CN112271345A - 一种带有散热系统的测井仪充电电源及其工作方法 - Google Patents

一种带有散热系统的测井仪充电电源及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带有散热系统的测井仪充电电源及其工作方法，使用可充电电池代替一次性电池，同时设置有控制系统，控制电池短节进行合理的充、放电过程，在没有测井任务时将多余电能释放，即可消除安全隐患。电池短节上安装有温度传感器，当温度传感器感知到温度超限后，控制系统控制循环气泵运行，当温度低于某一温度后，控制电路控制循环气泵停止运行。本发明的充电电源既保留了充电电池可重复利用的优势，又能降低充电电池周围的环境温度，保证电池的正常运行。从而极大的降低了废旧电池的产生速度，有效降低电池的生产成本，同时有效解决了环境污染的问题。

Description

一种带有散热系统的测井仪充电电源及其工作方法
技术领域
本发明属于石油测井领域，涉及一种带有散热系统的测井仪充电电源及其工作方法。
背景技术
石油开采领域存在某些非常规油井(如水平井等)，随着开采技术发展，这类非常规油井数量快速增长，其中存在大量无法通过重力将测井仪器下放到目的层位的油井，必须通过钻杆等方式将仪器下放到目的层，这时可采用存储式测井技术，不使用电缆，而将测井数据暂时存储在井下仪器内部，同时使用电池为井下仪器供电。
目前存储式测井仪使用的电源为高温一次性电池，这种电源存在以下缺点：1)电池无法重复使用，为保证测井成功率，每次测井必须更换新电池，电池利用率低、测井成本高；2)大量产生废电池对环境造成极大污染；3)一次性电池含有大量电能，无论是新电池或废电池中都存储有大量电能，在保存和运输过程中都存在安全隐患。而现有投入商业运用的充电电池通常耐温不高，一般不超过80°，而目前常用的存储式测井仪温度指标可达到175°，即现有的充电电池无法直接与存储式测井仪配套使用。因此，亟需发展一种新的测井仪充电电源以解决这些问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中，测井仪充电电源因无法重复使用导致的测井成本高、环境污染和安全隐患的缺点，提供一种带有散热系统的测井仪充电电源及其工作方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种带有散热系统的测井仪充电电源，包括承压外壳及安装在承压外壳内部的电源主体；
所述电源主体包括电池短节、温度传感器、循环气泵和控制系统，所述电池短节包括若干个电连接的充电电池和电量监测装置；
所述温度传感器安装在电池短节上；
所述循环气泵通过循环管路连接在电池短节的外侧壁上；
控制系统分别与电量监测装置、温度传感器和循环气泵电连接。
优选地，所述循环管路包括进气管、导热气管和出气管，电池短节、进气管、循环气泵、导热气管、出气管和电池短节依次连接，构成循环散热回路。
优选地，所述进气管和出气管上均安装有电磁阀，电磁阀与控制系统电连接。
优选地，所述导热气管的内部安装有冷却剂，冷却剂为能够循环使用的化学试剂。
优选地，所述电池短节、温度传感器及控制系统均设有两个，分别安装在承压外壳内部的两端；循环气泵固定在承压外壳内部的中心。
优选地，所述承压外壳的两端分别设有两个用于为电源主体提供电气接口的电路插头。
优选地，所述承压外壳内部的两端分别设有两个定位体，用于对电池短节进行固定。
优选地，所述电池短节还包括金属骨架，若干个充电电池安装在金属骨架上。
优选地，所述承压外壳由保温材料制备而成。
一种测井仪充电电源的工作方法，包括如下步骤：
S1：将测井仪器通过测井电缆与测井仪充电电源连接，之后对电池短节进行充电，电量监测装置将电池短节的电量数据传输至控制系统，控制系统在电池短节充电完成后，提示停止充电；
S2：充电完成后开始测井，此时，电池短节放热时，温度传感器读取电池短节的温度，并将温度数据传输给控制系统，控制系统接收到温度传感器的数据，进行数据分析，温度过高时，控制循环气泵启动，循环气泵通过循环管路吸取电池短节中的热气，并将循环后的冷气排入电池短节中；
