CN110535229B - 一种双电源的随钻测量mwd管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种双电源MWD管理系统，系统包括：中央控制单元，电池电源控制模块，总线电子开关，电子开关控制电路以及总线一级电源转换单元，总线二级电源转换单元，进而解决了在所在钻铤时，大电流产生的磁场会对MWD的磁通门传感器的测量精度产生影响，同时也防止在钻具组合挂接马达钻进的时候，开泵时钻具在马达的带动下做高速转动，旋转和振动干扰叠加，测斜数据精度受到影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种随钻测量工具，具体涉及一种旋转导向用双电源管理随钻测量MWD防电磁干扰的方法和系统。
背景技术
目前在石油钻井随钻测控领域，井下工具短节间采用单总线通讯方式的应用越来越多，这种方式采用单根总线即传输信号又传输电能，工具结构简单、拆装方便，钻具组合灵活。这种方式以导电的钻铤作为电源负极，以贯穿钻铤的导线作为电源正极和信号的载体，在钻铤短节间以带密封的导电环相连接。
目前在旋转导向系统中也大多采用单总线的通讯方式，但是由于旋转导向液压单元功耗大，总线电流也大，当大电流自发电机向下流过MWD所在钻铤时，大电流产生的磁场会对MWD的磁通门传感器的测量精度有一定影响。为了消除这种影响，像贝克休斯等一些公司在MWD中的总线上安装有电子开关，MWD进行测斜的时候，断开电子开关，停止向旋转导向、电阻率等工具供电。但是在钻具组合挂接马达钻进的时候，开泵时钻具在马达的带动下做高速转动，旋转和振动干扰叠加，测斜数据精度同样受影响。
发明内容
本发明针对现有技术中对于测量中存在的精度受到电磁干扰影响的问题，提出了一种双电源的随钻测量MWD管理系统。
所述双电源的随钻测量MWD管理系统，其特征在于：所述系统包括：中央控制单元，电池电源控制模块，总线电子开关，电子开关控制电路以及总线一级电源转换单元，总线二级转换单元；
电池电源控制模块通过一个单向导通器件分别与探管传感器，总线一级电电源转换单元和总线二级转换单元连接；所述电池电源控制模块可外接电池；总线一级电源转换单元与外接发电机电源连接；
所述总线电子开关由电子开关控制电路控制开闭以控制总线的输入和输出；总线电子开关，探管传感器，电池电源控制模块及总线二级转换单元分别与中央控制单元连接；
当旋转导向井下钻具不配接马达时，电池电源控制模块不连接电池，井下工具由井下发电机供电；
开泵后，发电机发出的交流电转换为直流电后通过单总线向井下工具传输，同时总线一级电源转换单元将发电机电源进行转换后供给总线二级电源转换单元，同时给探管传感器供电；
当旋转导向井下钻具配接马达时，电池电源控制模块连接电池；电池供电由上一次发电机供电激活，开泵后发电机供电时，由中央控制单元控制电池电源控制模块为中央控制单元和探管传感器供电，但是此时由于总线一级电源转换单元输出的电压高于电池输出的电压，所以电池并不实际上给中央控制单元和探管传感器提供电源；停泵后，总线一级电源转换单元的电压低于电池电压，则由电池为中央控制单元和探管传感器供电。
进一步包括，
当旋转导向井下钻具不配接马达，在给探管传感器供电后，进一步包括：
各个短节完成总线应答后，总线主控单元向中央控制单元发出指令，中央控制单元控制总线电子开关控制电路以断开电子开关，此时进行井眼轨迹测量；测斜完成后，总线主控单元向中央控制单元发出指令，中央控制单元控制总线电子开关控制电路闭合电子开关，井下工具进行下一步测量或上传工作。
进一步包括，当旋转导向井下钻具配接马达时，电池为中央控制单元和探管传感器供电后，进一步包括：中央控制单元开始启动计时，探管传感器每隔预定时间测量一次井眼轨迹参数，存储至中央控制单元的存储器中并置位标志位。中央控制单元在预定计时到达后，结束存储，控制电池电源控制模块关断电池供电。
进一步包括：
当再次开泵由发电机供电时，待各个短节完成总线应答后，中央控制单元3将存储器中的最新一组井眼轨迹参数和标志位传输给总线主控单元，此时总线主控单元将不对电子开关进行断开控制，并清零标志位，然后将参数统一进行上传操作。
所述预定测量时间可以设置为每隔500ms，所说预定计时可以为1分钟。
其中的单向导通器件是二极管或MOS管或单片机。
所述电子开关和电子开关控制控制电路集成为一个单元，所述总线一级转换单元和所述总线二级转换单元集成为一个单元。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为双电源的随钻测量MWD管理系统
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
本申请针对现有技术中对于指令的传输的速率和抗干扰性差等问题，提出了一种用于钻井系统的数据传输方法和系统。
实施例1
本发明为了使旋转导向系统能配接马达进行钻井施工，为MWD工具设计电池供电功能，进行停泵测斜；而在不挂接马达的时候开泵后将电子开关断开进行测斜。配置发电机供电和电池供电两种模式，并进行电源管理。
本发明电路部分包括中央控制单元3、电池电源控制模块1、总线电子开关6、电子开关控制电路7、总线一级电源转换单元4、总线二级电源转换单元5、探管传感器2组成。
