用于可靠的自动储备电池开关的方法和系统 |
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| 申请号 | CN201210462529.6 | 申请日 | 2012-11-16 | 公开(公告)号 | CN103117588A | 公开(公告)日 | 2013-05-22 |
| 申请人 | 桑德克斯有线有限公司; | 发明人 | K.R.沃坦; | ||||
| 摘要 | 本 发明 是用于可靠的自动储备 电池 开关 的方法和系统。根据这些示范性 实施例 的系统和方法提供了用于从第一电池切换到第二电池的 电路 。该电路包含：第一电池，配置为当第一 簧片 开关闭合时提供 电能 给装置；第二电池，配置为当第二簧片开关闭合时提供电能给该装置；该第一簧片开关，电连接到第一电池并配置为当接近磁体时闭合；该第二簧片开关，电连接到第二电池并配置为当接近磁体时闭合；以及磁体，配置为从接近第一簧片开关的 位置 移动到接近第二簧片开关的位置。 | ||||||
| 权利要求 | 1. 一种电路，用于从第一电池切换到第二电池，所述电路包括： |
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| 说明书全文 | 用于可靠的自动储备电池开关的方法和系统技术领域[0001] 本发明通常涉及方法和系统，并且更特别地，涉及用于从第一电池切换到第二电池的机制和技术。 背景技术[0002] 井下测量设备已经用于例如石油工业中的科学操作。此测量设备或其它设备，典型地放下到钻入地面的孔中。可以经由电力线缆通过位于该孔的外部的电源为该设备供给电力，或通过位于该设备内的电源为该设备供给电力。可以基于各种环境因素和/或该设备自身来确定使用哪一种类型的设备，例如，外部供电或内部供电。通过这样的设备所获取的测量结果可用于辅助确定碳氢化合物的位置和与周围的地质构造关联的其它信息。 [0003] 一些传统的用于井下操作的内部供电设备使用单个锂电池组。每次装置从井中移出时，移出用过的电池并由新电池替换。这可能是昂贵的，因为用过的电池中可能仍然在其中留有用于其它用途的大量的电荷，这可导致使用的电池量大于可能需要的。 [0004] 对此的一个解决方案会是使用一个或多个微处理器来监测井下设备中的电池（或多个电池）的电压。然而，倾向使用微处理器和与其关联的电路的解决方案相当复杂，并可能不适于井下通常有的恶劣环境，例如，高温和高压。 [0005] 因此，希望有简单并可靠地改善井下设备中的电池使用的其它方法和系统。 发明内容[0006] 根据示范性实施例，存在着一种用于从第一电池切换到第二电池的电路，该电路包含：第一电池，配置为当第一簧片开关（reed switch）闭合时提供电能给装置；第二电池，配置为当第二簧片开关闭合时提供电能给该装置；该第一簧片开关，电连接到第一电池并配置为当接近磁体时闭合；该第二簧片开关，电连接到第二电池并配置为当接近该磁体时闭合；以及该磁体，配置为从接近第一簧片开关的位置移动到接近第二簧片开关的位置。 [0007] 根据另一示范性实施例，存在着一种用于从第一电池切换到第二电池的方法，该方法包含：当第一簧片开关闭合时，由第一电池提供电能给装置；当第二簧片开关闭合时，由第二电池提供电能给该装置；当接近磁体时将该第一簧片开关闭合，其中，该第一簧片开关电连接到该第一电池；当接近该磁体时将该第二簧片开关闭合，其中，该第二簧片开关电连接到该第二电池；以及将该磁体从接近该第一簧片开关的位置移动到接近该第二簧片开关的位置。 [0008] 根据另一示范性实施例，存在着一种配置为操作于井孔（well hole）中的装置，该装置包含：电路，该电路包含：第一电池，配置为当第一簧片开关闭合时提供电能给该装置；第二电池，配置为当第二簧片开关闭合时提供电能给该装置；该第一簧片开关，电连接到该第一电池并配置为当接近磁体时闭合；该第二簧片开关，电连接到第二电池并配置为当接近该磁体时闭合；以及该磁体，配置为从接近该第一簧片开关的位置移动到接近该第二簧片开关的位置；测量装置，配置为在井孔中取得测量结果；以及存储器，配置为储存该测量结果。