DRILOG随钻测井井下仪器系统总线接口设计

DRILOG随钻测井系统是中海油田服务股份有限公司(中海油服)在十二五期间研制。由于井下特殊的高温高压环境以及仪器之间特殊连接方式,仪器之间的互联需要采用一种单芯总线,该单芯总线除了用于供电外还用于传输信号,仪器的机械钻铤外壳相连作为系统地,实现供电信号复用。重点针对单芯TBUS(TOOL BUS)总线关键器件参数对总线带载能力的影响问题,分析并研究了关键器件参数设计选择方法。设计了一种供电和信号耦合的物理层接口,通过现场实验和300井次的作业测试,结果表明该物理接口设计能有效降低总线信号波形畸变,提升总线系统的带负载能力。

核磁测井仪器直流供电电源的控制研究

核磁仪器发射RF脉冲时需要大量的能量,仅仅通过地面系统直流电源直接供电是无法完成的,必须经过下井仪组合中的电容短节进行储能,利用电容短节中存储的能量向地层发射RF脉冲,并且利用发射间隔由地面直流电源对电容短节快速充电来来完成。为此,核磁测井除了对地面直流供电电源的输出电压、输出电流及程控反应速度有很高要求外,还要求直流电源控制系统必须具备“BOOST”功能,即在给核磁电容短节充电时,能够自动抬升地面直流电源的输出电压,实现对电容短节的快速充电,在电容充电到600Vdc或核磁停止发射时,自动将直流电源的输出电压降回到600Vdc,防止电容和发射模块超过工作电压被击穿。本文详细的介绍了直流电源“BOOST”功能控制机理。

基于UC3845反激式开关电源设计及其在测井仪的应用

文章介绍了基于电流型PWM控制器UC3845的反激式开关电源,论述了设计原理、参数计算及实例应用。基于该类开关电源具有输入电压范围较宽、结构简单、外围电路元器件少、输出电压稳定等优势,将设计实例应用于测井仪井下探管直流电源系统。实测表明设计的基于UC3845反激式开关电源输出稳定,±5 V电源输出纹波系数小于0.8%,±15 V电源输出纹波系数小于0.5%,能够满足测井仪井下探管对于直流电源的应用需求。

中子管离子源2 kV高压脉冲电源的研制

高压脉冲电源在电场杀菌、等离子体发生器、激光技术、中子测井等领域有广泛应用。其中,属于核测井技术的脉冲中子测井技术需使用特定的脉冲和测量时序,因此设计了应用于中子测井技术中的高压脉冲电源系统。该系统通过单端反激式逆变电路和半臂逆对称式倍压整流电路得到了稳定的直流高压,通过开关管串联的方式解决了MOSFET管耐压不够的问题,设计了斩波控制电路,实现了高压状态下的斩波功能。对系统进行了带负载实验,实现脉冲电压0~2 k V,频率500 Hz^10 k Hz连续可调,最小脉宽40μs的精确控制,多次实验结果验证了该方案的可行性。该电源具有功耗低、体积小、实验成本低等特点,基本满足了测井中子管中对离子源的供电需求。

井壁取心供电电源控制系统研究

针对海洋油田井壁取心装置的特点,基于16bit单片机SPMC75F2413A和芯片UC3875研制了一种深井中驱动双相感应交流电机地面供电电源驱动控制系统,该电源由AC/DC/AC-AC/DC/AC多环节功率变换单元构成,采用电流和电压的PI调节器闭环系统,实现从单相AC110V工频/低压至双相AC600～AC1200V变频/中压的变换。实验表明,该供电电源克服了传统的调压器加变压器的海洋油田测井线性电源的缺点,可以在海洋油田测井行业内推广应用。

