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套管井測井儀器一般采用單芯電纜傳輸，需要傳輸的數據量不是很大，且這種傳輸方法簡單，操作性高，更主要的是測井成本低，電纜在傳輸數據的同時還要向井下供直流電，這就需要將地面上220V。的交流電先轉換成直流電，通過電纜傳到井下，再通過DC—DC電源轉變成系統需要的各個電壓。大量的試驗結果表明，此種方式工作穩定，在傳輸距離為6000m時，也能可靠地實現數據的傳輸。 1 電源系統結構 套管井測井儀的電源系統結構如圖1所示，該系統由地面變壓器、直流穩壓電路、DC—DC變壓器、系列電壓轉換電路等四部分組成。其中地面變壓器的作用是將220V的交流電變為90V的交流電，然后再經過直流穩壓電路將90V的交流變為直流，再經過DC—DC變壓器得到系列電壓。 2 主要功能模塊設計 1)直流穩壓電路 本電源系統中的直流穩壓電路如圖2所示，圖中90V的交流電壓經過KC403單向橋式整流后，再由二階II型網絡濾波，輸出90V的直流電壓。值得一提的是，由于井下數據是通過90V直流電纜上傳的，為了防止后續電路對前端電路產生干擾，在90V整流橋的每個二極管上都并聯一個0．1μF的電容，這些電容能夠很好吸收二極管的開關噪聲。在電源濾波電路中，電容的耐壓值一般為輸入電壓的2倍，且電容比較大，這樣交流成分比較容易被濾掉，輸出電壓比較平滑。 2)DC—DC電源 圖3為DC—DC電源的實現電路，圖中VD1、L1、C1和C2起隔離電路的作用，擋住傳輸信號。電源的主芯片UCC3842為單電源供電、帶電流正向補償、單路調制輸出的集成芯片。其管腳①是誤差放大器的輸出端，外接阻容元件用于改善誤差放大器的增益和頻率特性；②腳是反饋電壓輸入端，此腳電壓與誤差放大器同相端的2．5V基準電壓進行比較，產生誤差電壓，從而控制脈沖寬度；③腳為電流檢測輸入端，當檢測電壓超過1V時縮小脈沖寬度使電源處于間歇工作狀態；④腳為定時端，內部振蕩器的工作頻率由外接的阻容時間常數決定，f=1．8／(RT×CT)；⑤腳為公共地端；⑥腳為推挽輸出端，內部為圖騰柱式，上升、下降時間僅為50ns，驅動能力為±lA；⑦腳是直流電源供電端，具有欠、過壓鎖定功能，芯片功耗為15mW；⑧腳為5V基準電壓輸出端，有50mA的負載能力。圖中R7和C5組成振蕩網絡，12V的輸出電壓通過R2、R3返回到U1的反饋電壓輸入端。電阻R11檢測線圈中的電流，通過R6和R9分壓后接入U1的電流檢測輸入端。UCC3842的⑥腳為PWM輸出，通過對管VT2和VT3驅動開關管VT1的導通與截止。通過后端二級管的整流和電容濾波就產生了系統需要的±15V和5V。 3)系列電壓的產生 圖4電路產生系統需要的3V、1．5V、1．25V和1．75V電壓，圖4(a)中，+15V電壓通過穩壓管VD1穩到6．2V，再通過R5、R6分壓后經過運放產生3V電壓，最后通過R4、R7分壓后通過跟隨器后產生1．5V電壓。 圖4(b)將產生的3V電壓通過R12、R13和R14電阻分壓后產生1．75V和1．25V電壓，再分別經過一個跟隨器后得到1．75V和1．25V便可以使用。 3 結束語 這套電源系統在現役很多套管井測井儀器中都有應用，其出色的性能保證井下儀器在高溫高溫的井況中能穩定的工作，且其測井成本低等一(系統優點使其在石油測井領域中得到越來越廣泛的應用。 |
