CN102902294A

CN102902294A - 测井系统井下仪器全自动智能程控供电方法和系统

Info

Publication number: CN102902294A
Application number: CN2011102100443A
Authority: CN
Inventors: 裴彬彬; 陈文轩; 陈仕学; 戴光明; 朱新楷; 赵帅
Original assignee: CNPC Great Wall Drilling Co
Current assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Great Wall Drilling Co; China Petroleum Logging Co Ltd
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2031-07-26
Also published as: CN102902294B

Abstract

本发明涉及一种用于为测井系统井下仪器全自动智能程控供电的方法，所述方法包括以下步骤：a）设置井下仪器供电的目标值；b）设置变压器分压校正系数；c）将井下缆头电压测量反馈值与所述仪器供电的目标值求差并且使得该差值乘以所述变压器分压校正系数，从而得到控制量用来控制程控交流电压的输出；d）重复c）步骤，不断循环，在不断循环的过程中，每次均判断所述井下缆头电压测量反馈值是否处于期望值的范围内，如果情况如此，则停止循环；e)等待一定时间，再次执行一次步骤c），得到处于确定的容差范围之内的井下缆头电压的要求值。另外，本发明还涉及一种用于执行所述方法的系统。

Description

测井系统井下仪器全自动智能程控供电方法和系统

技术领域

本发明涉及一种在地球物理测井系统中为井下仪器全自动智能程控供电的方法，以及一种在地球物理测井系统中为井下仪器全自动智能程控供电的系统。

背景技术

测井，也叫地球物理测井或石油测井，简称测井，是利用岩层的电化学特性、导电特性、声学特性、放射性等地球物理特性，测量地球物理参数的方法，属于应用地球物理方法之一。石油钻井时，在钻到设计井深深度后都必须进行测井，又称完井测井，以获得各种石油地质及工程技术资料，即油层深度、厚度等信息，作为完井和开发油田的原始资料。

测井系统主要分为地面系统和井下仪器两部分，二者之间通过7芯铠装电缆连接，地面系统和电缆都安装在测井工程车上，测井时，地面绞车通过电缆下放或提拉井下仪器，并通过电缆给井下仪器供电，同时实现地面和井下的数据通信。

国外测井技术以成像测井为主体，以高度集成的快测平台系统为前沿，目前正研发的下一代测井系统，以高速传输、完全开放和高精度成像仪器为特征，着重于各向异性、低电阻等复杂油气藏的测量和评价，正大力发展随钻测井仪器、恶劣环境测井仪器、过套管仪器等，以满足水平井钻井、超深井钻井、老井再评价的测井技术，着力解决核测井依赖于对环境有害的化学源问题。以多维信息测量、微观岩石物理参数测量、井下直接取样分析等技术为重点发展方向，重视多学科综合的油气储层评价。正在大力发展采集、解释、作业支持一体化的软件系统。

目前，为测井系统井下仪器加电的方法是传统的手动式加电方法。常规的测井系统采用电源输入到升压变压器，再到调压变压器，最后输出到测井电缆上。加电时通过手动调节调压变压器，由工程师控制输出电压，达到控制井下仪器缆头电压，为仪器加电。

因此，手动式加电方法采用人工调节调压变压器旋钮，在操作过程中，操作工程师要紧紧盯住检测窗口，缓慢地进行调节，加电的速度和井下仪器缆头电压的精度依赖于操作工程师的熟练程度，需要经过长时间的培训和现场操作，还很容易出现误操作造成仪器损坏。

发明内容

因此，本发明的任务在于提供一种用于为测井系统井下仪器全自动智能程控供电的方法和系统，以便提高设备使用的可靠性，简化操作工程师操作难度，缩短培训时间，减少误操作可能，提高生产效率。