附图说明 [0009] 附图图示了示范性实施例，其中：图1描绘了根据示范性实施例的井下设备的井孔环境； 图2图示了根据示范性实施例的电路； 图3示出了根据示范性实施例的处于闭合位置的双金属开关（bi-metallic switch）； 图4图示了根据示范性实施例的处于断开位置的双金属开关； 图5示出了根据示范性实施例的井下测量装置； 图6示出了根据示范性实施例的方法的流程图。 具体实施方式[0011] 说明书通篇对“一个实施例”或“一实施例”的提及是指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包含于所公开的主题的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各处出现的短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”不一定提及相同的实施例。另外，在一个或多个实施例中，可以按照任何合适的方式组合该特定特征、结构或特性。 [0012] 根据示范性实施例，可以依需求在一件设备中相继使用两个电池或两个电池组。可使用此双电池机构的一个环境是可操作于例如所钻的孔中的井下测量和测试设备。在描述与双电池系统关联的示范性系统和方法（其还可描述为可靠的自动储备电池开关）之前，现在关于图1描述在其中可使用该设备的井孔。 [0013] 图1（其并非按比例）图示了井孔2、钻井平台4、线缆6和井下测量设备（或装置）8。在此示例中，井孔2中的环境使得井下测量设备8使用内部电源。线缆6用于在井孔2中升起和放下井下测量设备8。钻井平台4提供从其将井下测量设备8放下到井孔2中的稳定的平台。井下测量设备8的示例可包含测量辐射、音速、抵抗力、使用磁性的装置和用于支持井内操作以及碳氢化合物勘探的其它类型的设备。 [0014] 根据示范性实施例，井下测量设备8可包含允许电源从第一电池切换到第二电池的电路。电路10的示例在图2中示出。电路10包含主电池或第一电池12、储备电池或第二电池14、两个簧片开关16和18、双金属开关20、齐纳二极管22、晶闸管24、电阻器26以及加热元件28。在一般的操作中，仅有一个电池提供电力以操作井下测量设备8。双金属开关20的位置确定簧片开关16和18中的哪一个断开，以及哪一个闭合。如图2所示，与双金属开关20关联的磁体30靠近簧片开关16，其使簧片开关16保持在闭合位置。相反地，双金属开关20的磁体30不够靠近簧片开关18的中心，其使簧片开关18留在断开位置。通过使簧片开关16闭合，其允许井下测量设备8由主电池12供电。 [0015] 根据示范性实施例，主电池12和储备电池14可以是18伏特的电池，然而，也可使用其它电压的电池。如由电阻器26、齐纳二极管22和晶闸管24所确定的，当主电池12的电压下降了预定量或相对于储备电池14的预定量（例如，2-3伏特）时，晶闸管24允许电流流到加热元件28，该加热元件28又允许双金属开关12如以下更详细地描述那样移动。一旦双金属开关12移动到其断开位置（其中该断开位置是当磁体30基本上与簧片开关18的中心相反时），簧片开关18闭合，从而允许来自储备电池14的电力操作井下测量设备8并且簧片开关16断开。当簧片开关16断开时，主电池12不再为井下测量装置8提供电力。此外，关于来自电池的电力的流动，簧片开关16和18的定位允许先接后断动作，从而没有瞬时电力损耗。 [0016] 根据示范性实施例，双金属开关20可以处于如图3所示的闭合位置或处于如图4所示的断开位置。当双金属开关20处于闭合位置时，簧片开关16闭合并且簧片开关18断开。