專利名稱：過套管電阻率測井儀液壓控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油工業(yè)開發(fā)領域中的電法井下測井工具，具體地指一種過套管 電阻率測井儀液壓控制系統(tǒng)。
背景技術：
過套管電阻率測井儀是在套管內通過液壓系統(tǒng)把測量電極推靠到金屬套管內壁 上，應用不同方式供電并測量套管中微弱電流信號，再通過相應軟件處理求得地層電阻率 的測井儀器。使用該儀器測井時要求測量電極探頭與套管壁可靠接觸，接觸電阻盡量小且 穩(wěn)定。在過套管電阻率測井儀中，液壓控制系統(tǒng)是重要的組成部分，它為儀器提供必要的液 壓動力，以保證儀器測量電極探頭能夠可靠地接觸套管壁，從而獲得所需的微弱電信號進 行分析。實際中，套管井由于多年的開采往往有腐蝕層或結焦層等，探頭與套管壁之間接觸 電阻往往比較大。這就要求液壓系統(tǒng)對測量電極提供非常大的動力，保證測量電極探頭能 夠扎穿套管表面不導電層，進入金屬壁內與之接觸，并且能夠在測量過程中保持穩(wěn)定。檢索表明，與本實用新型相關的專利文獻僅有授權公告號為CN100356073C、名稱 為“過套管電阻率測井儀推靠器液力回路裝置”的一項發(fā)明專利。該裝置中，軸向柱塞泵 用交流電機進行匹配，通過一個動力源推動六組測量電極探頭達到結構緊湊的目的。該結 構需要復雜的電控系統(tǒng)控制整個系統(tǒng)的工作，且不能確保每個測量電極探頭可靠接觸套管 壁。
發(fā)明內容本實用新型的目的就是提供一種結構簡單、可靠性高的過套管電阻率測井儀液壓 控制系統(tǒng)，能夠滿足井下溫度150°C、壓力lOOMPa條件下，測量電極探頭扎入鋼制套管金屬 壁內實現(xiàn)微弱電流信號的檢測，進而獲得地層電阻率測量結果。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供的一種過套管電阻率測井儀液壓控制系統(tǒng)包括 控制部分、作為液壓動力源的軸向柱塞泵和工作缸，其中所述控制部分包括依次電連接的計算機、脈沖控制器、供電電源和電磁鐵，所述電 磁鐵與軸向柱塞泵的控制端相連；所述軸向柱塞泵的輸出端依次通過二位四通換向閥和用于實現(xiàn)二位四通換向閥 兩個工位的換向機構與所述工作缸的輸入端連接；所述二位四通換向閥上設有位置傳感器，位置傳感器的信號輸出端與脈沖控制器 的信號輸入端連接；所述換向機構的輸出端設有壓力傳感器，壓力傳感器的信號輸出端與脈沖控制器 的信號輸入端連接。所述換向機構可以包括第一通道、第二通道和第三通道，其中第一通道上設有第一單向閥和第一背壓閥，第二通道上設有第二單向閥和第二背 壓閥，第二單向閥和第二背壓閥分別與所述第一單向閥和第一背壓閥反向設置，第一通道
3和第二通道的輸入端同時與二位四通換向閥的一個輸出端連接；第三通道上設有一個換向液壓缸，所述換向液壓缸的一個腔同時與二位四通換向 閥的另一個輸出端和工作缸的輸入端連接，換向液壓缸的另一個腔同時與所述第一通道和 第二通道的輸出端相連，換向液壓缸的活塞桿與所述二位四通換向閥的控制端連接。所述換向液壓缸的活塞桿與所述二位四通換向閥的控制端之間最好還設有滾珠 限位組件，用于二位四通換向閥的定位；所述換向液壓缸的活塞桿上設有與所述滾珠限位 組件配合的兩個半圓槽，兩個半圓槽分別與二位四通換向閥的兩個工位對應。所述電磁鐵優(yōu)選為甲殼螺管式電磁鐵。所述換向機構的輸出端和工作缸之間最好還設有機械安全閥。本實用新型的有益效果在于整個液壓控制系統(tǒng)沒有設置復雜的電控系統(tǒng)，而是 僅通過單一的電脈沖輸入控制信號即獲得了對動力源的控制；壓力傳感器和位置傳感器的 設置，形成了反饋閉環(huán)系統(tǒng)，輔以換向機構，形成了一套完整、可靠的控制系統(tǒng)；以軸向柱塞 泵作為液壓動力源，能夠很好的適應井下特殊的溫度、壓力環(huán)境。
