CN106099837A - 具有备用电路的石油测井仪器保护装置 - Google Patents

具有备用电路的石油测井仪器保护装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有备用电路的石油测井仪器保护装置，包括单片机、主电路和备用电路。主电路中包括电流检测模块和MOS开关模块，通过电流检测模块测量井下石油测井仪器的供电接口的输出电流，通过单片机接收电流检测模块测量的电流信息，并在所述电流大于预设的过载阈值时控制所述MOS开关模块截止。当主电路出现故障失效时，单片机控制与主电路结构相同的备用电路工作，从而增加了装置的可靠性和稳定性。上述电路功能模块能在高温环境下(大于等于150℃)工作、且具备过流保护和自动恢复功能，不需要人为更换保险丝，节省了人力物力成本的同时，极大地提高了石油测井效率。

Description

具有备用电路的石油测井仪器保护装置
技术领域
本发明涉及石油勘测测井领域，尤其涉及具有备用电路的石油测井仪器保护装置。
背景技术
石油工业随钻测井LWD(Logging While Drilling)一般是指在钻井的过程中测量地层岩石物理参数，并用数据遥测系统将测量结果实时送到地面进行处理。由于目前数据传输技术的限制，大量的数据存储在井下仪器的存储器中，起钻后回放。随钻测量MWD(Measurement While Drilling)一般是指钻井工程参数测量，如井斜、方位和工具面等的测量。有时候，MWD泛指钻井时所有的井下测量。
由于随钻测井获得的地层参数是刚钻开的地层参数，它最接近地层的原始状态，用于对复杂地层的含油、气评价比一般电缆测井更有利。随钻测井仪器放在钻铤内，除测量电阻率、声速、中子孔隙度、密度等常规测井和某些成像测井外，还测量钻压、扭矩、转速、环空压力，温度，化学成分等钻井参数。钻头钻进过程中环境恶劣，温度很高，压力极大，振动强烈，井下温度往往达到150℃以上，因此，对井下石油测井仪器的抗高温性能的要求较高。
常见的井下石油测井仪器包括：磁罗盘单、多点照相测斜仪、有线随钻测斜仪、无线随钻测斜仪、电子多点测斜仪、照相单、多点陀螺测斜仪、电子陀螺测斜仪等。
石油测井仪器在井下钻井过程中，如果遇到较坚硬的岩石或者电路出现短路情况，系统工作电流会突然增大，严重时会烧坏电子线路，影响施工进度。目前常规方法是在系统供电端串入一个保险丝，如果出现过流现象，保险丝自动熔断，保护了电子线路。但这种保险丝仅能保护一次，烧断了需要更换，更换保险丝时，需要中断施工，并将整串仪器从井口提上来，费时费力。目前市面上大多数自恢复保险丝的工作温度范围介于-40℃到85℃，也无法满足实际需要。
发明内容
为了解决上述技术问题，提供一种能够在高温环境下大于等于150℃工作、具备过流保护和自动恢复的装置，本发明提供了一种具有备用电路的石油测井仪器保护装置，包括电路板4，所述电路板上设置有单片机42、主电路和备用电路，所述主电路包括第一电流检测模块41和第一MOS开关模块43，所述备用电路包括第二电流检测模块411和第二MOS开关模块431，
所述单片机42分别与所述第一电流检测模块41、第一MOS开关模块43、第二电流检测模块411和第二MOS开关模块431连接；
所述第一电流检测模块41和第二电流检测模块42分别与井下石油测井仪器8的供电接口81连接，均用于测量井下石油测井仪器8的供电接口81的输出电流；
所述第一MOS开关模块43和第二MOS开关模块431均连接在井下石油测井仪器8的供电输出电路中；
所述单片机42在所述主电路工作时控制所述备用电路处于开路状态，且所述单片机42在判定所述主电路失效时控制所述备用电路工作；
在所述主电路工作时，所述单片机42在接收到所述第一电流检测模块41测量的电流大于预设的过载阈值时控制所述第一MOS开关模块43截止。
进一步地，所述单片机42在预定时间后控制所述第一MOS开关模块43导通，再次接收第一电流检测模块41测量的电流信息，并判断再次接收的电流是否低于所述过载阈值，若是，则控制所述MOS开关模块43导通，若否，则控制所述MOS开关模块43截止。
进一步地，所述单片机42在判定所述第一电流检测模块41失效或所述第一MOS开关模块43失效时，控制所述第二MOS开关模块431导通，在接收到所述第二电流检测模块411测量的电流大于预设的过载阈值时控制所述第二MOS开关模块431截止。