当旋转导向井下钻具不配接马达时，MWD可不连接电池，此时井下工具由井下涡轮发电机供电。开泵后，涡轮发电机发出的交流电转换为直流电后通过单总线向井下工具传输，总线一级电源转换单元4将电源进行转换后供给总线二级电源转换单元5，同时给探管传感器2供电。等各个短节完成总线应答后，总线主控单元向MWD中央控制单元3发出指令，中央控制单元3控制总线电子开关控制电路7断开电子开关6，此时可进行井眼轨迹测量，此过程需要30s(时间可设定)完成。测斜完成后，总线主控单元向MWD中央控制单元3发出指令，中央控制单元3控制总线电子开关控制电路7闭合电子开关6，井下工具可进行下步测量或上传工作。
当旋转导向井下钻具配接马达时，MWD需要连接电池供电。电池供电需要由上一次发电机供电激活，即开泵后发电机供电时，由中央控制单元3控制电池电源控制模块1为中央控制单元3和探管传感器2供电，但是此时由于总线一级电源转换单元4输出的电压高于电池输出的电压，所以电池并不实际上给中央控制单元3和探管传感器2提供电源。停泵后，总线一级电源转换单元4的电压低于电池电压，则由电池为中央控制单元3和探管传感器2供电；同时中央控制单元3开始启动计时，探管传感器2每隔500ms测量一次井眼轨迹参数，存储至中央控制单元3的存储器中并置位标志位。中央控制单元3计时1分钟(时间可设定)结束后，控制电池电源控制模块1关断电池供电。
当再次开泵由发电机供电时，等各个短节完成总线应答后，中央控制单元3将存储器中的最新一组井眼轨迹参数和标志位传输给总线主控单元，此时总线主控单元将不对电子开关进行断开控制，并清零标志位，然后将参数统一进行上传操作。
同时也可以知道本发明的方法能够通过计算机软件或硬件予以实施，通过计算存储介质等存储相应的指令，通过处理器执行的方式，也能够实现本发明的方法。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (7)
1.一种双电源的随钻测量MWD管理系统，其特征在于：所述系统包括：中央控制单元，电池电源控制模块，总线电子开关，电子开关控制电路以及总线一级电源转换单元，总线二级电源转换单元，探管传感器；
电池电源控制模块通过一个单向导通器件分别与探管传感器，总线一级电源转换单元和总线二级电源转换单元连接；所述电池电源控制模块可外接电池；总线一级电源转换单元与外接发电机电源连接；
所述总线电子开关由电子开关控制电路控制开闭以控制总线的输入和输出；总线电子开关，探管传感器，电池电源控制模块及总线二级电源转换单元分别与中央控制单元连接；
当旋转导向井下钻具不配接马达时，电池电源控制模块不连接电池，井下工具由井下发电机供电；
开泵后，发电机发出的交流电转换为直流电后通过单总线向井下工具传输，同时总线一级电源转换单元将发电机电源进行转换后供给总线二级电源转换单元，同时给探管传感器供电；
当旋转导向井下钻具配接马达时，电池电源控制模块连接电池；电池供电由上一次发电机供电激活，开泵后发电机供电时，由中央控制单元控制电池电源控制模块为中央控制单元和探管传感器供电，但是此时由于总线一级电源转换单元输出的电压高于电池输出的电压，所以电池并不实际上给中央控制单元和探管传感器提供电源；停泵后，总线一级电源转换单元的电压低于电池电压，则由电池为中央控制单元和探管传感器供电。
2.如权利要求1所述的双电源的随钻测量MWD管理系统，其特征还在于：
当旋转导向井下钻具不配接马达，在给探管传感器供电后，进一步包括：
各个短节完成总线应答后，总线主控单元向中央控制单元发出指令，中央控制单元控制总线电子开关控制电路以断开电子开关，此时进行井眼轨迹测量；测斜完成后，总线主控单元向中央控制单元发出指令，中央控制单元控制总线电子开关控制电路闭合电子开关，井下工具进行下一步测量或上传工作。
3.如权利要求2所述的双电源的随钻测量MWD管理系统，其特征还在于：当旋转导向井下钻具配接马达时，电池为中央控制单元和探管传感器供电后，进一步包括：中央控制单元开始启动计时，探管传感器每隔预定时间测量一次井眼轨迹参数，存储至中央控制单元的存储器中并置位标志位；中央控制单元在预定计时到达后，结束存储，控制电池电源控制模块关断电池供电。
4.如权利要求2-3任一所述的双电源的随钻测量MWD管理系统，其进一步包括：
当再次开泵由发电机供电时，待各个短节完成总线应答后，中央控制单元将存储器中的最新一组井眼轨迹参数和标志位传输给总线主控单元，此时总线主控单元将不对电子开关进行断开控制，并清零标志位，然后将参数统一进行上传操作。
5.如权利要求3所述的双电源的随钻测量MWD管理系统，所述预定测量时间设置为每隔500ms，所说预定计时为1分钟。
6.如权利要求1-3任一项所述的双电源的随钻测量MWD管理系统，其中的单向导通器件是二极管或MOS管或单片机。
7.如权利要求1-3任一项所述的双电源的随钻测量MWD管理系统，所述电子开关和电子开关控制电路集成为一个单元，所述总线一级转换单元和所述总线二级转换单元集成为一个单元。
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