用于泥浆脉冲遥测装置的大容量电容器充电电路
专利汇可以提供用于泥浆脉冲遥测装置的大容量电容器充电电路专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本文公开了用于对大容量 能量 储存电容器充电(诸如用于在井下工具中致动螺线管)的方法和设备。可能以泥浆为动 力 的发 电机 提供与其旋转速度成比例的整流 电压 。将所述整流电压提供到单端初级电感转换器，所述单端初级电感转换器进而在跨大容量电容器(16)的电压降低到介于预定较高与较低设置点之间时对所述大容量电容器充电。一旦使所述大容量电容器放电，诸如来自用于形成泥浆压力脉冲的电磁 阀 的致动，控制逻辑还导致所述转换器停止对所述大容量电容器(16)充电以提高 电路 效率和性能。也可提供 电池 以经由限流器来对所述大容量电容器充电，并且断开电路防止所述电池在所述发电机正经由所述转换器对所述大容量电容器充电时对所述大容量电容器充电。，下面是用于泥浆脉冲遥测装置的大容量电容器充电电路专利的具体信息内容。
1.一种井下工具，其包括：
壳体；
大容量电容器，所述大容量电容器被设置在所述壳体中并且被布置用于能量储存；
发电机，所述发电机被设置在所述壳体中并且流体地耦接到流体供应装置用于为所述发电机提供动力；以及
单端初级电感转换器，所述单端初级电感转换器被设置在所述壳体中并且选择性地耦接在所述大容量电容器与所述发电机之间，以便当跨所述大容量电容器的电压介于较低设置点与较高设置点之间时，将电荷从所述发电机转移到所述大容量电容器。
2.如权利要求1所述的井下工具，其进一步包括：
致动器，所述致动器由所述大容量电容器供电。
3.如权利要求1所述的井下工具，其进一步包括：
电池，所述电池通过电池控制电路选择性地跨所述大容量电容器耦接以将电荷从所述电池转移到所述大容量电容器并且当所述转换器正将电荷从所述发电机转移到所述大容量电容器时使所述电池与所述大容量电容器隔离。
4.如权利要求3所述的井下工具，其中：
所述电池控制电路包括限流器，所述限流器耦接在所述电池与所述大容量电容器之间并且被布置成限制所述电池与所述大容量电容器之间的电流流动。
5.如权利要求1所述的井下工具，其中：
所述转换器界定具有第一和第二输入终端以及第一和第二输出终端的双端口网络，所述第二输入终端电连接到所述第二输出终端；
所述发电机电连接到所述第一和第二输入终端，并且所述大容量电容器电连接到所述第一和第二输出终端；
所述转换器包括第一和第二电感器以及第一电容器，各自通过第一和第二终端来表征；
所述转换器包括二极管，所述二极管界定阳极和阴极；
所述第一电感器的所述第一终端电连接到所述第一输入终端，所述第一电容器的所述第一终端电连接到所述第一电感器的所述第二终端，所述二极管的所述阳极电连接到所述第一电容器的所述第二终端，所述二极管的所述阴极电连接到所述第一输出终端，并且所述第二电感器的所述第二终端电连接到所述第二输入终端；并且
所述转换器包括控制切换元件，所述控制切换元件可操作地耦接在所述第一电容器的所述第一终端与所述第二输入终端之间。
6.如权利要求5所述的井下工具，其中：
所述第一和第二电感器围绕共用芯缠绕。
7.如权利要求5所述的井下工具，其进一步包括：
振荡器，所述振荡器可操作地耦接到所述控制切换元件以使所述控制切换元件循环工作。
8.如权利要求7所述的井下工具，其进一步包括：
转换器启用电路，所述转换器启用电路可操作地耦接在所述大容量电容器与所述振荡器之间并且被布置成防止所述控制切换元件在跨所述大容量电容器的所述电压超过所述较高设置点时循环工作并且允许所述控制切换元件在跨所述大容量电容器的所述电压降低到低于所述较低设置点时循环工作。
9.如权利要求8所述的井下工具，其中：
所述转换器启用电路包括比较器，所述比较器感测与跨所述大容量电容器的所述电压成比例的电势；以及正反馈路径，所述正反馈路径用于提供迟滞。
10.如权利要求7所述的井下工具，其进一步包括：
转换器禁用电路，所述转换器禁用电路可操作地耦接到所述振荡器并且被布置成防止所述控制切换元件在所述大容量电容器放电时循环工作。
11.如权利要求2所述的井下工具，其中：
所述井下工具包括遥测装置，所述遥测装置包括用于在所述流体供应装置中产生压力脉冲的螺线管操作阀。
12.一种钻井系统，其包括：
钻柱；
