專利名稱：測井系統井下儀器全自動智能程控供電方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在地球物理測井系統中為井下儀器全自動智能程控供電的方法，以及一種在地球物理測井系統中為井下儀器全自動智能程控供電的系統。
背景技術：
測井，也叫地球物理測井或石油測井，簡稱測井，是利用巖層的電化學特性、導電特性、聲學特性、放射性等地球物理特性，測量地球物理參數的方法，屬于應用地球物理方法之一。石油鉆井時，在鉆到設計井深深度后都必須進行測井，又稱完井測井，以獲得各種石油地質及工程技術資料，即油層深度、厚度等信息，作為完井和開發油田的原始資料。測井系統主要分為地面系統和井下儀器兩部分，二者之間通過7芯鎧裝電纜連接，地面系統和電纜都安裝在測井工程車上，測井時，地面絞車通過電纜下放或提拉井下儀器，并通過電纜給井下儀器供電，同時實現地面和井下的數據通信。·國外測井技術以成像測井為主體，以高度集成的快測平臺系統為前沿，目前正研發的下一代測井系統，以高速傳輸、完全開放和高精度成像儀器為特征，著重于各向異性、低電阻等復雜油氣藏的測量和評價，正大力發展隨鉆測井儀器、惡劣環境測井儀器、過套管儀器等，以滿足水平井鉆井、超深井鉆井、老井再評價的測井技術，著力解決核測井依賴于對環境有害的化學源問題。以多維信息測量、微觀巖石物理參數測量、井下直接取樣分析等技術為重點發展方向，重視多學科綜合的油氣儲層評價。正在大力發展采集、解釋、作業支持一體化的軟件系統。目前，為測井系統井下儀器加電的方法是傳統的手動式加電方法。常規的測井系統采用電源輸入到升壓變壓器，再到調壓變壓器，最后輸出到測井電纜上。加電時通過手動調節調壓變壓器，由工程師控制輸出電壓，達到控制井下儀器纜頭電壓，為儀器加電。因此，手動式加電方法采用人工調節調壓變壓器旋鈕，在操作過程中，操作工程師要緊緊盯住檢測窗口，緩慢地進行調節，加電的速度和井下儀器纜頭電壓的精度依賴于操作工程師的熟練程度，需要經過長時間的培訓和現場操作，還很容易出現誤操作造成儀器損壞。
發明內容
因此，本發明的任務在于提供一種用于為測井系統井下儀器全自動智能程控供電的方法和系統，以便提高設備使用的可靠性，簡化操作工程師操作難度，縮短培訓時間，減少誤操作可能，提高生產效率。本發明通過以下技術方案予以實現。根據本發明的第一方面，提供一種用于為測井系統井下儀器全自動智能程控供電的方法，所述方法包括以下步驟
a)設置井下儀器供電的目標值；
b)設置變壓器分壓校正系數；C)將井下纜頭電壓測量反饋值與所述儀器供電的目標值求差并且使得該差值乘以所述變壓器分壓校正系數，從而得到控制量用來控制程控交流電壓的輸出；
d)重復C)步驟，不斷循環，在不斷循環的過程中，每次均判斷所述井下纜頭電壓測量反饋值是否處于期望值的范圍內，如果情況如此，則停止循環；
e)等待一定時間，再次執行一次步驟C)，得到處于確定的容差范圍之內的井下纜頭電壓的要求值。根據另一優選實施例，每次調節的電壓增量和總步數根據不同的電纜長度和負載情況而不同。根據另一優選實施例，所述井下儀器供電的目標值被設置為250v。根據另一優選例，在方法步驟a)中，在未加電前，設置井下纜頭測量反 饋值為零。根據另一優選實施例，所述期望值范圍為250VAC±5%。根據又一實施例，所述變壓器分壓校正系數被設置為1/3。根據又一實施例，所述容差范圍為±5%，從而最終可以達到井下纜頭電壓供電要求 250VAC±5%。另外，根據本發明的另一方面，提供一種用于為測井系統井下儀器全自動智能程控供電的系統，所述系統包括程控交流電源，所述程控交流電源被設置用于根據給定的控制量輸出相應的電源電壓，和控制箱體，所述控制箱體包括殼體和設置在所述殼體中的升壓變壓器和中央處理單元，其中所述程控交流電源連接到所述升壓變壓器的輸入端，所述中央控制單元經由串行接口與所述程控交流電源連接來對所述程控交流電源的電壓進行控制，以使得井下儀器纜頭電壓達到其要求值。根據本發明的一個實施例，所述變壓器分壓校正系數與控制箱體中的升壓變壓器有關。優選地，該變壓器分壓校正系數為1/3。根據本發明的另一實施例，所述井下儀器纜頭電壓的要求值為250VAC±5%。所述現代控制方法包括PID控制、PI控制、P控制或閉環調節系統。根據本發明的另一實施例，本發明測井系統井下儀器供電采用比例因數P調節。