CN102790545A

CN102790545A - 一种实现测井仪器双极性供电的方法及其供电***

Info

Publication number: CN102790545A
Application number: CN2012102714011A
Authority: CN
Inventors: 薛永华; 王宗锐; 马辉; 张保兴; 袁方
Original assignee: Xian Sitan Apparatus Co Ltd
Current assignee: Xian Sitan Apparatus Co Ltd
Priority date: 2012-08-01
Filing date: 2012-08-01
Publication date: 2012-11-21

Abstract

本发明提供了一种实现测井仪器双极性供电的方法及其供电***。该实现测井仪器双极性供电的方法，包括以下环节：地面提供正、负两路电源，共同输入由功率场效应管构建的半H桥电路；控制器输出控制信号，该控制信号采用占空比和频率可调的脉冲波形；经逻辑门电路将控制信号传送至用以驱动所述功率场效应管的驱动单元；驱动单元驱动半H桥电路中的功率场效应管，将所述两路电源变换为所需的正、负两路脉冲电压送至相应的井下负载。本发明能够简单有效、稳定地实现正负脉冲电压供电，满足实际井下设备的综合需求。

Description

一种实现测井仪器双极性供电的方法及其供电***

技术领域

本发明涉及一种脉冲形式的双极性供电方法及其供电***。

背景技术

随着油田的开发逐渐进入到中后期，剩余油监测是各油田进行高产稳产的重要手段。在石油测井这类特殊行业中，由于测井情况复杂，有的井下仪器不光需要正向供电，对于有些电磁泵***还需要负脉冲形式的供电方式。目前，能够透过钢质套管去测量油井周围地层电阻率的过套管电阻率测井仪是进行剩余油监测的主要仪器，过套管电阻率测井仪由于需要特殊的机构将电极系扎入到套管壁上进行测量，所以电极和套管的接触情况将直接影响测量结果，目前过套管电阻率测井仪大都采用液压推靠方式，动力装置来自于电磁铁，电磁铁的驱动需要提供负脉冲电压，而井下仪器供电需要正电压；现有供电***无法简单有效、稳定地实现正负脉冲电压供电。

发明内容

为解决现有供电***存在的缺陷，本发明提供一种实现测井仪器双极性供电的方法，并采用简明的供电***（电路），稳定可靠地实现两种极性电压的供电输出。

本发明的基本技术方案如下：

一种实现测井仪器双极性供电的方法，包括以下环节：

地面提供正、负两路电源，共同输入由功率场效应管构建的半H桥电路；

控制器输出控制信号，该控制信号采用占空比和频率可调的脉冲波形；经逻辑门电路将控制信号传送至用以驱动所述功率场效应管的驱动单元；

驱动单元驱动半H桥电路中的功率场效应管，将所述两路电源变换为所需的正、负两路脉冲电压送至相应的井下负载。

基于上述基本技术方案，本发明还可以作如下优化：

上述正、负两路电源采用直流电源；或者上述正、负两路电源采用交流电源，电源输入至半H桥电路之前先经过整流处理。

取输出的所述正、负两路脉冲电压作为两路反馈信号送至所述控制器，构成反馈调节环节。

在功率场效应管的后级加有滤波和吸收电路，从而消除来自井下负载的尖峰脉冲。

地面的上位机通过软件对上述控制器输出的脉冲波形的占空比和频率进行调节。

两路反馈信号送至所述控制器，还进行采样转换，实时发送至地面的上位机监控软件，使不同极性下消耗的电压和电流在上位机监控软件中显示。

上述控制器优选采用单片机。

根据以上实现测井仪器双极性供电的方法，本发明还设计了一种双极性供电***。该供电***包括变换部分和控制部分，其中，变换部分包括由地面提供的正、负两路电源和由功率场效应管构建的半H桥电路，正、负两路电源的两个极性输出端对应接入半H桥电路；控制部分包括依次连接的控制器、逻辑门电路和驱动单元，驱动单元的输出端连接至半H桥电路中的功率场效应管，半H桥电路的正脉冲电压输出端、负脉冲电压输出端分别接至相应的井下负载；

所述正、负两路电源采用直流电源；或者所述正、负两路电源采用交流电源，则电源输出端均经过整流电路对应接入半H桥电路。

基于上述供电***的基本技术方案，还可以作如下优化：

自所述正脉冲电压输出端、负脉冲电压输出端分别引出反馈信号，接入控制器的反馈输入端，构成反馈调节环节。

在地面还设置有上位机，上位机的指令输出端连接至控制器的输入端，用以对控制器输出的脉冲波形的占空比和频率进行调节；控制器中设置有采样转换模块，用以将反馈输入端接收的两路反馈信号采样转换后发送至地面的上位机。