本发明通过以下技术方案予以实现。

根据本发明的第一方面，提供一种用于为测井系统井下仪器全自动智能程控供电的方法，所述方法包括以下步骤：

a）设置井下仪器供电的目标值；

b）设置变压器分压校正系数；

c）将井下缆头电压测量反馈值与所述仪器供电的目标值求差并且使得该差值乘以所述变压器分压校正系数，从而得到控制量用来控制程控交流电压的输出；

d）重复c）步骤，不断循环，在不断循环的过程中，每次均判断所述井下缆头电压测量反馈值是否处于期望值的范围内，如果情况如此，则停止循环；

e）等待一定时间，再次执行一次步骤c），得到处于确定的容差范围之内的井下缆头电压的要求值。

根据另一优选实施例，每次调节的电压增量和总步数根据不同的电缆长度和负载情况而不同。

根据另一优选实施例，所述井下仪器供电的目标值被设置为250v。

根据另一优选例，在方法步骤a)中，在未加电前，设置井下缆头测量反馈值为零。

根据另一优选实施例，所述期望值范围为250VAC±5%。

根据又一实施例，所述变压器分压校正系数被设置为1/3。

根据又一实施例，所述容差范围为±5%，从而最终可以达到井下缆头电压供电要求250VAC±5%。

另外，根据本发明的另一方面，提供一种用于为测井系统井下仪器全自动智能程控供电的系统，所述系统包括程控交流电源，所述程控交流电源被设置用于根据给定的控制量输出相应的电源电压，和控制箱体，所述控制箱体包括壳体和设置在所述壳体中的升压变压器和中央处理单元，其中所述程控交流电源连接到所述升压变压器的输入端，所述中央控制单元经由串行接口与所述程控交流电源连接来对所述程控交流电源的电压进行控制，以使得井下仪器缆头电压达到其要求值。

根据本发明的一个实施例，所述变压器分压校正系数与控制箱体中的升压变压器有关。优选地，该变压器分压校正系数为1/3。

根据本发明的另一实施例，所述井下仪器缆头电压的要求值为250VAC±5%。

所述现代控制方法包括PID控制、PI控制、P控制或闭环调节系统。

根据本发明的另一实施例，本发明测井系统井下仪器供电采用比例因数P调节。采用比例因数调节，这是结合测井系统井下仪器供电的特点，采用的控制方法，能够快速准确调节，而且没有超调，最后有一个确认调节，可以保证在仪器启动后负载轻微变化下供电电压的准确。

因此，全自动智能程控供电方法运行在控制箱体内的CPU中，通过先进的现代控制方法、例如PID调节，闭环调节，控制程控交流电源，达到井下仪器缆头电压要求。为测井系统井下仪器全自动智能程控供电的方法是区别于传统手动式加电方式的全新测井系统井下仪器供电方法。根据本发明所述的为测井系统井下仪器全自动智能程控供电的方法利用程控交流电源的程控功能，结合系统的特点，采用现代控制方法、例如PID调节，通过闭环反馈控制，由微电脑自动计算执行，为井下仪器供电，控制缆头电压。全自动智能程控供电方法不需要人工调节，全部采用自动化控制，具有供电电压准确、速度快的特点，还有自动保护功能。

通过根据本发明所述的为测井系统井下仪器全自动智能程控供电的方法能够实现全自动供电，不需要人工干预，从而能够实现加电过程快速准确，使得缆头电压达到250VAC±5%。另外，根据本发明的方法可以根据不同的电缆长度，自动适应，也就是说通过反馈量不断调节电压输出，到了反馈量为250VAC±5%时，调节完成，不同的电缆长度和负载情况，每次调节的电压增量和总步数不同，并且具有智能化自动保护功能。

附图说明

下面根据具体实施例结合附图来进一步描述本发明。其中

附图示出用于为测井系统井下仪器实现全自动智能程控供电的控制电路图。

具体实施方式

为测井系统井下仪器全自动智能程控供电的方法是区别于传统手动式加电方式的全新测井系统井下仪器加电方法。常规的测井系统采用电源输入到升压变压器，再到调压变压器，最后输出到测井电缆上。加电时通过手动调节调压变压器，由工程师控制输出电压，达到控制井下仪器缆头电压，为仪器加电。这通过人工调节调压变压器旋钮来实现，在操作过程中，操作工程师要紧紧盯住检测窗口，缓慢地进行调节，加电的速度和井下仪器缆头电压的精度依赖于操作工程师的熟练程度。硬件系统由控制箱体和程控交流电源组成。程控交流电源输出电压，经过控制箱体中的升压变压器升压后，直接被输出到测井电缆上。

根据本发明的为测井系统井下仪器全自动智能程控供电方法运行在控制箱体内的CPU中，通过先进的现代控制方法、例如PID调节，闭环调节，控制程控交流电源，达到井下仪器缆头电压要求。

该唯一的图以示意图的方式示出根据本发明的一个实施例的用于为测井系统井下仪器实现全自动智能程控供电的控制电路图。所述供电方法采用闭环PI控制方法，所有控制采用嵌入式处理器智能控制，无须人工操作，可以在最短时间内，达到井下仪器缆头电压250VAC±5%。

根据该图，全自动智能程控供电的系统包括控制箱体和程控交流电源AC1，其中所述控制箱体设置在作为被控对象的程控交流电源的下游。控制箱体包括壳体和设置在壳体中的中央处理单元CPU和升压变压器。程控交流电源AC1连接到控制箱体中所设置的升压变压器的输入端。控制箱体中的中央处理器单元CPU通过串行接口可以控制该程控交流电源AC1的输出电压，来实现自动智能供电。

