[發明專利]一種鉆進式井壁取心器用電機驅動電源

有效

• 申請號: 201110219869.1
• 申請日: 2011-08-02
• 公開（公告）號: CN102291009A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 王易安;賈向東;王國平;范林;劉國權;黃明艷;劉慶豐;張珩;孫金花;楊亮;鄧林;李文東;羅學東;陳江同;李勇
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團測井有限公司
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 任默聞

技術領域

本發明是關于地質勘探技術領域，尤其是關于石油地質勘探和金屬礦藏勘測的測井技術領域，具體來說是關于可直接使用測井儀器車上的發電機進行供電的一種鉆進式井壁取心器用電機驅動電源。

背景技術

在石油地質勘探和金屬礦藏勘測的測井技術領域，利用巖心分析確定儲層的巖性、物理參數是一項重要的工作。目前，用于分析的巖心可以通過鉆井取心、爆炸撞擊式井壁取心、鉆進式井壁取心三種方式獲得。鉆井取心施工實效低、成本高且影響鉆進速度；爆炸撞擊式井壁取心所取巖心受到取心筒撞擊損害，不利于物理分析化驗，得不到孔隙度和滲透率等儲層參數；鉆進式井壁取心采用液壓傳動技術，使空心鉆頭垂直鉆進式井壁獲取巖心，對巖心原始物性損害小，可借助儀器進行巖性、電性、物性和含油性分析化驗，求取孔隙度、滲透率等儲層參數。

鉆進式井壁取心器的工作原理是，地面大功率電源通過7000米鎧裝電纜驅動井下的2500W-3000W大功率電機來帶動一臺液壓泵產生液壓動力，再由高壓液壓油驅動取心馬達進行取心，因此，鉆進式井壁取心器的關鍵部件之一是用來帶動液壓泵工作的大功率交流電機。電機要求地面驅動電源提供電壓為850V、頻率為50Hz、兩相的相位差為90°的交流電源。可靠的電機驅動電源是保證電機正常工作的基礎。目前為鉆進式井壁取心器提供驅動的電源存在以下缺點：

一：電機所需相位差90°的兩路交流電源是通過三相電源獲得，由于測井儀器車載的發電機均為單相發電機，因此現有電機無法采用測井儀器車載發電機，必須依賴鉆井現場的其他發電機來提供電力，這樣在供電規格不同的地區無法獲得所需電源，從而影響取心作業，并且現場發電機的頻率、電壓的不穩定都會影響取心作業的成功率。

二：井下大功率電機與地面供電電源之間有長達7000米的鎧裝電纜，通常單根纜芯內阻高達200多歐姆，電機啟動時大電流將電機端電壓拉得很低影響電機的啟動轉矩，并且在取心作業中負載增加會造成電機扭矩下降，嚴重時甚至會造成取心失敗，另外在取心儀器溫度低時，會造成較稠液壓油無法啟動現象。

三：在高溫狀態下，液壓油變稀，需要提高液壓泵泵量，以補償因液壓油泄露而引起的功率不足情況。現有電機供電電源的頻率依賴井場發電機的頻率，為工頻50Hz，無法根據液壓泵流量相應調節電機工作頻率來提高轉速，降低了在惡劣井下環境中取心的成功率。

四：現有的井壁取心系統是通過低頻變壓器升壓，調壓器調節等手段來實現高電壓可調供電。對于10KW的線性可調電源來說，體積和重量都十分龐大，搬運不便，且線性電源的轉換效率低于50％，能源浪費嚴重。

為了解決現有技術中使用線性電源作為鉆進式井壁取心用的電機電源時所產生的問題，一種好的方式就是采用變頻電源，由于變頻電源體積小，且頻率可變，因此性能更好。目前，在其他的工業領域中，比如工業制造等，已經存在變頻電源。但是目前其他領域中使用的變頻電源卻無法適用于石油地質勘探和金屬礦藏勘測領域中的鉆進式井壁取心過程。這是因為，目前已有的變頻電源與上述線性電源一樣，仍然采用的是三相交流電輸入，這樣，則仍然會產生與上述線性電源相同的問題。并且，已有的變頻電源由于不是應用于石油地質勘探和金屬礦藏勘測的鉆進式井壁取心領域，因此，其還存在輸入輸出不隔離以及最終輸出高頻三相信號的特點，而這些特點無法滿足鉆進式井壁取心過程中特有的輸入輸出隔離要求，以及輸出兩相的相位差為90°的低頻信號的要求。

發明內容

為克服現有技術中井場發電機的頻率、電壓變化影響取心作業成功率的問題，本發明提供一種鉆進式井壁取心器用電機驅動電源，可直接使用測井儀器車上的車載發電機進行供電。