[发明专利]一种随钻测量系统中电池模块的监控方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及石油、天然气钻井领域，具体的讲是一种用于井下随钻测量系统电池模块的监控方法及装置。 

背景技术

在石油、天然气钻井工程中，随钻测量(Measure With Drilling，MWD)是井眼轨迹监测与控制中的一项核心技术，而电源模块是MWD系统的基本组成单元之一。目前，随钻测量系统中供电电源为电池和涡轮发电机两种形式，由于受到井下高温高压、剧烈振动等恶劣工作条件的影响，导致钻进过程中井底定向传感器的动态测量精度大大降低，为了能得到更加准确的井底工程参数，通常是在泥浆泵停止状态下采用静态方式测量工程参数，而此时泥浆涡轮发电机将无法正常工作。 

大容量锂电池电源一直以来是随钻测量仪器中应用最广泛的供电方式，然而随钻测量仪器中使用的大容量锂电池为一次性电池，其容量随着供电时间增加而逐渐减小的，一旦电池容量低于临界值，电池输出电压会快速下降，进而导致整个仪器不能正常工作，因此，随钻测量仪器每次下井作业的时间就取决于电池的容量大小。为了充分利用电池存储的有限电量，需要精确检测到电池的剩余电量，为下次作业配备所需的电池电量。 

在美国专利公开说明书(No.7760106)中公开了一种电池组监控装置，其主要是监测串联电池组中各个电池的电压和温度参数，不具备数据通信功能，且监测的电池组并不适用于井下随钻测量系统。 

在中国授权的发明专利(No.101364729)中，科比亚努等人公布了基于 MEMS的电池监控系统，采用多个机械激励场效应管(MAFET)作为开关连接到电池，MAFET开关和晶体管相互以及与多个MAFET开关的打开状态或者闭合状态相关联地操作，以确定、监控和防止与电池相关的一个或多个危险状况。该发明提出的电池监控系统实际上是一个电池保护装置，且体积较大，不适合随钻测量系统。 

中国发明专利(公开号：CN102033204A)中公开的一种电池电量检测系统及方法中，其通过与电池组相连的电压检测电路分别测量电池组中多个电池单元的开路电压，并由处理器从多个电池单元的开路电压中判定最小开路电压，并根据最小开路电压与预设的查找表来判定电池组的电荷状态，于是电池组开路电压与电荷状态之间的关系会发生非线性变化。该方法的局限之处是电池余量的判定依据没有考虑到环境温度的变化，故不适合对井下电池的电量进行检测。 

发明内容

本发明目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种适用于井下高温环境的随钻测量系统MWD中电池模块监控方法及装置，以提高电池电量检测精度并实现主从电池模块无缝切换。 

一方面，本发明实施例提供了一种随钻测量系统中电池模块监控方法，所述方法的执行主体是电池模块监控装置，所述电池模块监控装置包括数字信号控制器、主电池参数检测电路、从电池组参数检测电路、切换开关和二极管，其中，所述数字信号控制器分别与主电池组、从电池组、所述主电池组参数检测电路、所述从电池组参数检测电路和所述切换开关连接，所述主电池组通过所述主电池参数检测电路并经由所述二极管连接到随钻测量系统，所述二极管的阴极与所述随钻测量系统连接，所述从电池组通过所述从电池组参数检测电路并经由所述切换开关连接到所述二极管的阴极；所述的方法包括： 

通过所述主电池参数检测电路和所述从电池组参数检测电路分别采集主、从电池组参数，所述主、从电池组参数包括：主、从电池组各自的输出电流和输出电压； 

所述数字信号控制器根据所述主、从电池组参数获得所述主、从电池组各自的剩余电量； 

所述数字信号控制器判断当前工作的主电池组的输出电压和剩余电量中的至少其一是否满足低于预设的电压阈值和电量阈值，如是，则接通切换开关，采用从电池组为随钻测量系统进行供电。 

另一方面，本发明实施例提供了一种随钻测量系统中电池模块监控装置，所述电池模块监控装置包括： 

主电池组参数检测电路，用于对主电池组的输出电流和输出电压进行实时检测；所述主电池组参数检测电路通过一个二极管连接到随钻测量系统，所述二极管的阴极连接所述随钻测量系统； 

从电池组参数检测电路，用于对从电池组的输出电流和输出电压进行实时检测； 

切换开关，分别连接所述从电池组参数检测电路和所述二极管的阴极，用于根据切换信号而接通或断开；