一种基于三芯同轴连接的随钻测量井下系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于三芯同轴连接的随钻测量井下系统，属于石油勘探随钻测量设备领域，包括三根总线、公、母接插件、脉冲器、电源、电子探管、伽马探管和底鼻，三根总线分别为电源线（VPWR）、地线（GND）、仪器串行通信总线（TSB），脉冲器、电源、电子探管、伽马探管和底鼻依次连接，电源、电子探管、伽马探管和底鼻中相邻的电器通过公、母接插件进行电气连接，公接插件带有两段凸出的圆柱和中间凹陷的圆槽，母接插件带有两端凹陷的圆柱和中间凸出的圆柱，母接插件上两端凹陷的圆柱内壁上设有弧形凸起。该系统连接缆芯数目少，可靠性高，同时该系统能很方便的挂接LWD仪器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于石油勘探随钻测量设备领域，尤其涉及一种基于三芯同轴连接的随钻测量井下系统。
技术介绍
目前在石油钻井作业中，尤其是水平井和定向井钻井作业中，广泛采用随钻测量系统（MWD）进行井眼轨迹检测，进而指导钻进过程。在一些复杂地层构造、薄油层或井况环境复杂时，为了精确的定位油层位置、降低开发风险等目标，经常需要采用一些具有探测地层属性的地质类仪器或检测井下工况的仪器，随钻录井系统（LWD）指的是上述这些特殊仪器结合MWD系统构成的一套完善的钻井评价系统，LWD系统可以看作是MWD系统的扩展、升级产品。目前国际上以及国内有很多成功应用的MWD系统和LWD系统，它们的构架各不相同，仪器间连接器的数目差异很大，有缆芯数目极少的单芯连接，也有很复杂的20多芯的连接器。连接器缆芯数目少，则很容易做的更加可靠，仪器连接操作也更为容易、便捷，但是一般情况下系统实现的功能也难以做的更加强大、灵活，缆芯数目很少的系统基本都是MWD系统，且基本不具备扩展成LWD系统的能力；连接器缆芯数目多的MWD系统或LWD系统，系统很容易构架得更为强大、灵活，但是连接器的机械强度不高、寿命不长，连接操作一般也需要特别小心细致。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足之处，本专利技术提供一种基于三芯同轴连接的随钻测量井下系统，该系统连接缆芯数目少，可靠性高，同时该系统能很方便的挂接LWD仪器。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于三芯同轴连接的随钻测量井下系统，包括三根总线、公、母接插件、脉冲器、电源、电子探管、伽马探管和底鼻，三根总线分别为电源线（VPWR）、地线（GND）、仪器串行通信总线（TSB），脉冲器、电源、电子探管、伽马探管和底鼻依次连接，电源、电子探管、伽马探管和底鼻中相邻的电器通过公、母接插件进行电气连接，公、母接插件为多台阶的圆筒件，公接插件带有两段凸出的圆柱和中间凹陷的圆槽，母接插件带有两端凹陷的圆柱和中间凸出的圆柱，母接插件上两端凹陷的圆柱内壁上设有弧形凸起，公、母接插件内分别设有与三根总线连接的连接点，电子探管上端的仪器外壳统一用作地线。在上述技术方案中，所述电源为主电池和备用电池，脉冲器连接有驱动短节，所述驱动短节与备用电池连接，备用电池与主电池之间连接有电池切换短节。在上述技术方案中，所述电源为单电池时，脉冲器接有驱动短节，所述驱动短接连接有电池切换短节，该电池切换短节与电池连接。在上述技术方案中，所述电池切换短节包括切换MCU（微控制单元）, 切换MCU连接有双通道DAC、电流检测1和执行机构，双通道DAC连接有运放器和比较器，运放器和比较器连接到执行机构，运放器连接有电压检测单元，电压检测单元与住电流的电路连接，执行机构与导通控制器连接，导通控制器连接到备用电源，电流检测1和导通控制器连接有电流检测2，电流检测2连接到切换MCU。在上述技术方案中，所述电源为自发电式脉冲器和电池时，该自发电式脉冲器连接有转换短节，该转换短节与电池连接。在上述技术方案中，所述电源为自发电式脉冲器，该自发电式脉冲器连接有转换短节，转换短节与空电池筒连接。在上述技术方案中，所述转换短节包括转换MCU, 转换MCU连接有通信接口、FLASH存储器、实时时钟、电流电池检测器、发电机电流检测器、单相频率检测器和三相电整流器，电池电流检测器与电池连接，发电机电流检测器与三相电整流器连接，单相频率检测器与发电机连接，电池电流检测器和发电机电流检测器并联。在上述技术方案中，电子探管下端可以按任意顺序挂接扩展不超过12个地质类仪器，钻铤内细杆仪器可直接通过三芯同轴接插件连接到电子探管下面，钻铤式仪器可通过专用的转换器连接到仪器串的最下端。本专利技术的有益效果是：仅采用三根总线和公、母接插件将各个一起连接，缆芯数目少，可靠性高，公、母接插件之间通过螺纹旋紧即可，连接方便，大大降低现场挂接LWD地质类仪器的难度；支持多种方式供电，可以根据现场施工情况选择供电方式；具有很强的扩展能力，能轻松的挂接LWD地质类仪器从而构成LWD系统。附图说明图1为本专利技术的公插接件的剖视图。图2为本专利技术的母接插件的剖视图。图3为公、母接插件连接后的剖视图。图4为本专利技术中电源为双电池供电时的结构示意图。图5为本专利技术中电源为单电池供电时的结构示意图。图6为图4和图5中电池切换短节的结构示意图。