井下測井電纜自動(dòng)檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種井下測井電纜自動(dòng)檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]石油天然氣開采過程中，井下傳感設(shè)備可以測量出井下的多個(gè)物理量的數(shù)值，例如井下的壓力和溫度值，根據(jù)這些測量值可以更好地判斷井下儲(chǔ)層變化情況及井下設(shè)備工況，從而確定合理的開采制度及檢栗措施，對(duì)石油天然氣的開采具有非常重要的意義。井下傳感設(shè)備通常通過測井電纜與地面控制及數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)井下數(shù)據(jù)的上傳。
[0003]由于油氣井井柱結(jié)構(gòu)的多樣性、開采設(shè)備的多樣性，井筒內(nèi)的工況異常復(fù)雜，測井電纜很容易受到摩擦、拉扯、擠壓、腐蝕等而受到損傷，電纜外皮受損后會(huì)有銅芯裸露，銅芯混合著水和導(dǎo)電雜質(zhì)，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，電離子在兩芯之間流動(dòng)，引起兩芯的絕緣電阻下降，使得受損后的電纜銅芯間形成了導(dǎo)電回路(如圖1)。根據(jù)受損情況的不同，反映出來的電氣特性也會(huì)有相應(yīng)變化。受損情況嚴(yán)重的會(huì)形成短路或斷路，使得地面和井下傳感設(shè)備之間的通訊出現(xiàn)中斷?，F(xiàn)在市場上絕大多數(shù)系統(tǒng)地面和井下設(shè)備之間都為單路通訊，所采用的為雙芯或單芯鎧裝電纜，一旦其中一芯發(fā)生短路或斷路故障，則系統(tǒng)完全失效。有些系統(tǒng)的地面和井下設(shè)備都采用了雙通道設(shè)計(jì)，采用了四芯或者三芯鎧裝電纜，實(shí)現(xiàn)了 1 + 1備份，進(jìn)一步提升了該系統(tǒng)的可靠性。不管哪種配置形式，對(duì)電纜情況的實(shí)時(shí)檢測，提前了解電纜的受損情況有助于對(duì)電纜的變化做出預(yù)判，也有助于了解井下工況和開始采取一些有效措施來延緩或阻止電纜的徹底損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型提供了一種井下測井電纜自動(dòng)檢測裝置，當(dāng)電纜受損后，通過本實(shí)用新型即可自動(dòng)檢測到受損情況。
[0005]解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:
[0006]井下測井電纜自動(dòng)檢測裝置，包括地面控制及數(shù)據(jù)處理單元以及至少具有兩芯的電纜，還包括電纜電流檢測單元，該電纜電流檢測單元的輸出端與地面控制及數(shù)據(jù)處理單元電連接；以及
[0007]電阻檢測單元，該電阻檢測單元的輸出端與地面控制及數(shù)據(jù)處理單元電連接；以及
[0008]至少兩個(gè)第一單刀多擲開關(guān)，各第一單刀多擲開關(guān)至少具有兩個(gè)定端和一個(gè)動(dòng)端，各第一單刀多擲開關(guān)的第一定端與地面控制及數(shù)據(jù)處理單元和/或電流檢測單元電連接，各第一單刀多擲開關(guān)的第二定端與電阻檢測單元電連接，各第一單刀多擲開關(guān)的動(dòng)端與電纜的一個(gè)纜芯的一端連接;以及
[0009]至少兩個(gè)第二單刀多擲開關(guān)，各第二單刀多擲開關(guān)具有一個(gè)動(dòng)端以及至少兩個(gè)用于連接井下設(shè)備的定端，各第二單刀多擲開關(guān)的動(dòng)端連接所述電纜纜芯的另一端。