流体供应装置，所述流体流过所述钻柱；
钻头，所述钻头由所述钻柱携载；
泥浆脉冲遥测装置，所述泥浆脉冲遥测装置由所述钻柱携载；
发电机，所述发电机由所述钻柱携载并且流体地耦接到所述流体供应装置用于为所述发电机提供动力；以及
单端初级电感转换器，所述单端初级电感转换器耦接到所述遥测装置且所述发电机用于为所述遥测装置供电。
13.如权利要求12所述的钻井系统，其进一步包括：
电池，所述电池通过电池控制电路电耦接到所述遥测装置用于为所述遥测装置选择性地供电。
14.如权利要求12所述的钻井系统，其中：
所述遥测装置包括由螺线管致动的阀；
所述钻井系统进一步包括大容量电容器，所述大容量电容器电耦接到所述螺线管用于为所述螺线管供电；并且
所述转换器电耦接到所述大容量电容器用于对所述大容量电容器充电。
15.如权利要求14所述的钻井系统，其中：
所述转换器界定具有第一和第二输入终端以及第一和第二输出终端的双端口网络，所述第二输入终端电连接到所述第二输出终端；
所述发电机电连接到所述第一和第二输入终端，并且所述大容量电容器电连接到所述第一和第二输出终端；
所述转换器包括第一和第二电感器以及第一电容器，各自通过第一和第二终端来表征；
所述转换器包括二极管，所述二极管界定阳极和阴极；
所述第一电感器的所述第一终端电连接到所述第一输入终端，所述第一电容器的所述第一终端电连接到所述第一电感器的所述第二终端，所述二极管的所述阳极电连接到所述第一电容器的所述第二终端，所述二极管的所述阴极电连接到所述第一输出终端，并且所述第二电感器的所述第二终端电连接到所述第二输入终端；并且
所述转换器包括控制切换元件，所述控制切换元件可操作地耦接在所述第一电容器的所述第一终端与所述第二输入终端之间。
16.如权利要求15所述的钻井系统，其中：
所述第一和第二电感器围绕共用芯缠绕。
17.如权利要求15所述的钻井系统，其进一步包括：
振荡器，所述振荡器可操作地耦接到所述控制切换元件以使所述控制切换元件循环工作。
18.如权利要求17所述的钻井系统，其进一步包括：
转换器启用电路，所述转换器启用电路可操作地耦接在所述大容量电容器与所述振荡器之间并且被布置成防止所述控制切换元件在跨所述大容量电容器的电压超过较高设置点时循环工作并且允许所述控制切换元件在跨所述大容量电容器的所述电压降低到低于较低设置点时循环工作。
19.如权利要求18所述的钻井系统，其中：
所述转换器启用电路包括比较器，所述比较器感测与跨所述大容量电容器的所述电压成比例的电势；以及正反馈路径，所述正反馈路径用于提供迟滞。
20.如权利要求17所述的钻井系统，其进一步包括：
转换器禁用电路，所述转换器禁用电路可操作地耦接到所述振荡器并且被布置成防止所述控制切换元件在所述大容量电容器放电时循环工作。
21.一种用于操作井下工具的方法，其包括：
在所述井下工具中提供大容量电容器，所述大容量电容器电耦接到致动器用于为所述致动器供电；
在所述井下工具中提供发电机；
使单端初级电感转换器耦接在所述大容量电容器与所述发电机之间以将电荷从所述发电机转移到所述大容量电容器；
由所述发电机经由所述转换器来对所述大容量电容器充电；以及
通过所述致动器来使所述大容量电容器至少部分地放电以便为所述致动器供电。
22.如权利要求21所述的方法，其进一步包括：
当跨所述大容量电容器的电压降低到低于较低设置点时启用所述转换器，以使得所述发电机对所述大容量电容器充电；以及
当跨所述大容量电容器的所述电压超过较高设置点时禁用所述转换器，以使得所述发电机不对所述大容量电容器充电。
23.如权利要求21所述的方法，其进一步包括：
在所述井下工具中提供电池；
使所述电池通过电池控制电路选择性地跨所述大容量电容器耦接；
将电荷从所述电池转移到所述大容量电容器；以及
当所述转换器正将电荷从所述发电机转移到所述大容量电容器时通过所述电池控制电路来使所述电池与所述大容量电容器隔离。
24.如权利要求21所述的方法，其进一步包括：
当所述大容量电容器正通过所述致动器放电时，禁用所述转换器。
25.如权利要求21所述的方法，其进一步包括：
通过致动阀来遥测数据。
26.如权利要求21所述的方法，其中：
所述致动器为可操作地耦接到阀的螺线管；并且
所述方法进一步包括致动所述阀。
27.如权利要求26所述的方法，其进一步包括：
使所述阀流体地耦接到流体源；