采用比例因數調節，這是結合測井系統井下儀器供電的特點，采用的控制方法，能夠快速準確調節，而且沒有超調，最后有一個確認調節，可以保證在儀器啟動后負載輕微變化下供電電壓的準確。因此，全自動智能程控供電方法運行在控制箱體內的CPU中，通過先進的現代控制方法、例如PID調節，閉環調節，控制程控交流電源，達到井下儀器纜頭電壓要求。為測井系統井下儀器全自動智能程控供電的方法是區別于傳統手動式加電方式的全新測井系統井下儀器供電方法。根據本發明所述的為測井系統井下儀器全自動智能程控供電的方法利用程控交流電源的程控功能，結合系統的特點，采用現代控制方法、例如PID調節，通過閉環反饋控制，由微電腦自動計算執行，為井下儀器供電，控制纜頭電壓。全自動智能程控供電方法不需要人工調節，全部采用自動化控制，具有供電電壓準確、速度快的特點，還有自動保護功能。通過根據本發明所述的為測井系統井下儀器全自動智能程控供電的方法能夠實現全自動供電，不需要人工干預，從而能夠實現加電過程快速準確，使得纜頭電壓達到250VAC±5%。另外，根據本發明的方法可以根據不同的電纜長度，自動適應，也就是說通過反饋量不斷調節電壓輸出，到了反饋量為250VAC±5%時，調節完成，不同的電纜長度和負載情況，每次調節的電壓增量和總步數不同，并且具有智能化自動保護功能。
下面根據具體實施例結合附圖來進一步描述本發明。其中
附圖示出用于為測井系統井下儀器實現全自動智能程控供電的控制電路圖。
具體實施例方式為測井系統井下儀器全自動智能程控供電的方法是區別于傳統手動式加電方式的全新測井系統井下儀器加電方法。常規的測井系統采用電源輸入到升壓變壓器，再到調壓變壓器，最后輸出到測井電纜上。加電時通過手動調節調壓變壓器，由工程師控制輸出電壓，達到控制井下儀器纜頭電壓，為儀器加電。這通過人工調節調壓變壓器旋鈕來實現，在操作過程中，操作工程師要緊緊盯住檢測窗口，緩慢地進行調節，加電的速度和井下儀器纜 頭電壓的精度依賴于操作工程師的熟練程度。硬件系統由控制箱體和程控交流電源組成。程控交流電源輸出電壓，經過控制箱體中的升壓變壓器升壓后，直接被輸出到測井電纜上。根據本發明的為測井系統井下儀器全自動智能程控供電方法運行在控制箱體內的CPU中，通過先進的現代控制方法、例如PID調節，閉環調節，控制程控交流電源，達到井下儀器纜頭電壓要求。該唯一的圖以示意圖的方式示出根據本發明的一個實施例的用于為測井系統井下儀器實現全自動智能程控供電的控制電路圖。所述供電方法采用閉環PI控制方法，所有控制采用嵌入式處理器智能控制，無須人工操作，可以在最短時間內，達到井下儀器纜頭電壓 250VAC±5%。根據該圖，全自動智能程控供電的系統包括控制箱體和程控交流電源AC1，其中所述控制箱體設置在作為被控對象的程控交流電源的下游。控制箱體包括殼體和設置在殼體中的中央處理單元CPU和升壓變壓器。程控交流電源ACl連接到控制箱體中所設置的升壓變壓器的輸入端。控制箱體中的中央處理器單元CPU通過串行接口可以控制該程控交流電源ACl的輸出電壓，來實現自動智能供電。在該實施例中，采用閉環PI控制方法來實現對程控交流電源所輸出的電壓的控制，來達到井下纜頭期望的電壓。在本發明中測井系統井下儀器供電所采用的PID控制，只有P、即比例因數，這是結合測井系統井下儀器供電的特點采用的控制方法，能夠快速準確調節，而且沒有超調，最后有一個確認調節，可以保證在儀器啟動后負載輕微變化下供電電壓的準確。在該實施例中，設置電壓目標值為250v。該程控交流電源ACl所輸出的電壓經由限幅器形成負反饋，然后與所設置的電壓目標值通過比較環節形成偏差。所得出的偏差被輸送給比例環節，在該比例環節中，將所得出的偏差與變壓器分壓校正系數1/3相乘，得到變量△ V，其中該變壓器分壓校正系數與控制箱體中的升壓變壓器有關。在之前循環中所得出的控制量Vset (η-l)與該變量AV累加，然后得到本次循環的控制量Vset (n)，其中η為自然數。所述程控交流電源ACl可以根據所得出的Vset (η)來輸出相應的電源電壓，用以輸送給井下纜頭來實現對井下測井儀器供電。
下面來描述為實現井下儀器全自動智能程控供電所采用的方法
在第一步驟中，首先設定儀器供電的目標值是250v。在沒有加電前，井下纜頭電壓測量反饋值是零，這樣可以計算出井下纜頭電壓測量反饋值和目標值的差值為250v，乘以變壓器分壓校正系數1/3，得到變量AV為83.3v。由于是還沒有加電，因此Vset (η-l)為O。根據Vset (n)= Vset (η_1) + Δ V=83. 3ν,得出控制量Vset (η)的值,通過控制端口，使程控交流電源輸出83. 3ν。在第二步驟中，把井下纜頭電壓測量反饋值與給定值250ν求差，再乘以變壓器分壓校正系數1/3,得到Δν,通過公式Vset (n)= Vset (η_1) + Δ V,得到Vset (η),再通過控制系統控制程控電源輸出Vset (η)