[0010]第一單刀多擲開關(guān)和第二單刀多擲開關(guān)為電子開關(guān)或者微電子機(jī)械系統(tǒng)開關(guān)。[0011 ]采用了上述方案，電纜電流檢測單元實(shí)時(shí)監(jiān)測井下設(shè)備和電纜構(gòu)成的回路電流運(yùn)行情況。由于電流監(jiān)測處于動(dòng)態(tài)過程，當(dāng)電纜輕微受損時(shí)，電流變化較小，無法直接通過電流變化判斷電纜的受損狀況。而當(dāng)電流檢測到明顯變化時(shí)，多數(shù)是電纜受損已經(jīng)比較嚴(yán)重，從而耽誤了采取延緩電纜受損措施的時(shí)機(jī)。由此，本裝置在在監(jiān)測電流的同時(shí)，又引入了電阻檢測單元，在間隔固定時(shí)間內(nèi)，通過地面控制及數(shù)據(jù)處理單元控制與電纜連接的第一單刀多擲開關(guān)，以及通過井下設(shè)備控制第二單刀多擲開關(guān)，切換到電阻檢測單元所在電路，可直接測量電纜的絕緣電阻情況。當(dāng)發(fā)現(xiàn)絕緣電阻下降超過設(shè)定閾值時(shí)，產(chǎn)生故障告警指示，并自動(dòng)調(diào)整井下設(shè)備通電間隙或調(diào)整電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況從而改變惡劣工況，減輕對(duì)電纜的傷害，從而達(dá)到延長電纜的使用壽命。
[0012]綜上所述，本實(shí)用新型通過電流檢測單元對(duì)電纜電流的檢測，以及與電阻檢測單元對(duì)絕緣電阻檢測的相互配合，使得地面控制及數(shù)據(jù)處理單元能夠及時(shí)并準(zhǔn)確地判斷出電纜的受損的情況，使得井下電纜情況實(shí)時(shí)上傳至地面設(shè)備，地面控制人員可根據(jù)電纜健康狀況，采取相應(yīng)的措施。從而提升了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性、預(yù)知性。
【附圖說明】
[0013]圖1為表示現(xiàn)有電纜在工作過程中受損時(shí)的示意圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意的示意圖。
[0015]圖3為利用本實(shí)用新型對(duì)電纜的絕緣電阻進(jìn)行檢測時(shí)的示意圖；
[0016]圖4為電阻檢測單元的示意圖；
[0017]圖5為電流檢測單元的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0019]如圖2和圖5所示，本實(shí)用新型的井下測井電纜自動(dòng)檢測裝置，包括地面控制及數(shù)據(jù)處理單元以及至少具有兩芯的電纜，還包括電纜電流檢測單元，該電纜電流檢測單元的輸出端與地面控制及數(shù)據(jù)處理單元電連接；以及
[0020]電阻檢測單元，該電阻檢測單元的輸出端與地面控制及數(shù)據(jù)處理單元電連接；以及
[0021]至少兩個(gè)第一單刀多擲開關(guān)，各第一單刀多擲開關(guān)至少具有兩個(gè)定端和一個(gè)動(dòng)端，各第一單刀多擲開關(guān)的第一定端與地面控制及數(shù)據(jù)處理單元和/或電流檢測單元電連接，各第一單刀多擲開關(guān)的第二定端與電阻檢測單元電連接，各第一單刀多擲開關(guān)的動(dòng)端與電纜的一個(gè)纜芯的一端連接;以及
[0022]至少兩個(gè)第二單刀多擲開關(guān)，各第二單刀多擲開關(guān)具有一個(gè)動(dòng)端以及至少兩個(gè)用于連接井下設(shè)備的定端，各第二單刀多擲開關(guān)的動(dòng)端連接所述電纜纜芯的另一端。第一單刀多擲開關(guān)和第二單刀多擲開關(guān)為電子開關(guān)或者微電子機(jī)械系統(tǒng)開關(guān)。