油田测井装置深井电机地面供电方式的研究

针对油田测井装置的驱动液压泵电机的供电方式进行了研究,比较分析了6种供电方式的优缺点,提出一种最有应用前途的电机供电方式。该供电方式克服了传统的调压器加变压器的油田测井电源方式的诸多缺点,具有体积小、重量轻、电压调节方便、起动电流小、动态响应快和智能化程度高等优点。该电源由多个IGBT功率变换单元组成,经过AC/DC/AC—AC/DC/AC多个电压变换环节,实现从单相AC 110 V低压至双相AC 600～AC 1 200 V中压的变换。

油田测井装置深井电机地面供电方式的研究

针对油田测井装置,对其驱动液压泵电机的供电方式进行了研究,比较分析六种供电方式的优缺点,提出一种最有应用前途的电机供电方式。该供电方式克服了传统的"调压器加变压器"的油田测井电源方案的诸多缺点,具有体积小、重量轻、电压调节方便、起动电流小、动态响应快、智能化程度高等优点。该电源由多个IGBT功率变换单元组成,经过AC/DC/AC-AC/DC/AC多个电压变换环节,实现从单相AC110V低压至双相AC600-AC1200V中压的变换。

井场电源频率对变密度仪测井影响研究

文章就变密度仪在野外使用中 ,井场电源频率对测井信号的影响 ,通过三种典型情况 ,从理论上进行了分析 ,阐明了时序逻辑信号发生异常的原因 ,并对时序逻辑控制电路进行改进 ,改进后的电路在室内模拟检测和野外测井都证明采取的措施是有效的。

双路信号电源监测及故障记录装置研究

介绍了双路信号电源监测装置的工作原理、实现方法、主要功能与抗干扰措施。

基于GPRS/GSM技术的一体化积水监测装置

针对目前城市积水监测系统智能化程度较低的状况,设计了一种基于正弦式测量原理的城市积水自动监测传输装置。该装置采用一体化结构,将水位采集模块、电源模块、GPRS/GSM通信传输模块集成在一起,能够在各种恶劣条件下的安装、运行。该装置在城市道路积水监测、灌区水位与流量监测领域有较大的应用价值与市场前景。

随钻高效电源的管理系统优化设计

根据随钻仪器的工作特点,提供了一种对随钻电源进行管理的高效且易于实现的解决方案,该方案从工作方式上采用间歇供电,使得仪器在非工作状态时电能的消耗降到最低;在工作原理上,采用Buck型开关电源,使得电能的转化效率达到最大。而根据不同电源的需求指标,数字电源与模拟电源采用不同的芯片。对于数字电源,利用了TPS40200芯片设计简单的特点,并且在高温下可实现较大功率;对于模拟电源,利用了UC3842芯片适用性广泛的特点,在其后添加合适变压器,同时输出正负两路模拟电源。经过实际验证,该方式很大程度上提高了电能的利用效率和电池的工作时间,符合随钻高效电源的设计要求。

新型微电极测井仪器

介绍了一种新型的微电极测井仪。仪器采用自由式的供电方式;高温晶振产生仪器的工作频率以提高工作频率精度,减少温漂造成的误差;经过增益控制、功率放大及微电极供电信号直接输出;设计测量电路的前置放大器和系统增益,将微电位和微梯度的输出信号调整在3～3 500 mV范围内,其测量动态范围为0.2～200 Ω·m;仪器经加温实验和现场试验,工作频率温漂小于万分之六,信号输出温漂小。仪器可以与微球组合成一体,同时记录微电位、微梯度、微球电压、微球电流、井径、电阻率。

悬浮式测井中子发生器

井下中子发生器高压倍加电路采用中子管悬浮式供电 ,使高电场强度的空间范围缩小 ,高电场强度区间内单位距离的电压降减少了 1/ 3左右。在悬浮式系统中采用脉宽调制式气压自动控制 ,保证了中子发生器能在高温条件下稳定工作。

电法测井中的几种供电方法

文章介绍了几种型号的地面测井仪中不同的电法测井供电方法。从原理上分析其可行性，从实践上分析其实用性和优缺点，提出一种新的简便的电法供电方法。

新型稳压电源模块设计及其在物探测井设备中的应用

本文主要介绍宽范围高电压输入、低压差高电压输出的可调稳压电源模块(以下简称输出可调电源模块)和高转换效率的低压电源模块(以下简称电源转换模块)的设计特点、主要技术指标及其在物探测井设备中的应用。