进一步地，所述第一电流检测模块41包括用于检测电流大小的第一电流检测芯片44。
进一步地，所述第一电流检测模块41还包括电流放大器45，所述电流放大器45用于对测量井下石油测井仪器8的供电接口81的输出电流进行放大。
进一步地，所述第二电流检测模块包括用于检测电流大小的第二电流检测芯片。
进一步地，所述第二电流检测模块还包括第二电流放大器，所述第二电流放大器用于对测量井下石油测井仪器的供电接口的输出电流进行放大。
进一步地，还包括外壳和盖板，所述外壳内开设有用于容纳所述电路板的凹槽，所述电路板设置在所述凹槽内。
进一步地，还包括第一接头和第二接头，所述第一接头和第二接头分别设置在所述外壳的两端，且所述第一接头和第二接头均与所述电路板连接。
进一步地，还包括卡圈，所述卡圈设置在所述第二接头外侧，所述卡圈与所述外壳活动连接。
进一步地，所述外壳为圆柱形。
进一步地，所述第一接头为三针接头，所述第二接头为十针接头，且所述第二接头与所述卡圈连接。
进一步地，所述井下石油测井仪器的工作电流为1A-1.5A时，所述过载阈值为3A。
进一步地，所述井下石油测井仪器的工作电流为200mA-1A时，所述过载阈值为2A。
本发明的装置设置有单片机、主电路和备用电路。主电路中包括电流检测模块和MOS开关模块，通过电流检测模块测量井下石油测井仪器的供电接口的输出电流，通过单片机接收电流检测模块测量的电流信息，并在所述电流大于预设的过载阈值时控制所述MOS开关模块截止。当主电路出现故障失效时，单片机控制与主电路结构相同的备用电路工作，从而增加了装置的可靠性和稳定性。上述电路功能模块能在高温环境下(大于等于150℃)工作、且具备过流保护和自动恢复功能。
另外，本发明还设置了外壳和两个接口，将电路板设置在外壳内，使装置的稳定性更高，通用性更好，方便更换。
通过本发明的过流保护装置，石油测井仪器在井下钻井过程中，在系统工作电流突然增大时，能够及时断开电路，保护石油测井仪器，当电流恢复正常时，单片机又会自动控制MOS开关模块恢复导通，使电路正常供电，不需要人为更换保险丝，节省了人力物力成本的同时，极大地提高了石油测井效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明提供的装置的分解示意图；
图2是本发明的电路板的结构框图。
图中：1-外壳，2-第一接头，3-第二接头，4-电路板，41-第一电流检测模块，411-第二电路检测模块，42-单片机，43-第一MOS开关模块，431-第二MOS开关模块，44-电流检测芯片，45-电流放大器，5-盖板，6-卡圈，7-凹槽，8-井下石油测井仪器，81-供电接口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
请参见图1、图2，本发明实施例提供了一种具有备用电路的石油测井仪器保护装置，包括电路板4，所述电路板上设置有单片机42、主电路和备用电路，所述主电路包括第一电流检测模块41和第一MOS开关模块43，所述备用电路包括第二电流检测模块411和第二MOS开关模块431，
所述单片机42分别与所述第一电流检测模块41、第一MOS开关模块43、第二电流检测模块411和第二MOS开关模块431连接；
所述第一电流检测模块41和第二电流检测模块42分别与井下石油测井仪器8的供电接口81连接，均用于测量井下石油测井仪器8的供电接口81的输出电流；
所述第一MOS开关模块43和第二MOS开关模块431均连接在井下石油测井仪器8的供电输出电路中；
所述单片机42在所述主电路工作时控制所述备用电路处于开路状态，且所述单片机42在判定所述主电路失效时控制所述备用电路工作；
在所述主电路工作时，所述单片机42在接收到所述第一电流检测模块41测量的电流大于预设的过载阈值时控制所述第一MOS开关模块43截止。
进一步地，所述第一电流检测模块41包括用于检测电流大小的第一电流检测芯片44。
进一步地，所述第一电流检测模块41还包括电流放大器45，所述电流放大器45用于对测量井下石油测井仪器8的供电接口81的输出电流进行放大。
进一步地，所述第二电流检测模块包括用于检测电流大小的第二电流检测芯片。
进一步地，所述第二电流检测模块还包括第二电流放大器，所述第二电流放大器用于对测量井下石油测井仪器的供电接口的输出电流进行放大。
进一步地，还包括外壳1和盖板5，所述外壳1内开设有用于容纳所述电路板4的凹槽7，所述电路板4设置在所述凹槽7内。