圖1為本實用新型的液壓控制系統(tǒng)處于非工作狀態(tài)時的結構示意圖；圖2為本實用新型的液壓控制系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時的結構示意圖；圖中，位置傳感器1，二位四通換向閥2，換向機構3，第二單向閥4，第二背壓閥5， 第一單向閥6，第一背壓閥7，控制按鈕8，滾珠限位組件9，換向液壓缸10，機械安全閥11， 工作缸12，壓力傳感器13，軸向柱塞泵14，電磁鐵15，供電電源16，脈沖控制器17，計算機 18，第一通道19，第二通道20，第三通道21。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型的過套管電阻率測井儀液壓控制系統(tǒng) 作進一步的詳細描述如圖1所示，本實用新型的一種過套管電阻率測井儀液壓控制系統(tǒng)，包括依次連 接的控制部分、作為液壓動力源的軸向柱塞泵14、二位四通換向閥2、換向機構3和工作缸 12，其中控制部分包括依次電連接的計算機18、脈沖控制器17、供電電源16和電磁鐵15， 電磁鐵15與軸向柱塞泵14的控制端相連。為保證足夠大的功率，本實施例中的電磁鐵15 為甲殼螺管式電磁鐵；二位四通換向閥2的一個輸入端與軸向柱塞泵14的輸出端連接，二位四通換向閥 2的另一個輸入端與油箱連接；換向機構3包括第一通道19、第二通道20和第三通道21。第一通道19上設有第 一單向閥6和第一背壓閥7，第二通道20上設有第二單向閥4和第二背壓閥5，且第二單向 閥4和第二背壓閥5分別與上述的第一單向閥6和第一背壓閥7反向設置。第一通道19和 第二通道20的輸入端同時與上述二位四通換向閥2的一個輸出端連接。第三通道21上設 有一個換向液壓缸10。該換向液壓缸10的左腔同時與二位四通換向閥2的另一個輸出端 和一個機械安全閥11的輸入端連接，機械安全閥11的輸出端與工作缸12的輸入端連接。換向液壓缸10的右腔同時與第一通道19和第二通道20的輸出端相互貫通。位于換向液 壓缸10左腔的活塞桿與二位四通換向閥2控制端上的控制按鈕8連接。在換向液壓缸10 的活塞桿與控制按鈕8之間還設有滾珠限位組件9，在換向液壓缸10的活塞桿上設有與滾 珠限位組件9配合的兩個半圓槽，對應于二位四通換向閥2的兩個工位，用于其定位；此外，二位四通換向閥2上設有位置傳感器1，位置傳感器1的信號輸出端與脈沖 控制器17的信號輸入端連接；換向機構3的輸出端設有壓力傳感器13，壓力傳感器13的 信號輸出端也與脈沖控制器17的信號輸入端連接。構成閉環(huán)控制系統(tǒng)。脈沖控制器17可 采用現(xiàn)有的各種合適的控制電路，它不僅用于發(fā)出脈沖信號控制供電電源16的輸出，而且 接受位置傳感器1和壓力傳感器13的反饋信號。本實用新型的工作原理如下初始狀態(tài)如圖1所示，當過套管電阻率測井儀需要進行測量時，通過設置于地面 的計算機18發(fā)出控制指令，脈沖控制器17收到指令后，按照設定的電壓發(fā)出相應個數(shù)的脈 沖，經供電電源16供電，電磁鐵15帶動軸向柱塞泵14進行軸向運動向液壓系統(tǒng)輸入一定 的液壓油，液壓油經二位四通換向閥2進入換向機構3的第二通道20中，經第二單向閥4 進入第二背壓閥5，在第二背壓閥5的控制下，當壓力升高到設定值(例如0. 8-0. 9MPa)時， 換向液壓缸10內的力平衡被打破，活塞滑向左邊，同時帶動二位四通換向閥2的控制按鈕 8左移，進而推動二位四通換向閥2向左運動，最終改變了軸向柱塞泵14的供油通道，換向 液壓缸10左腔的油經第三通道21和二位四通換向閥2流入油箱。該過程中，滾珠限位組 件9從換向液壓缸10活塞桿上左邊的半圓槽進入右邊的半圓槽。此時，位置傳感器1將檢 測到的二位四通換向閥2狀態(tài)改變信號反饋給脈沖控制器17。脈沖控制器17收到信號后 停止發(fā)出電脈沖，進而停止軸向柱塞泵14工作。液壓控制系統(tǒng)工作回路接通，可以驅動工 作缸12開始工作，如圖2所示。進入圖2所示的工作狀態(tài)后，液壓油開始進入換向機構3的第三通道21中，再經 過機械安全閥11后進入工作缸12中。液壓油逐漸將測量電極探頭不斷推向套管內壁，而 脈沖油壓的沖擊力很容易使磨尖的硬質合金探頭扎入套管金屬內。當壓力傳感器13檢測 到工作回路中達到預定壓力(例如0. 5-0. 6MPa)時，其反饋的信號可控制軸向柱塞泵14停 止工作。此時過套管電阻率測井儀即可開始進行測量。當儀器測量結束后，地面計算機18發(fā)出控制指令，使得軸向柱塞泵14打出的液壓 油令工作回路中油壓不斷升高。當油壓升高到預定壓力時(例如0. 