通过致动所述阀来在所述流体源中形成压力脉冲。
28.一种用于对大容量电容器充电的布置，其包括：
大容量电容器，所述大容量电容器被布置用于能量储存；
发电机；
单端初级电感转换器，所述单端初级电感转换器被选择性地耦接在所述大容量电容器与所述发电机之间，以便当跨所述大容量电容器的电压介于较低设置点与较高设置点之间时，将电荷从所述发电机转移到所述大容量电容器；以及
电池，所述电池被选择性地跨所述大容量电容器耦接以当电池启用切换元件呈第一状态时将电荷从所述电池转移到所述大容量电容器并且当所述电池启用切换元件呈第二状态时使所述电池与所述电容器断开。
29.如权利要求28所述的布置，其进一步包括：
电池禁用电路，所述电池禁用电路耦接到所述转换器并且被布置成当所述转换器正将电荷从所述发电机转移到所述大容量电容器时使所述电池启用切换元件呈所述第二状态；
以及
限流器，所述限流器耦接在所述电池与所述大容量电容器之间并且被布置成限制所述电池与所述大容量电容器之间的电流流动。
30.如权利要求28所述的布置，其中：
所述转换器界定具有第一和第二输入终端以及第一和第二输出终端的双端口网络，所述第二输入终端电连接到所述第二输出终端；
所述发电机电连接到所述第一和第二输入终端，并且所述大容量电容器电连接到所述第一和第二输出终端；
所述转换器包括第一和第二电感器以及第一电容器，各自通过第一和第二终端来表征；
所述转换器包括二极管，所述二极管界定阳极和阴极；
所述第一电感器的所述第一终端电连接到所述第一输入终端，所述第一电容器的所述第一终端电连接到所述第一电感器的所述第二终端，所述二极管的所述阳极电连接到所述第一电容器的所述第二终端，所述二极管的所述阴极电连接到所述第一输出终端，并且所述第二电感器的所述第二终端电连接到所述第二输入终端；并且
所述转换器包括控制切换元件，所述控制切换元件可操作地耦接在所述第一电容器的所述第一终端与所述第二输入终端之间。
31.如权利要求30所述的布置，其进一步包括：
振荡器，所述振荡器可操作地耦接到所述控制切换元件以使所述控制切换元件循环工作；
转换器启用电路，所述转换器启用电路可操作地耦接在所述大容量电容器与所述振荡器之间并且被布置成防止所述控制切换元件在跨所述大容量电容器的所述电压超过所述较高设置点时循环工作并且允许所述控制切换元件在跨所述大容量电容器的所述电压降低到低于所述较低设置点时循环工作；其中所述转换器启用电路包括比较器，所述比较器感测与跨所述大容量电容器的所述电压成比例的电势；以及正反馈路径，所述正反馈路径用于提供迟滞；以及
转换器禁用电路，所述转换器禁用电路可操作地耦接到所述振荡器并且被布置成防止所述控制切换元件在所述大容量电容器放电时循环工作。
用于泥浆脉冲遥测装置的大容量电容器充电电路
技术领域
背景技术
具体实施方式
在某些实施方案中，发电机12的有用电压范围为约100伏至400伏。将整流电压提供到转换器14，该转换器进而对大容量电容器16充电。也就是说，转换器14如以下进一步描述将电荷从发电机12选择性地转移到大容量电容器16。大容量电容器16可为被指定用于储存为了操作井下工具91的致动器(未示出)而使用的能量的大型电容器。在实施方案中，井下工具91可以包括遥测装置，并且致动器可为例如用于在钻井流体中产生压力脉冲的螺线管操作阀的螺线管。虽然本文将大容量电容器16描述为单个电容器，但本领域技术人员将理解，大容量电容器16可以包括并行连接在一起的多个离散的电容器，或其组合。
在井下工具中提供发电机；使单端初级电感转换器耦接在大容量电容器与发电机之间以将电荷从发电机转移到大容量电容器；由发电机经由转换器对大容量电容器充电；以及通过致动器来使大容量电容器至少部分地放电以便为致动器供电。最后，用于对大容量电容器充电的设备实施方案可以大体包括：大容量电容器，该大容器电容器被布置成用于能量储存；发电机；单端初级电感转换器，该单端初级电感转换器选择性地耦接在大容量电容器与发电机之间以在跨大容量电容器的电压介于较低设置点与较高设置点之间时，将电荷从发电机转移到大容量电容器；以及电池，该电池选择性地耦接在大容量电容器上以在电池启用切换元件呈第一状态时将电荷从电池转移到大容量电容器以及在电池启用元件呈第二状态时使电池与电容器断开。
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