[0023]正常工作情況下(如圖2)，地面控制及數(shù)據(jù)處理單元依次通過電纜電流檢測單元、第一單刀多擲開關(guān)、電纜、第二單刀多擲開關(guān)與井下設(shè)備形成的回路進(jìn)行交互通訊，電流檢測單元實(shí)時(shí)檢測電流情況。當(dāng)每隔設(shè)定的間隔單位時(shí)間后，自動(dòng)切換至絕緣電阻檢測狀態(tài)，即通過地面控制及數(shù)據(jù)處理單元控制與電纜連接的第一單刀多擲開關(guān)和第二單刀多擲開關(guān)進(jìn)行切換，地面控制及數(shù)據(jù)處理單元依次通過電阻檢測單元、第一單刀多擲開關(guān)、電纜、第二單刀多擲開關(guān)與井下設(shè)備形成的回路(如圖3)，對(duì)絕緣電阻進(jìn)行檢測，若未發(fā)現(xiàn)有異常情況，再切換到圖2，繼續(xù)進(jìn)行地面控制單元對(duì)井下設(shè)備的數(shù)據(jù)訪問。如此重復(fù)運(yùn)行。
[0024]當(dāng)電纜由于外界原因受損后，銅芯裸露，造成了絕緣電阻的減小，此時(shí)，電阻檢測單元可以精確地捕捉到電纜的受損情況，并將該故障上報(bào)。根據(jù)受損程度和實(shí)際工況的不同，排采控制人員可做出相應(yīng)的對(duì)策。該系統(tǒng)內(nèi)部會(huì)根據(jù)電纜受損的嚴(yán)重程度，自動(dòng)調(diào)節(jié)通訊間隔時(shí)間(即電纜通電導(dǎo)通時(shí)間)，以延緩電纜的受損進(jìn)度，從而延長受損電纜的使用壽命O
[0025]當(dāng)?shù)孛嬖O(shè)備監(jiān)測到電流接近于零時(shí)，就可判斷為電纜斷路并上報(bào)電纜斷路故障。
[0026]當(dāng)?shù)孛嬖O(shè)備監(jiān)測到電流為極大值時(shí)，可判斷為電纜即將短路，并自動(dòng)將電子開關(guān)切換至非通訊通路，以避免由于短路造成更嚴(yán)重的設(shè)備損壞，同時(shí)上報(bào)電纜短路故障。
[0027]下面結(jié)合到圖2和圖3對(duì)本實(shí)用新型的工作過程作進(jìn)一步說明:
[0028]電纜自動(dòng)檢測裝置和檢測方法描述如下:
[0029]1.初始配置為，地面控制及數(shù)據(jù)處理單元和井下設(shè)備依次通過電纜電流檢測單元、AI端、A端、第一電纜芯、C2端，以及BI端、B端、第二電纜芯、D端、D2端鏈接通訊，此時(shí)電流檢測單元實(shí)時(shí)監(jiān)測運(yùn)行的電流狀況；
[0030]2.當(dāng)間隔單位時(shí)間后，則啟動(dòng)電纜自動(dòng)檢測絕緣電阻功能。地面控制及數(shù)據(jù)處理單元驅(qū)動(dòng)第一單刀多擲開關(guān)切換到另一個(gè)工位，以及通過井下設(shè)備通驅(qū)動(dòng)第二單刀多擲開關(guān)切換到另一個(gè)工位，地面控制及數(shù)據(jù)處理單元和井下設(shè)備依次通過電阻檢測單元、A2端、A端、第一電纜芯、Cl端，以及B2端、8端、第二電纜芯、D端、DI端鏈接，這樣回路接入到絕緣電阻檢測單元，對(duì)兩根纜芯之間的電阻進(jìn)行檢測。
[0031 ] 3.由于井下電纜切換到了懸空狀態(tài)，井下電纜接入到絕緣電阻檢測單元，即絕緣電阻檢測單元單獨(dú)對(duì)該電纜進(jìn)行阻值測試。
[0032]4.所測得的電阻值，上報(bào)給地面控制單元。若電阻值正常，則切回正常通訊連接狀態(tài)。如此重復(fù)運(yùn)行。