在第三步驟中，重復第二步的過程，不斷循環，在不斷重復的過程中，每次判斷井下纜頭電壓測量反饋值，當它在250VAC±5%這個范圍內時，停止循環。在第四步驟中，等待一定時間，再次執行第二步，這時只需要執行一次，不需要循·環，完成后井下儀器自動供電就完成了。最終可以達到設計供電要求，250VAC±5%。通過以上所述的方法，可以實現全自動供電，不需要人工干預，從而能夠實現加電過程快速準確，使得纜頭電壓達到250VAC±5%。另外，根據本發明的方法可以根據不同的電纜長度，自動適應，也就是說通過反饋量不斷調節電壓輸出，到了反饋量為250VAC±5%時，調節完成，不同的電纜長度和負載情況，每次調節的電壓增量和總步數不同，并且具有智能化自動保護功能，其中智能化自動保護功能例如可以通過過壓保護、過流保護和過載保護實現。雖然以上參照根據附圖的實施例對本發明進行了描述，但是應當理解的是，本發明并不局限于此。相反，對于本領域技術人員顯而易見的是，本發明可以多種方式被修改，而不脫離在此所公開的發明思想的范疇。
權利要求
1.一種用于為測井系統井下儀器全自動智能程控供電的方法，所述方法包括以下步驟 a)設置井下儀器供電的目標值； b)設置變壓器分壓校正系數； c)將井下纜頭電壓測量反饋值與所述儀器供電的目標值求差并且使得該差值乘以所述變壓器分壓校正系數，從而得到控制量用來控制程控交流電壓的輸出； d)重復c)步驟，不斷循環，在不斷循環的過程中，每次均判斷所述井下纜頭電壓測量反饋值是否處于期望值的范圍內，如果情況如此，則停止循環； e)等待一定時間，再次執行一次步驟C)，得到處于確定的容差范圍之內的井下纜頭電壓的要求值。
2.根據權利要求I所述的方法，其中每次調節的電壓增量和總步數根據不同的電纜長度和負載情況而不同。
3.根據權利要求I或2所述的方法，其中所述井下儀器供電的目標值被設置為250v。
4.根據權利要求I或2所述的方法，其中在方法步驟a)中，在未加電前，設置井下纜頭測量反饋值為零。
5.根據權利要求I或2所述的方法，其中所述期望值范圍為250VAC±5%。
6.根據權利要求I或2所述的方法，其中所述變壓器分壓校正系數設置為1/3。
7.根據權利要求I或2所述的方法，其中所述容差范圍為±5%。
8.一種用于為測井系統井下儀器全自動智能程控供電的系統，所述系統包括 程控交流電源，所述程控交流電源被設置用于根據給定的控制量輸出相應的電源電壓，和 控制箱體，所述控制箱體包括殼體和設置在所述殼體中的變壓器和中央處理單元，其中所述程控交流電源連接到所述變壓器的輸入端，所述中央控制單元經由串行接口與所述程控交流電源連接來對所述程控交流電源的電壓進行控制，以使得井下儀器纜頭電壓達到其要求值。
9.根據權利要求8所述的系統，其中變壓器分壓校正系數與所述變壓器有關。
10.根據權利要求9所述的系統，其中所述變壓器分壓校正系數為1/3。
11.根據權利要求8-10之一所述的系統，其中所述井下儀器纜頭電壓的要求值為250VAC±5%。
12.根據權利要求8-10之一所述的系統，其中所述全自動智能程控供電采用比例因數調節。
全文摘要
本發明涉及一種用于為測井系統井下儀器全自動智能程控供電的方法，所述方法包括以下步驟a)設置井下儀器供電的目標值；b)設置變壓器分壓校正系數；c)將井下纜頭電壓測量反饋值與所述儀器供電的目標值求差并且使得該差值乘以所述變壓器分壓校正系數，從而得到控制量用來控制程控交流電壓的輸出；d)重復c)步驟，不斷循環，在不斷循環的過程中，每次均判斷所述井下纜頭電壓測量反饋值是否處于期望值的范圍內，如果情況如此，則停止循環；e)等待一定時間，再次執行一次步驟c)，得到處于確定的容差范圍之內的井下纜頭電壓的要求值。另外，本發明還涉及一種用于執行所述方法的系統。
文檔編號G05F1/565GK102902294SQ20111021004
公開日2013年1月30日 申請日期2011年7月26日 優先權日2011年7月26日
發明者裴彬彬, 陳文軒, 陳仕學, 戴光明, 朱新楷, 趙帥 申請人:中國石油集團長城鉆探工程有限公司