当双金属开关20处于断开位置时，簧片开关16断开并且簧片开关18闭合。双金属开关20包含磁体30、壳体32、活塞部分34、弹簧36和双金属插销（latch）38。加热元件28位于双金属插销38附近。当主电池14中出现预定电压降（其可以相对于储备电池14）时，电流流经晶闸管24到加热元件28。此电流加热双金属插销38。根据示范性实施例，双金属插销38由两种不同金属（或合金）（例如，铁和铜或铁和黄铜）制成，每种金属具有不同的热膨胀系数，从而以当被加热时，双金属插销38远离壳体32地弯曲。这由图3和图4中的双金属插销38的不同位置示出，即，通过充分加热双金属插销38，从而其弯曲并且释放磁体30，图4中的双金属开关20被开启。这随后允许弹簧36移动磁体30的位置。根据示范性实施例，加热时间可在几秒的范围内。 [0017] 根据示范性实施例，电路10为井下测量设备8的双电池电源提供了简单的、可靠的和粗糙的设计。使用可以花费2秒以上来充分加热到用于发生释放磁体30所要求的弯曲量的双金属插销38，允许减小由于例如井下测量设备8可能遭遇的振动和/或其它类型的物理接触而意外地过早切换电池。 [0018] 根据示范性实施例，在井下环境中的井下测量设备8中使用示范性电路10后，可以检查电路10。如果双金属开关20处于闭合位置，则主电池14和储备电池16可以分别在其相同位置再次使用。如果双金属开关20处于断开位置，则主电池14的电荷显著减少（到不希望使用的点）并且储备电池16的电荷有一定量的减少。可以将储备电池16移动到主电池14的位置，并且可以放置新的新鲜的电池到储备电池16的位置，从而允许电池的更加有效率的、更低成本的使用。 [0019] 上述示范性实施例提供了用于井下设备的有效率的、可靠的双电池供电系统。现在将关于图5描述示范性井下测量设备8。井下测量设备8可包含电路10、测量功能40和存储器42。如以上所描述的，电路10提供电力给井下测量设备8。测量功能40可获取与所钻的井孔2的周围构造关联的测量信息。测量功能40可包含处理器，用于控制测量功能40和/或与井下测量设备8关联的其它功能。备选地，该处理器可以是与测量功能40分开的物理件，并且仍然能够与测量功能40和存储器42通信。存储器可用于储存所获取的测量数据和/或用于操作井下测量设备8的指令，例如，何时或在哪里打开和关闭测量功能 40。 [0020] 根据示范性实施例使用上述示范性系统，在图6示出用于从第一电池切换到第二电池的方法。用于从第一电池切换到第二电池的方法包含：在步骤44中，当第一簧片开关闭合时，由第一电池提供电能给装置；在步骤46中，当第二簧片开关闭合时，由第二电池提供电能给装置；在步骤48中，当接近磁体时闭合第一簧片开关，其中第一簧片开关电连接到第一电池；在步骤50中，当接近磁体时闭合第二簧片开关，其中第二簧片开关电连接到第二电池；以及在步骤52中，将磁体从接近第一簧片开关的位置移动到接近第二簧片开关的位置。 [0021] 上述示范性实施例旨在全面说明而不是限制本发明。因此，本发明在详细实现中能有许多变化，其可由本领域技术人员从本文所包含的描述中导出。所有这样的变化和修改被认为落在如由以下权利要求所限定的本发明的范围和精神内。本申请的描述中所使用的元件、动作或指令不应理解为对本发明是关键的或必要的，除非明确地如此描述。而且，如本文所使用的，冠词“一”旨在包含一个或多个项目。 [0022] 本书面描述使用了所公开的主题的示例以使本领域的任何技术人员能实践本书面描述，包含制作和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。该主题的可专利范围由权利要求限定，并且可包含本领域技术人员想到的其它示例。这样的其它示例旨在落在权利要求的范围内。 |
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