[0033]5.而在電纜阻值檢測過程中，當(dāng)檢測到電纜阻值變化超出設(shè)定閾值范圍，則啟動(dòng)自動(dòng)保護(hù)電纜程序。地面設(shè)備和井下設(shè)備通過自動(dòng)驅(qū)動(dòng)電子開關(guān)使得A2、B2與C1、D1鏈接，并使電纜長時(shí)間保持該連接狀態(tài)，降低地面設(shè)備對(duì)井下設(shè)備的訪問時(shí)間，從而減少電纜的導(dǎo)電時(shí)間(即正常通訊狀態(tài))。每隔固定的時(shí)間間隔后(或者根據(jù)電纜受損情況自適應(yīng)地調(diào)整時(shí)間間隔)，再進(jìn)行一次井下設(shè)備的訪問通訊。通訊完成后立刻回到保護(hù)電纜的連接狀態(tài)。如此重復(fù)運(yùn)行。
[0034]6.地面設(shè)備將所獲取的工作電流及電纜絕緣電阻的數(shù)據(jù)、超閾值告警，上報(bào)至后臺(tái)中控，讓后臺(tái)的排采控制專家進(jìn)行相應(yīng)的情況分析和采取處理措施。
[0035]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.井下測井電纜自動(dòng)檢測裝置，包括地面控制及數(shù)據(jù)處理單元以及至少具有兩芯的電纜，其特征在于:還包括電纜電流檢測單元，該電纜電流檢測單元的輸出端與地面控制及數(shù)據(jù)處理單元電連接；以及電阻檢測單元，該電阻檢測單元的輸出端與地面控制及數(shù)據(jù)處理單元電連接；以及至少兩個(gè)第一單刀多擲開關(guān)，各第一單刀多擲開關(guān)至少具有兩個(gè)定端和一個(gè)動(dòng)端，各第一單刀多擲開關(guān)的第一定端與地面控制及數(shù)據(jù)處理單元和/或電流檢測單元電連接，各第一單刀多擲開關(guān)的第二定端與電阻檢測單元電連接，各第一單刀多擲開關(guān)的動(dòng)端與電纜的一個(gè)纜芯的一端連接;以及 至少兩個(gè)第二單刀多擲開關(guān)，各第二單刀多擲開關(guān)具有一個(gè)動(dòng)端以及至少兩個(gè)用于連接井下設(shè)備的定端，各第二單刀多擲開關(guān)的動(dòng)端連接所述電纜纜芯的另一端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下測井電纜自動(dòng)檢測裝置，其特征在于:第一單刀多擲開關(guān)和第二單刀多擲開關(guān)為電子開關(guān)或者微電子機(jī)械系統(tǒng)開關(guān)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種井下測井電纜自動(dòng)檢測裝置，電纜電流檢測單元的輸出端與地面控制及數(shù)據(jù)處理單元電連接；以及電阻檢測單元，該電阻檢測單元的輸出端與地面控制及數(shù)據(jù)處理單元電連接；各第一單刀多擲開關(guān)至少具有兩個(gè)定端和一個(gè)動(dòng)端，各第一單刀多擲開關(guān)的第一定端與地面控制及數(shù)據(jù)處理單元和/或電流檢測單元電連接，各第一單刀多擲開關(guān)的第二定端與電阻檢測單元電連接，各第一單刀多擲開關(guān)的動(dòng)端與電纜的一個(gè)纜芯的一端連接；以及至少兩個(gè)第二單刀多擲開關(guān)，各第二單刀多擲開關(guān)具有一個(gè)動(dòng)端以及至少兩個(gè)用于連接井下設(shè)備的定端，各第二單刀多擲開關(guān)的動(dòng)端連接所述電纜纜芯的另一端。當(dāng)電纜受損后，通過本實(shí)用新型即可自動(dòng)檢測到受損情況。
【IPC分類】G01R31/12, G01R31/02
【公開號(hào)】CN205301476
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】岑健, 余樂, 張峰, 臧偉, 李瑾
【申請(qǐng)人】常州凱銳能源科技有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2015年11月30日