S3：工测井结束，通过电量监测装置和控制系统对电池短节进行放电。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种带有散热系统的测井仪充电电源，使用可充电电池代替一次性电池，重复利用可达到1000次以上，从而极大的降低了测井成本，并几乎完全消除环境污染问题，同时设置有控制系统，控制系统通过电量监测装置对电池短节进行合理的充、放电过程，在没有测井任务时将多余电能释放，即可消除安全隐患。电池短节上安装有温度传感器，当温度传感器感知到温度超限后，控制系统控制循环气泵运行，当温度低于某一温度后，控制电路控制循环气泵停止运行。本发明装置实现了对电池短节的有效散热，使得本发明的充电电源既保留充电电池可重复利用的优势，又能降低充电电池周围的环境温度，保证电池的正常运行。从而极大的降低了废旧电池的产生速度，有效降低电池的生产成本，同时有效解决了环境污染的问题。
进一步地，进气管、出气管分别安装有电磁阀，电磁阀由控制系统控制，控制系统根据温度传感器的数据管理电磁阀的开关，当温度超过设定值时，电磁阀导通，当温度低于设定值时，电磁阀关闭。
进一步地，循环气泵通过进气管吸入电池短节中热气，热气通过金属导热气管降温后进入循环气泵并从出气管将冷气排入电池短节中，保证电池短节正常工作温度。
进一步地，承压壳体由保温材料制备而成，能够保证电源主体不受井下高温、高压等外界环境影响，同时有利于降低电源的环境温度。
进一步地，电池短节由可充电电池组及导热金属骨架组成，若干个充电电池安装固定在金属骨架上，金属骨架为电池组提供散热和固定支撑的作用，充电电池可重复充电使用。
进一步地，冷却剂为强储冷物质，通过散热/冷却剂为电池组提供冷气同时将热气吸除，以保证电池正常工作温度。
本发明公开了一种测井仪充电电源工作方法，是基于上述测井仪充电电源进行的，该方法通过控制系统控制电池有效充放电和及时散热，方法简单易行，因电池可充电，显著降低了测井成本，且有效避免了一次性废旧电池造成的环境污染问题。
附图说明
图1为本发明的一种带有散热系统的测井仪充电电源结构示意图；
图2为电池短节的结构图；
图3为本发明一种带有散热系统的测井仪充电电源的俯视图。
其中：1-电路公插头；2-定位螺钉；3-电路母插头；4-定位体；5-电池短节；6-出气管；7-承压外壳；8-温度传感器；9-进气管；10-分隔体；11-控制系统；12-定位块；13-循环气泵；14-导热外壳；15-冷却剂；16-电磁阀；17-导热气管。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
实施例1
一种带有散热系统的测井仪充电电源，参见图1，包括：承压外壳7及安装在承压外壳7内部的电源主体，电源主体包括电池短节5、温度传感器8、循环气泵13和控制系统11；
电源主体的储能元件为电池短节5，参见图2和图3，电池短节5由若干个可充电电池及金属骨架组成，可充电电池通过定位体4安装在金属骨架上，金属骨架起到支撑及散热功能，电池短节5整体可重复充电使用；电池短节5上安装有温度传感器8，可探测电池短节5周围的环境温度，并将温度数据传输到控制系统11；
控制系统11的主要功能包括：a)读取温度传感器8的温度数据；b)当温度上升到设定值后，控制循环气泵13运行，当温度低于某一设定温度值后，控制循环气泵13停止运行；c)进气管、出气管分别安装有电磁阀16，电磁阀16由控制系统11控制，控制系统11根据温度传感器8的数据管理电磁阀16的开关，当温度超过设定值时，电磁阀16导通，当温度低于设定值时，电磁阀16关闭；d)对电池短节5进行充、放电管理，需要测井时，仪器连接测井电缆，通过控制系统11为电池组充电，测井完成、仪器储藏或仪器运输时，通过控制系统11为电池组放电，降低电池组储能，保证安全。电池短节5中设有电量监测装置，用于对充电电池的电量进行测定并将电量结果传输至控制系统11。
所述循环气泵13安装在承压外壳7内的中部，通过循环管路与电池短节5连接，循环气泵13与控制系统11电连接。
实施例2
本实施例与实施例1之间的区别在于：
循环气泵13通过进气管9吸入电池短节5中的热气，热气通过导热气管17降温后通过循环气泵13，并从出气管6将冷气排入电池短节5中，保证电池短节5的正常工作。金属导热外壳14内安装有冷却剂15，冷却剂15采用强储冷物质，循环气泵13通过进气管9将电池短节5中的热气吸走，热气通过冷却剂15冷却后在通过出气管6将冷气输送到电池短节5，如此循环保证电池短节5始终处于正常工作温度。
实施例3
本实施例与实施例1之间的区别在于：
电池短节5和循环气泵13通过分隔体10分开，同时循环气泵13利用定位块12固定在承压外壳7的内部中心。
实施例4
本实施例与实施例1之间的区别在于：