在该实施例中，采用闭环PI控制方法来实现对程控交流电源所输出的电压的控制，来达到井下缆头期望的电压。在本发明中测井系统井下仪器供电所采用的PID控制，只有P、即比例因数，这是结合测井系统井下仪器供电的特点采用的控制方法，能够快速准确调节，而且没有超调，最后有一个确认调节，可以保证在仪器启动后负载轻微变化下供电电压的准确。

在该实施例中，设置电压目标值为250v。该程控交流电源AC1所输出的电压经由限幅器形成负反馈，然后与所设置的电压目标值通过比较环节形成偏差。所得出的偏差被输送给比例环节，在该比例环节中，将所得出的偏差与变压器分压校正系数1/3相乘，得到变量ΔV，其中该变压器分压校正系数与控制箱体中的升压变压器有关。在之前循环中所得出的控制量Vset（n-1）与该变量ΔV累加，然后得到本次循环的控制量Vset（n），其中n为自然数。所述程控交流电源AC1可以根据所得出的Vset（n）来输出相应的电源电压，用以输送给井下缆头来实现对井下测井仪器供电。

下面来描述为实现井下仪器全自动智能程控供电所采用的方法：

在第一步骤中，首先设定仪器供电的目标值是250v。在没有加电前，井下缆头电压测量反馈值是零，这样可以计算出井下缆头电压测量反馈值和目标值的差值为250v，乘以变压器分压校正系数1/3，得到变量ΔV为83.3v。由于是还没有加电，因此Vset（n-1）为0。根据Vset（n）= Vset（n-1）+ΔV=83.3v，得出控制量Vset（n）的值，通过控制端口，使程控交流电源输出83.3v。

在第二步骤中，把井下缆头电压测量反馈值与给定值250v求差，再乘以变压器分压校正系数1/3，得到ΔV，通过公式Vset（n）= Vset（n-1）+ΔV，得到Vset（n），再通过控制系统控制程控电源输出Vset（n）

在第三步骤中，重复第二步的过程，不断循环，在不断重复的过程中，每次判断井下缆头电压测量反馈值，当它在250VAC±5%这个范围内时，停止循环。

在第四步骤中，等待一定时间，再次执行第二步，这时只需要执行一次，不需要循环，完成后井下仪器自动供电就完成了。最终可以达到设计供电要求，250VAC±5%。

通过以上所述的方法，可以实现全自动供电，不需要人工干预，从而能够实现加电过程快速准确，使得缆头电压达到250VAC±5%。另外，根据本发明的方法可以根据不同的电缆长度，自动适应，也就是说通过反馈量不断调节电压输出，到了反馈量为250VAC±5%时，调节完成，不同的电缆长度和负载情况，每次调节的电压增量和总步数不同，并且具有智能化自动保护功能，其中智能化自动保护功能例如可以通过过压保护、过流保护和过载保护实现。

虽然以上参照根据附图的实施例对本发明进行了描述，但是应当理解的是，本发明并不局限于此。相反，对于本领域技术人员显而易见的是，本发明可以多种方式被修改，而不脱离在此所公开的发明思想的范畴。

Claims

1. 一种用于为测井系统井下仪器全自动智能程控供电的方法，所述方法包括以下步骤：

a）设置井下仪器供电的目标值；

b）设置变压器分压校正系数；

2. 根据权利要求1所述的方法，其中每次调节的电压增量和总步数根据不同的电缆长度和负载情况而不同。

3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中所述井下仪器供电的目标值被设置为250v。

4. 根据权利要求1或2所述的方法，其中在方法步骤a)中，在未加电前，设置井下缆头测量反馈值为零。

5. 根据权利要求1或2所述的方法，其中所述期望值范围为250VAC±5%。

6. 根据权利要求1或2所述的方法，其中所述变压器分压校正系数设置为1/3。

7. 根据权利要求1或2所述的方法，其中所述容差范围为±5%。

8. 一种用于为测井系统井下仪器全自动智能程控供电的系统，所述系统包括：

程控交流电源，所述程控交流电源被设置用于根据给定的控制量输出相应的电源电压，和

控制箱体，所述控制箱体包括壳体和设置在所述壳体中的变压器和中央处理单元，其中所述程控交流电源连接到所述变压器的输入端，所述中央控制单元经由串行接口与所述程控交流电源连接来对所述程控交流电源的电压进行控制，以使得井下仪器缆头电压达到其要求值。

9. 根据权利要求8所述的系统，其中变压器分压校正系数与所述变压器有关。

10. 根据权利要求9所述的系统，其中所述变压器分压校正系数为1/3。

11. 根据权利要求8-10之一所述的系统，其中所述井下仪器缆头电压的要求值为250VAC±5%。

12. 根据权利要求8-10之一所述的系统，其中所述全自动智能程控供电采用比例因数调节。