为，地面控制及数据处理单元和井下设备依次通过电缆电流检测单元、AI端、A端、第一电缆芯、C2端，以及BI端、B端、第二电缆芯、D端、D2端链接通讯，此时电流检测单元实时监测运行的电流状况；
[0030]2.当间隔单位时间后，则启动电缆自动检测绝缘电阻功能。地面控制及数据处理单元驱动第一单刀多掷开关切换到另一个工位，以及通过井下设备通驱动第二单刀多掷开关切换到另一个工位，地面控制及数据处理单元和井下设备依次通过电阻检测单元、A2端、A端、第一电缆芯、Cl端，以及B2端、8端、第二电缆芯、D端、DI端链接，这样回路接入到绝缘电阻检测单元，对两根缆芯之间的电阻进行检测。
[0031 ] 3.由于井下电缆切换到了悬空状态，井下电缆接入到绝缘电阻检测单元，即绝缘电阻检测单元单独对该电缆进行阻值测试。
[0032]4.所测得的电阻值，上报给地面控制单元。若电阻值正常，则切回正常通讯连接状态。如此重复运行。
[0033]5.而在电缆阻值检测过程中，当检测到电缆阻值变化超出设定阈值范围，则启动自动保护电缆程序。地面设备和井下设备通过自动驱动电子开关使得A2、B2与C1、D1链接，并使电缆长时间保持该连接状态，降低地面设备对井下设备的访问时间，从而减少电缆的导电时间(即正常通讯状态)。每隔固定的时间间隔后(或者根据电缆受损情况自适应地调整时间间隔)，再进行一次井下设备的访问通讯。通讯完成后立刻回到保护电缆的连接状态。如此重复运行。
[0034]6.地面设备将所获取的工作电流及电缆绝缘电阻的数据、超阈值告警，上报至后台中控，让后台的排采控制专家进行相应的情况分析和采取处理措施。
[0035]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【主权项】
1.井下测井电缆自动检测装置，包括地面控制及数据处理单元以及至少具有两芯的电缆，其特征在于:还包括电缆电流检测单元，该电缆电流检测单元的输出端与地面控制及数据处理单元电连接；以及电阻检测单元，该电阻检测单元的输出端与地面控制及数据处理单元电连接；以及至少两个第一单刀多掷开关，各第一单刀多掷开关至少具有两个定端和一个动端，各第一单刀多掷开关的第一定端与地面控制及数据处理单元和/或电流检测单元电连接，各第一单刀多掷开关的第二定端与电阻检测单元电连接，各第一单刀多掷开关的动端与电缆的一个缆芯的一端连接;以及 至少两个第二单刀多掷开关，各第二单刀多掷开关具有一个动端以及至少两个用于连接井下设备的定端，各第二单刀多掷开关的动端连接所述电缆缆芯的另一端。2.根据权利要求1所述的井下测井电缆自动检测装置，其特征在于:第一单刀多掷开关和第二单刀多掷开关为电子开关或者微电子机械系统开关。
【专利摘要】本实用新型公开了一种井下测井电缆自动检测装置，电缆电流检测单元的输出端与地面控制及数据处理单元电连接；以及电阻检测单元，该电阻检测单元的输出端与地面控制及数据处理单元电连接；各第一单刀多掷开关至少具有两个定端和一个动端，各第一单刀多掷开关的第一定端与地面控制及数据处理单元和/或电流检测单元电连接，各第一单刀多掷开关的第二定端与电阻检测单元电连接，各第一单刀多掷开关的动端与电缆的一个缆芯的一端连接；以及至少两个第二单刀多掷开关，各第二单刀多掷开关具有一个动端以及至少两个用于连接井下设备的定端，各第二单刀多掷开关的动端连接所述电缆缆芯的另一端。当电缆受损后，通过本实用新型即可自动检测到受损情况。
【IPC分类】G01R31/12, G01R31/02
【公开号】CN205301476
【申请号】
【发明人】岑健, 余乐, 张峰, 臧伟, 李瑾
【申请人】常州凯锐能源科技有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2015年11月30日