电池短节5、温度传感器8及控制系统11均设有两个，分别安装在承压外壳7内部的两端，循环气泵13的电池短节5通过电路公插头1和电路母插头3实现为测井仪器的供电和电池短节5的充放电。
实施例5
本实施例与实施例1之间的区别在于：
承压外壳7内部的两端分别通过定位螺钉2固定有两个定位体4，定位体4用于对两侧的电池短节5进行固定。
分隔体12置于电池组与冷却剂之间，为圆型挡板，由非导热材料制成，阻隔热量传输。
需要说明的是，所述定位体和金属骨架形状和大小可调，以使其能够用于所有的测井环境中。
测井仪充电电源的工作方法，包括如下步骤：
S1：将测井仪器通过测井电缆与测井仪充电电源连接，之后对电池短节5进行充电，电量监测装置将电池短节5的电量数据传输至控制系统11，控制系统11在电池短节5充电完成后，提示停止充电；
S2：充电完成后开始测井，此时，电池短节5放热时，温度传感器8读取电池短节5的温度，并将温度数据传输给控制系统11，控制系统11接收到温度传感器8的数据，进行数据分析，温度过高时，控制循环气泵13启动，循环气泵13通过循环管路吸取电池短节5中的热气，并将循环后的冷气排入电池短节5中；
S3：工测井结束，通过电量监测装置和控制系统11对电池短节5进行放电。
综上所述，本发明利用循环气泵驱动气体在承压外壳7的内部进行循环，通过进气口从电池短节5吸入热气，热气通过冷却后通过出气口进入电池短节，保证电池短节内部温度小于55℃，本发明的充电电源能够持续工作60小时以上。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带有散热系统的测井仪充电电源，其特征在于，包括承压外壳(7)及安装在承压外壳(7)内部的电源主体；
所述电源主体包括电池短节(5)、温度传感器(8)、循环气泵(13)和控制系统(11)，所述电池短节(5)包括若干个电连接的充电电池和电量监测装置；
所述温度传感器(8)安装在电池短节(5)上；
所述循环气泵(13)通过循环管路连接在电池短节(5)的外侧壁上；
控制系统(11)分别与电量监测装置、温度传感器(8)和循环气泵(13)电连接。
2.根据权利要求1所述的测井仪充电电源，其特征在于，所述循环管路包括进气管(9)、导热气管(17)和出气管(6)，电池短节(5)、进气管(9)、循环气泵(13)、导热气管(17)、出气管(6)和电池短节(5)依次连接，构成循环散热回路。
3.根据权利要求2所述的测井仪充电电源，其特征在于，所述进气管(9)和出气管(6)上均安装有电磁阀(16)，电磁阀(16)与控制系统(11)电连接。
4.根据权利要求2所述的测井仪充电电源，其特征在于，所述导热气管(17)的内部安装有冷却剂(15)，冷却剂(15)为能够循环使用的化学试剂。
5.根据权利要求1所述的测井仪充电电源，其特征在于，所述电池短节(5)、温度传感器(8)及控制系统(11)均设有两个，分别安装在承压外壳(7)内部的两端；循环气泵(13)固定在承压外壳(7)内部的中心。
6.根据权利要求1所述的测井仪充电电源，其特征在于，所述承压外壳(7)的两端分别设有两个用于为电源主体提供电气接口的电路插头。
7.根据权利要求1所述的测井仪充电电源，其特征在于，所述承压外壳(7)内部的两端分别设有两个定位体(4)，用于对电池短节(5)进行固定。
8.根据权利要求1所述的测井仪充电电源，其特征在于，所述电池短节(5)还包括金属骨架，若干个充电电池安装在金属骨架上。
9.根据权利要求1所述的测井仪充电电源，其特征在于，所述承压外壳(7)由保温材料制备而成。
10.一种基于权利要求1～9任意一项所述的测井仪充电电源的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将测井仪器通过测井电缆与测井仪充电电源连接，之后对电池短节(5)进行充电，电量监测装置将电池短节(5)的电量数据传输至控制系统(11)，控制系统(11)在电池短节(5)充电完成后，提示停止充电；
S2：充电完成后开始测井，此时，电池短节(5)放热时，温度传感器(8)读取电池短节(5)的温度，并将温度数据传输给控制系统(11)，控制系统(11)接收到温度传感器(8)的数据，进行数据分析，温度过高时，控制循环气泵(13)启动，循环气泵(13)通过循环管路吸取电池短节(5)中的热气，并将循环后的冷气排入电池短节(5)中；
S3：工测井结束，通过电量监测装置和控制系统(11)对电池短节(5)进行放电。
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