随钻伽马测井探管节电降功耗控制方法与系统设计

针对煤矿井下随钻伽马测井系统孔中测井探管供电时长与钻孔作业施工周期不匹配的矛盾,研究并设计了基于孔中探管状态监测的节能降功耗控制方法与系统,对节能降功耗控制系统控制方法实施流程进行介绍。节能降功耗控制方法与系统作为对目前已有的煤矿井下随钻测量系统孔中探管几种供电方式缺点弥补,或结合现有供电方式进行联合使用,从而解决现有仪器因供电问题不能满足所有工况和工艺条件的问题。

瞬变电磁测井低压大功率发射电路设计

基于瞬变电磁法的过套管电阻率测井技术要求发射电路提供大功率发射信号,且发射信号能穿透套管。因此,必须在套管外侧建立电磁环境,然后测量地层二次场信号以获取电阻率信息。为满足大功率发射需求,分别选取大功率、低导通内阻的三极管和MOS管器件进行发射电路的设计,并接入放置在钢套管内的大功率发射线圈进行发射测试。发射电路中采用放电电阻对发射线圈存储的无用功进行功率消耗,放电电阻的存在使得在发射停止时刻发射线圈尖峰电压幅值非常大,因此试验中低压直流发射电源最大值为10 V。在信号发射过程中,随着发射电源电压幅值逐渐增加,发射过程线圈两端的电压值随之逐渐增加,使得发射功率也逐渐增加。通过试验,获得了发射线圈两端电压值和发射电源电压值的线性关系;验证了在低压发射电源条件下,通过提升三极管发射电路和MOS管发射电路的电源电压,实现大功率电磁信号的发射。

程控高压自然伽马测井仪设计

现有的自然伽马测井仪一般使用保温瓶技术满足高温环境下的应用,但保温瓶不能在井下长时间有效保温,在水平井等长时间测井环境下应用受限。提出一种通过筛选高温器件和引入程控高压机制实现自然伽马测井仪在175℃高温环境下连续10 h正常工作的设计方案。程控高压机制使得高压值可以通过程序实时调整,通过温度实验,得到该光电倍增管和晶体的温度校正图版,根据图版,井下自动调整高压值,保证伽马测井仪的耐温特性达到测井要求。该机制能保证仪器在高温高压环境下正常稳定地反映地层特性。

自适应液位电动脱气器的研制与应用

脱气器处于气测录井最前端,固定安装在钻井液出口缓冲罐上,是气测录井作业关键设备之一,脱气器的脱气效率直接影响到录井气测资料采集的稳定性、准确性和连续性,进而影响油气显示发现和评价效果,并且脱气器的安全性直接影响到操作人员人身安全。通过分析传统脱气器结构设计存在的局限,借鉴自动化控制技术、磁性感应技术、阿基米德浮力原理,研制出一款符合国际安全供电、防堵、自适应液位的全新电动脱气器,实现了脱气器自动化运转及安全供电,降低了人工劳动强度,消除了安全隐患,节约了维修成本,有利于提高气测录井资料的稳定性、准确性和连续性,具有较好的推广应用前景。

倍压整流电路在DC/DC大升压比电路中的应用

针对随钻核磁共振测井仪对井下高压电源的设计需求,采用一种半桥形式的倍压整流电路结构,解决了大升压比DC/DC电路中变压器体积及寄生参数的控制问题,同时抛弃传统LC滤波输出,基本消除了整流二极管的高压振铃问题,有利于整流二极管的选型工作。其次,通过变压器漏感和倍压电容的谐振,优化电流波形,进一步减轻整流二极管及开关管的电流应力及功率耗散。最终,通过设计实验室原理样机,验证上述设计的可行性。