图7为本专利技术中电源为自发电式脉冲器和电池时的结构示意图。图8本专利技术中电源为自发电式脉冲器时的结构示意图。图9为图7和图8中转换短节的结构示意图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步说明。如图1到图8所示的一种基于三芯同轴连接的随钻测量井下系统，其特征是：包括三根总线、公、母接插件、脉冲器、电源、电子探管、伽马探管和底鼻，三根总线分别为电源线（VPWR）、地线（GND）、仪器串行通信总线（TSB），脉冲器、电源、电子探管、伽马探管和底鼻依次连接，电源、电子探管、伽马探管和底鼻中相邻的电器通过公、母接插件进行电气连接，公、母接插件为多台阶的圆筒件，公接插件带有两段凸出的圆柱和中间凹陷的圆槽，母接插件带有两端凹陷的圆柱和中间凸出的圆柱，母接插件上两端凹陷的圆柱内壁上设有弧形凸起，公、母接插件内分别设有与三根总线连接的连接点，电子探管上端的仪器外壳统一用作地线。为了使得所述系统构架支持LWD仪器扩展，井下仪器串采用上悬挂安装方式，并且把脉冲器设计在系统构架的顶端，在脉冲器外围实现悬挂盘，这样将来扩展的LWD仪器就可以挂接在仪器串的下端，而这正是实际工程施工时所期望的挂接形式——探测地层属性的仪器更加靠近钻头，测量数据更加及时、准确（受泥浆污染的影响较小）！如图4所示，所述电源为主电池和备用电池，脉冲器连接有驱动短节，所述驱动短节与备用电池连接，备用电池与主电池之间连接有电池切换短节。如图5所示，所述电源为单电池时，脉冲器接有驱动短节，所述驱动短接连接有电池切换短节，该电池切换短节与电池连接。如图6所示，所述电池切换短节包括切换MCU（微控制单元）, 切换MCU连接有双通道DAC、电流检测1和执行机构，双通道DAC连接有运放器和比较器，运放器和比较器连接到执行机构，运放器连接有电压检测单元，电压检测单元与住电流的电路连接，执行机构与导通控制器连接，导通控制器连接到备用电源，电流检测1和导通控制器连接有电流检测2，电流检测2连接到切换MCU。切换MCU定时采集负载总电流，得出当前一段时间的平均电流值，然后再按照特定系数（20%）算出主电源可以工作的最低电流阈值Imin；MCU通过SPI接口设定双通道DAC的2路输出电压，其中低电压阈值Vmin是固定不变的，而低电流阈值Imin是通过计算负载电流不断更新的；主电池电压接近低压阈值Vmin时，运放输出电压开始降低，执行机构控制导通机构，让备用电池部分供电，反馈控制使得运放输出保持高电压的状态。这样主电池和备用电池同时供电，且都以接近低电压阈值Vmin的电压来给负载供电。此时备用电池的供电效率比较低。同时执行机构会产生中断输出，通知MCU备用电池已经介入供电，MCU会记录此时主电池的供电电流，它是主电池单独供电能够提供的最大临界电流MImax。当主电池快耗尽时，它已经无法提供很多电流，如果它提供的电流小于低电流阈值Imi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三芯同轴连接的随钻测量井下系统，其特征是：包括三根总线、公、母接插件、脉冲器、电源、电子探管、伽马探管和底鼻，三根总线分别为电源线（VPWR）、地线（GND）、仪器串行通信总线（TSB），脉冲器、电源、电子探管、伽马探管和底鼻依次连接，电源、电子探管、伽马探管和底鼻中相邻的电器通过公、母接插件进行电气连接，公、母接插件为多台阶的圆筒件，公接插件带有两段凸出的圆柱和中间凹陷的圆槽，母接插件带有两端凹陷的圆柱和凸出的圆柱，母接插件上两端凹陷的圆柱内壁上设有弧形凸起，公、母接插件内分别设有与三根总线连接的连接点，电子探管上端的仪器外壳统一用作地线。

【技术特征摘要】
1.一种基于三芯同轴连接的随钻测量井下系统，其特征是：包括三根总线、公、母接插件、脉冲器、电源、电子探管、伽马探管和底鼻，三根总线分别为电源线（VPWR）、地线（GND）、仪器串行通信总线（TSB），脉冲器、电源、电子探管、伽马探管和底鼻依次连接，电源、电子探管、伽马探管和底鼻中相邻的电器通过公、母接插件进行电气连接，公、母接插件为多台阶的圆筒件，公接插件带有两段凸出的圆柱和中间凹陷的圆槽，母接插件带有两端凹陷的圆柱和凸出的圆柱，母接插件上两端凹陷的圆柱内壁上设有弧形凸起，公、母接插件内分别设有与三根总线连接的连接点，电子探管上端的仪器外壳统一用作地线。2.根据权利要求1所述的基于三芯同轴连接的随钻测量井下系统，其特征是：所述电源为主电池和备用电池，脉冲器连接有驱动短节，所述驱动短节与备用电池连接，备用电池与主电池之间连接有电池切换短节。3.根据权利要求1所述的基于三芯同轴连接的随钻测量井下系统，其特征是：所述电源为单电池时，脉冲器接有驱动短节，所述驱动短接连接有电池切换短节，该电池切换短节与电池连接。4.根据权利要求2或3所述所述的基于三芯同轴连接的随钻测量井下系统，其特征是：所述电池切换短节包括切换MCU（微控制单元）, 切换MCU连接有双通道DAC、电流检测1和执行机构，双通道DAC连接有运放器和...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宏涛，徐海涛，高小明，林涛，王斌，
申请(专利权)人：武汉海阔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42