9-l.OMPa)，換向液壓缸 10內的力平衡再次被打破，活塞滑向右邊，同時帶動控制按鈕8推動二位四通換向閥2向右 運動，進而改變了軸向柱塞泵14的供油通道，換向液壓缸10右腔的油經第一通道19和二 位四通換向閥2流入油箱。該過程中，滾珠限位組件9從換向液壓缸10活塞桿上右邊的半 圓槽進入左邊的半圓槽。此時，位置傳感器1將檢測到的二位四通換向閥2狀態(tài)改變信號 反饋給脈沖控制器17，同時壓力傳感器13將檢測到的壓力急劇變化信號也反饋給脈沖控 制器17。脈沖控制器17收到反饋信號后停止發(fā)出電脈沖，進而停止軸向柱塞泵14工作。 此時液壓控制系統(tǒng)的工作回路與油箱接通，工作缸12收回。液壓控制系統(tǒng)返回至圖1所示 的初始狀態(tài)。
權利要求一種過套管電阻率測井儀液壓控制系統(tǒng)，包括控制部分、作為液壓動力源的軸向柱塞泵(14)和工作缸(12)，其特征在于所述控制部分包括依次電連接的計算機(18)、脈沖控制器(17)、供電電源(16)和電磁鐵(15)，所述電磁鐵(15)與軸向柱塞泵(14)的控制端相連；所述軸向柱塞泵(14)的輸出端依次通過二位四通換向閥(2)和用于實現(xiàn)二位四通換向閥(2)兩個工位的換向機構(3)與所述工作缸(12)的輸入端連接；所述二位四通換向閥(2)上設有位置傳感器(1)，位置傳感器(1)的信號輸出端與脈沖控制器(17)的信號輸入端連接；所述換向機構(3)的輸出端設有壓力傳感器(13)，壓力傳感器(13)的信號輸出端與脈沖控制器(17)的信號輸入端連接。
2.根據權利要求1所述的套管電阻率測井儀液壓控制系統(tǒng)，其特征在于所述換向機 構(3)包括第一通道(19)、第二通道(20)和第三通道(21)，其中第一通道(19)上設有第一單向閥(6)和第一背壓閥(7)，第二通道(20)上設有第二單 向閥(4)和第二背壓閥(5)，第二單向閥(4)和第二背壓閥(5)分別與所述第一單向閥(6) 和第一背壓閥(7)反向設置，第一通道(19)和第二通道(20)的輸入端同時與二位四通換 向閥(2)的一個輸出端連接；第三通道(21)上設有一個換向液壓缸(10)，所述換向液壓缸(10)的一個腔同時與二 位四通換向閥⑵的另一個輸出端和工作缸(12)的輸入端連接，換向液壓缸(10)的另一 個腔同時與所述第一通道(19)和第二通道(20)的輸出端相連，換向液壓缸(10)的活塞桿 與所述二位四通換向閥(2)的控制端連接。
3.根據權利要求2所述的過套管電阻率測井儀液壓控制系統(tǒng)，其特征在于所述換向 液壓缸(10)的活塞桿與所述二位四通換向閥(2)的控制端之間還設有滾珠限位組件(9)， 用于二位四通換向閥(2)的定位；所述換向液壓缸(10)的活塞桿上設有與所述滾珠限位組 件(9)配合的兩個半圓槽，兩個半圓槽分別與二位四通換向閥(2)的兩個工位對應。
4.根據權利要求1至3中任一權利要求所述的過套管電阻率測井儀液壓控制系統(tǒng)，其 特征在于所述電磁鐵(15)為甲殼螺管式電磁鐵。
5.根據權利要求1至3中任一權利要求所述的過套管電阻率測井儀液壓控制系統(tǒng)，其 特征在于所述換向機構(3)的輸出端和工作缸(12)之間還設有機械安全閥(11)。
專利摘要本實用新型指一種過套管電阻率測井儀液壓控制系統(tǒng)，涉及石油工業(yè)開發(fā)領域中的電法井下測井工具。它包括控制部分、軸向柱塞泵和工作缸，其中控制部分包括依次電連接的計算機、脈沖控制器、供電電源和電磁鐵，電磁鐵與軸向柱塞泵的控制端相連；軸向柱塞泵的輸出端依次通過二位四通換向閥和換向機構與工作缸的輸入端連接；二位四通換向閥上設有位置傳感器，其信號輸出端與脈沖控制器的信號輸入端連接；換向機構的輸出端設有壓力傳感器，其信號輸出端與脈沖控制器的信號輸入端連接。本實用新型僅通過單一的電脈沖輸入控制信號即獲得了對動力源的控制；兩傳感器的設置，形成了反饋閉環(huán)系統(tǒng)，輔以換向機構，形成了一套完整、可靠的控制系統(tǒng)。
文檔編號F15B21/02GK201581887SQ200920289368
公開日2010年9月15日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權日2009年12月18日
發(fā)明者付永前, 周艷平, 孫揚喆, 李咸坤, 李曉濱, 王群杰, 程波, 范衛(wèi)衛(wèi), 陳建波 申請人:武漢海王機電工程技術公司