本发明具有以下优点：

1.依照本发明的方法可搭建结构简明的供电***，能够简单有效、稳定地实现正负脉冲电压供电。

2.相比一般井下的直流供电方式，这种由地面提供脉冲形式的供电方法故障率低，即使出问题在地面就可方便解决，而且不会对井下仪器造成损坏。

3.输出正负脉冲电压大小可根据实际需要进行任意调节。

4.脉冲占空比和频率可在上位机软件中任意设定。

附图说明

图1为本发明的原理图。

其中：

1和2——地面提供的正、负两路电源；3——整流器；4——功率场效应管；5——驱动单元；6——逻辑门电路；7——微控制器；8和9——放大器电路；10——滤波和吸收电路。

具体实施方式

井下负载一部分为电磁铁，需要提供负脉冲驱动，另一部分为井下仪器，需要正脉冲供电，本发明提供正、负两路脉冲电源满足井下需求，所以本发明从整体上分为变换、控制、采集、处理四个个方面。基于本发明的实现测井仪器双极性供电的方法，设计的一例电路结构，如图1所示，变换部分包括由地面提供的两路正、负电源1和2、整流器3、功率场效应管4；控制部分包括微控制器7、逻辑门电路6和驱动单元5；采集部分包括放大器电路8和9；处理部分包括后级的滤波和吸收电路10。

地面提供的电源1和2可以是变压器直接输出的两路交流电压，也可以是两路直流电源，这时就不需要整流器。

微控制器7可以是单片机，也可以是其它控制器。微控制器主要提供所需的占空比和频率可任意调节的脉冲波形，为了更直观的看到正负电压以及井下负载所耗电流的大小，还对采样电压和电流进行模数转换，最后将结果发送到地面监控软件中显示。由于供电是脉冲形式的，会在回路中产生一定干扰，有可能使微控制器输出的波形发生紊乱，故在后级加入逻辑门电路，起到锁死输出的作用；然后通过驱动单元驱动功率场效应管工作，将地面提供的供电电源变换为所需的脉冲电压。

逻辑门电路6主要是为了防止脉冲变换电路对微控制器产生干扰，它将容易引起电路故障的控制端锁定在安全的逻辑工作状态。

驱动单元5为功率场效应管提供大的驱动电流，可以采用专用集成电路或者分立元件搭建，同时为了避免开关管由于频繁工作对控制电路产生噪声和扰动，驱动单元和控制电路最好相互隔离。

采用功率场效应管4构成半H桥电路，实现将供电电压转换为两路有极性的电源输出。由于供电负载在井下，为了实时监控井下仪器的工作状态，在电路中加入了由放大器8和9构成的反馈调节环节。

由于实际的测井环境十分复杂，电磁铁在井下工作受温度、压力等各种外界因素的影响，而且它本身还是脉冲形式工作的，会在电路回路中产生较高的尖峰脉冲，对井下仪器会有不利影响，所以最好在后级加上滤波和吸收电路10。

Claims

1.一种实现测井仪器双极性供电的方法，包括以下环节：

2.根据权利要求1所述的实现测井仪器双极性供电的方法，其特征在于：所述正、负两路电源采用直流电源；或者所述正、负两路电源采用交流电源，电源输入至半H桥电路之前先经过整流处理。

3.根据权利要求2所述的实现测井仪器双极性供电的方法，其特征在于：取输出的所述正、负两路脉冲电压作为两路反馈信号送至所述控制器，构成反馈调节环节。

4.根据权利要求3所述的实现测井仪器双极性供电的方法，其特征在于：在功率场效应管的后级加有滤波和吸收电路，从而消除来自井下负载的尖峰脉冲。

5.根据权利要求4所述的实现测井仪器双极性供电的方法，其特征在于：地面的上位机通过软件对所述控制器输出的脉冲波形的占空比和频率进行调节。

6.根据权利要求5所述的实现测井仪器双极性供电的方法，其特征在于：两路反馈信号送至所述控制器，还进行采样转换，实时发送至地面的上位机监控软件，使不同极性下消耗的电压和电流在上位机监控软件中显示。

7.基于权利要求1所述方法的一种供电***，包括变换部分和控制部分，其中，变换部分包括由地面提供的正、负两路电源和由功率场效应管构建的半H桥电路，正、负两路电源的两个极性输出端对应接入半H桥电路；控制部分包括依次连接的控制器、逻辑门电路和驱动单元，驱动单元的输出端连接至半H桥电路中的功率场效应管，半H桥电路的正脉冲电压输出端、负脉冲电压输出端分别接至相应的井下负载；

8.根据权利要求7所述的供电***，其特征在于：自所述正脉冲电压输出端、负脉冲电压输出端分别引出反馈信号，接入控制器的反馈输入端，构成反馈调节环节。

9.根据权利要求8所述的供电***，其特征在于：在功率场效应管的后级加有滤波和吸收电路，从而消除来自井下负载的尖峰脉冲。

10.根据权利要求9所述的供电***，其特征在于：在地面还设置有上位机，上位机的指令输出端连接至控制器的输入端，用以对控制器输出的脉冲波形的占空比和频率进行调节；控制器中设置有采样转换模块，用以将反馈输入端接收的两路反馈信号采样转换后发送至地面的上位机。