进一步地，还包括第一接头2和第二接头3，所述第一接头2和第二接头3分别设置在所述外壳1的两端，且所述第一接头2和第二接头3均与所述电路板4连接。
进一步地，还包括卡圈6，所述卡圈6设置在所述第二接头3外侧，所述卡圈6与所述外壳1活动连接。
进一步地，所述外壳1为圆柱形。
进一步地，所述第一接头2为三针接头，所述第二接头3为十针接头，且所述第二接头3与所述卡圈6连接。
进一步地，所述井下石油测井仪器8的工作电流为1A-1.5A时，所述过载阈值为3A。
本发明的装置设置有单片机、主电路和备用电路。主电路中包括电流检测模块和MOS开关模块，通过电流检测模块测量井下石油测井仪器的供电接口的输出电流，通过单片机接收电流检测模块测量的电流信息，并在所述电流大于预设的过载阈值时控制所述MOS开关模块截止。当主电路出现故障失效时，单片机控制与主电路结构相同的备用电路工作，从而增加了装置的可靠性和稳定性。上述电路功能模块能在高温环境下(大于等于150℃)工作、且具备过流保护和自动恢复功能。
另外，本发明还设置了外壳和两个接口，将电路板设置在外壳内，使装置的稳定性更高，通用性更好，方便更换。
通过本发明的过流保护装置，石油测井仪器在井下钻井过程中，在系统工作电流突然增大时，能够及时断开电路，保护石油测井仪器，当电流恢复正常时，单片机又会自动控制MOS开关模块恢复导通，使电路正常供电，不需要人为更换保险丝，节省了人力物力成本的同时，极大地提高了石油测井效率。
实施例二：
请参见图1、图2，本发明实施例提供了一种具有备用电路的石油测井仪器保护装置，包括电路板4，所述电路板上设置有单片机42、主电路和备用电路，所述主电路包括第一电流检测模块41和第一MOS开关模块43，所述备用电路包括第二电流检测模块411和第二MOS开关模块431，
所述单片机42分别与所述第一电流检测模块41、第一MOS开关模块43、第二电流检测模块411和第二MOS开关模块431连接；
所述第一电流检测模块41和第二电流检测模块42分别与井下石油测井仪器8的供电接口81连接，均用于测量井下石油测井仪器8的供电接口81的输出电流；
所述第一MOS开关模块43和第二MOS开关模块431均连接在井下石油测井仪器8的供电输出电路中；
所述单片机42在所述主电路工作时控制所述备用电路处于开路状态，且所述单片机42在判定所述主电路失效时控制所述备用电路工作；
在所述主电路工作时，所述单片机42在接收到所述第一电流检测模块41测量的电流大于预设的过载阈值时控制所述第一MOS开关模块43截止。
进一步地，所述单片机42在预定时间后控制所述第一MOS开关模块43导通，再次接收第一电流检测模块41测量的电流信息，并判断再次接收的电流是否低于所述过载阈值，若是，则控制所述MOS开关模块43导通，若否，则控制所述MOS开关模块43截止。
进一步地，所述单片机42在判定所述第一电流检测模块41失效或所述第一MOS开关模块43失效时，控制所述第二MOS开关模块431导通，在接收到所述第二电流检测模块411测量的电流大于预设的过载阈值时控制所述第二MOS开关模块431截止。
进一步地，所述第一电流检测模块41包括用于检测电流大小的第一电流检测芯片44。
进一步地，所述第一电流检测模块41还包括电流放大器45，所述电流放大器45用于对测量井下石油测井仪器8的供电接口81的输出电流进行放大。
进一步地，所述第二电流检测模块包括用于检测电流大小的第二电流检测芯片。
进一步地，所述第二电流检测模块还包括第二电流放大器，所述第二电流放大器用于对测量井下石油测井仪器的供电接口的输出电流进行放大。
进一步地，还包括外壳1和盖板5，所述外壳1内开设有用于容纳所述电路板4的凹槽7，所述电路板4设置在所述凹槽7内。
进一步地，还包括第一接头2和第二接头3，所述第一接头2和第二接头3分别设置在所述外壳1的两端，且所述第一接头2和第二接头3均与所述电路板4连接。
进一步地，还包括卡圈6，所述卡圈6设置在所述第二接头3外侧，所述卡圈6与所述外壳1活动连接。
进一步地，所述外壳1为圆柱形。
进一步地，所述第一接头2为三针接头，所述第二接头3为十针接头，且所述第二接头3与所述卡圈6连接。
进一步地，所述井下石油测井仪器8的工作电流为1A-1.5A时，所述过载阈值为3A。
