[发明专利]一种井下电磁阀门双级驱动电路

说明书

 

技术领域

     本发明涉及泥浆脉冲发生器领域，具体涉及一种井下电磁阀门双级驱动电路。

背景技术

    在石油、天然气、煤气及地质勘探的钻井工程测试领域中，目前的脉冲测试仪是最为广泛的使用仪器，不论是正脉冲还是负脉冲，都是改变了钻具中的泥浆压力来传送信号的。

随钻测量仪是将传感器测得的井下参数按照特定的方式进行编码，产生脉冲信号，该电脉冲信号控制脉冲器的控制阀上下运动，再利用循环泥浆的力量使蘑菇头产生同步的上下运动，这样就改变了蘑菇头与限流环之间的泥浆流通截面积。在蘑菇头离开限流环时，钻柱内的泥浆可以较顺利地从限流环通过；在蘑菇头靠近限流环状态时，泥浆流通截面积减小，从而在钻柱内产生了一个正泥浆压力脉冲。仪器主控器产生的脉冲信号控制蘑菇头移动的时间，从而控制了脉冲的宽度和间隔。蘑菇头与限流环之间的泥浆流通截面积决定着信号的强弱，实际上，整个过程涉及到如何在井下获得数据以及如何将这些数据输送到地面，这两个功能分别由探管和泥浆脉冲发生器完成。     但现有的泥浆脉冲发生器，频繁出现脉冲发生器初步启动时卡死现象，导致泥浆脉冲发生器不能正常产生脉冲; 同时也出现导向阀门的密封不到位现象，导致脉冲信号控制不准确，严重影响脉冲输出信号有效率。另外，现有的泥将脉冲发生器中电磁阀长期处于满载工作状态，跟据电磁铁磁力的大小与物体间的距离越近越强的特性，当电磁阀启动以后，可以适量减少电磁阀的工作电流，也能保证电磁阀正常工作，而不可充电的耐高温电池组是井下仪器主要动力来源，该电池组价格昂贵，并要求在井下可持续供电超过100小时。电磁阀门的驱动是主要的耗能单元，设计低电压的驱动器对提高整个电池组的使用时间至关重要。且泥浆脉冲发生器工作环境恶劣,井下温度可达到150℃,电磁阀常时间在大电流下工作,由于散热条件限制,自身温度会不断升高,甚至会影响其它工件温度升高，所以降低电磁阀的功耗和温升延长电池使用寿命已成了至关重要的部分。

发明内容

本发明的目的是解决以上缺陷，提供一种井下电磁阀门双级驱动电路，其能加强泥浆脉冲发生器电磁阀启动功能，且能加强导向阀门封闭力度，使其完全封闭，从而保证脉冲发生器输出信号的完整性，可靠性和最大省电性。

泥浆脉冲器与电磁阀关系:脉冲器外壳内部边沿设有一条主泥浆通道，中间部分还有一条导向泥浆通道。导向泥浆通道用来控制蘑菇头的升降，从而控制蘑菇头和限流环的间隙，以产生脉冲。电磁阀带动脉冲驱动杆来回运动，而导向泥浆通道的开关由脉冲驱动杆的来回运动控制，用来调节蘑菇头内腔的压力,而脉冲驱动杆是以电磁阀为动力源。

    本发明的目的是通过以下方式实现的：

    一种井下电磁阀门双级驱动电路，该电路包括用于做主要动力来源的耐高温主电池组、滤波电路一、滤波电路二和电磁阀，主电池组经滤波电路一向电磁阀供电，形成第一级供电电压，另外增设有负电压源和控制器，负电压源经滤波电路二向电磁阀供电，形成第二级供电电压，该控制器的输出端分别连接有电磁阀供电控制电路和电磁阀负电压供电控制电路，同时该负电压源与电磁阀负电压供电控制电路的输入端连接，电磁阀供电控制电路和电磁阀负电压供电控制电路的输出端分别与电磁阀连接，所述第一级供电电压由控制器控制电磁阀供电控制电路向电磁阀供电，所述第二级供电电压由控制器控制电磁阀负电压供电控制电路向电磁阀供电，当电磁阀初步启动时，电磁阀两端电压最大，控制器控制电磁阀供电控制电路和电磁阀负电压供电控制电路同时工作，使第一级供电电压和第二级供电电压同时向电磁阀供电，从而形成双级驱动电压向电磁阀供电，电磁阀启动完成后，由控制器控制关闭电磁阀负电压供电控制电路，跟据电磁铁磁力的大小与物体间的距离越近越强的特性，从而关闭第二级供电电压，使第一级供电电压单独向电磁阀供电，电磁阀在第一级供电电压的驱动下仍能正常工作。本电磁阀驱动电路为RC式驱动，避免了使用脉冲宽度调制(PWM)驱动而产生的电源噪音，减少电路复杂度，提高了在井下恶劣环境下的可靠性。