本发明的装置设置有单片机、主电路和备用电路。主电路中包括电流检测模块和MOS开关模块，通过电流检测模块测量井下石油测井仪器的供电接口的输出电流，通过单片机接收电流检测模块测量的电流信息，并在所述电流大于预设的过载阈值时控制所述MOS开关模块截止。当主电路出现故障失效时，单片机控制与主电路结构相同的备用电路工作，从而增加了装置的可靠性和稳定性。上述电路功能模块能在高温环境下(大于等于150℃)工作、且具备过流保护和自动恢复功能。
另外，本发明还设置了外壳和两个接口，将电路板设置在外壳内，使装置的稳定性更高，通用性更好，方便更换。
通过本发明的过流保护装置，石油测井仪器在井下钻井过程中，在系统工作电流突然增大时，能够及时断开电路，保护石油测井仪器，当电流恢复正常时，单片机又会自动控制MOS开关模块恢复导通，使电路正常供电，不需要人为更换保险丝，节省了人力物力成本的同时，极大地提高了石油测井效率。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.具有备用电路的石油测井仪器保护装置，其特征在于，包括电路板(4)，所述电路板上设置有单片机(42)、主电路和备用电路，所述主电路包括第一电流检测模块(41)和第一MOS开关模块(43)，所述备用电路包括第二电流检测模块(411)和第二MOS开关模块(431)，
所述单片机(42)分别与所述第一电流检测模块(41)、第一MOS开关模块(43)、第二电流检测模块(411)和第二MOS开关模块(431)连接；
所述第一电流检测模块(41)和第二电流检测模块(42)分别与井下石油测井仪器(8)的供电接口(81)连接，均用于测量井下石油测井仪器(8)的供电接口(81)的输出电流；
所述第一MOS开关模块(43)和第二MOS开关模块(431)均连接在井下石油测井仪器(8)的供电输出电路中；
所述单片机(42)在所述主电路工作时控制所述备用电路处于开路状态，且所述单片机(42)在判定所述主电路失效时控制所述备用电路工作；
在所述主电路工作时，所述单片机(42)在接收到所述第一电流检测模块(41)测量的电流大于预设的过载阈值时控制所述第一MOS开关模块(43)截止。
2.根据权利要求1所述的具有备用电路的石油测井仪器保护装置，其特征在于，所述单片机(42)在预定时间后控制所述第一MOS开关模块(43)导通，再次接收第一电流检测模块(41)测量的电流信息，并判断再次接收的电流是否低于所述过载阈值，若是，则控制所述MOS开关模块(43)导通，若否，则控制所述MOS开关模块(43)截止。
3.根据权利要求1所述的具有备用电路的石油测井仪器保护装置，其特征在于，所述单片机(42)在判定所述第一电流检测模块(41)失效或所述第一MOS开关模块(43)失效时，控制所述第二MOS开关模块(431)导通，在接收到所述第二电流检测模块(411)测量的电流大于预设的过载阈值时控制所述第二MOS开关模块(431)截止。
4.根据权利要求1所述的具有备用电路的石油测井仪器保护装置，其特征在于，还包括外壳(1)和盖板(5)，所述外壳(1)内开设有用于容纳所述电路板(4)的凹槽(7)，所述电路板(4)设置在所述凹槽(7)内。
5.根据权利要求4所述的具有备用电路的石油测井仪器保护装置，其特征在于，还包括第一接头(2)和第二接头(3)，所述第一接头(2)和第二接头(3)分别设置在所述外壳(1)的两端，且所述第一接头(2)和第二接头(3)均与所述电路板(4)连接。
6.根据权利要求5所述的具有备用电路的石油测井仪器保护装置，其特征在于，还包括卡圈(6)，所述卡圈(6)设置在所述第二接头(3)外侧，所述卡圈(6)与所述外壳(1)活动连接。
7.根据权利要求1所述的具有备用电路的石油测井仪器保护装置，其特征在于，所述第一电流检测模块(41)包括用于检测电流大小的第一电流检测芯片(44)。
8.根据权利要求1所述的具有备用电路的石油测井仪器保护装置，其特征在于，所述第一电流检测模块(41)还包括电流放大器(45)，所述电流放大器(45)用于对测量井下石油测井仪器(8)的供电接口(81)的输出电流进行放大。
9.根据权利要求4所述的具有备用电路的石油测井仪器保护装置，其特征在于，所述外壳(1)为圆柱形。
10.根据权利要求6所述的具有备用电路的石油测井仪器保护装置，其特征在于，所述第一接头(2)为三针接头，所述第二接头(3)为十针接头，且所述第二接头(3)与所述卡圈(6)连接。
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