本文涉及测井设备控制技术，尤指一种马笼头的控制系统及方法。
背景技术：
当挂有高温可释放马笼头的井下仪器串在进行电缆测井作业发生“遇阻”时，需要启动马笼头控制装置对马笼头重新释放。现有的具有可释放功能的马笼头包括以下几种：
1、采用“熔断”的方式，但是“熔断”的方式通常受环境温度影响造成控制不稳定，会出现无法释放，或者自动达到熔融状态，出现误释放的情况。
2、采用驱动机构来驱动马笼头的锁紧释放机构进行锁紧或释放，然而目前这种控制方案中驱动机构的控制信号通常不稳，甚至出现错误，使得马笼头的锁紧或释放经常失败。
技术实现要素：
本申请提供了一种马笼头的控制系统及方法，能够提高马笼头控制准确性和可靠性，保证马笼头控制作业中的作业质量。
本申请提供了一种马笼头的控制系统，可以包括：依次相连的主控单元、地面直流供电模块、测井电缆、井下信号切换及保护模块和马笼头驱动装置；
所述主控单元，可以用于接收对马笼头进行锁紧或释放的控制命令，并根据所述控制命令控制所述地面直流供电模块开始供电；
所述测井电缆，可以用于将所述地面直流供电模块提供的电源通过预设缆芯向所述井下信号切换及保护模块传输；其中，所述预设缆芯在所述地面直流供电模块未供电时复用为与马笼头相连的井下测井仪器的控制信号的传输缆芯；
所述井下信号切换及保护模块，可以用于对所述预设缆芯上的传输信号进行保护，并检测所述传输信号的信号类型，当所述信号类型为用于锁紧或释放马笼头的预设的电源信号时，切断所述预设缆芯向所述井下测井仪器的传输，并将所述预设缆芯与所述马笼头驱动装置相连，通过所述预设缆芯向所述马笼头驱动装置供电，由所述马笼头驱动装置驱动马笼头进行锁紧或释放。
在本申请的示例性实施例中，所述预设缆芯上可以设置有用于与所述马笼头驱动装置连接的第一连接端和用于与所述井下测井仪器连接的第二连接端；
所述井下信号切换及保护模块包括切换子模块；所述切换子模块用于从所述第一连接端和所述第二连接端中择一进行连接。
在本申请的示例性实施例中，所述信号类型可以包括：电源信号和模拟信号；
所述电源信号用于控制马笼头锁紧或释放；
所述模拟信号用于控制所述井下测井仪器正常运行。
所述预设的电源信号包括：在预设电压范围内的电压信号。
在本申请的示例性实施例中，所述井下信号切换及保护模块可以包括保护子模块；所述保护子模块可以包括第一保护电路和第二保护电路；
所述第一保护电路可以用于对所述电压信号进行稳压；
所述第二保护电路可以用于对所述模拟信号进行滤波。
在本申请的示例性实施例中，所述控制系统还可以包括地面供电保护模块；
所述地面供电保护模块可以连接于所述地面直流供电模块和所述测井电缆之间，可以用于对所述地面直流供电模块提供的直流电源进行过流保护和/或过压保护。
在本申请的示例性实施例中，所述测井电缆可以为七芯电缆；
所述预设缆芯可以为7号和10号缆芯。
在本申请的示例性实施例中，所述马笼头驱动装置可以包括：电机和与所述电机的输出轴连接的传动机构；
所述电机在接收到所述电源信号时启动，并带动所述传动机构运动，实现马笼头的锁紧或释放。
本申请还提供了一种马笼头的控制方法，可以包括：
接收对马笼头进行锁紧或释放的控制命令，并根据所述控制命令控制地面直流供电模块开始供电；
将所述地面直流供电模块提供的电源通过测井电缆的预设缆芯向井下信号切换及保护模块传输；其中，所述预设缆芯在所述地面直流供电模块未供电时复用为与马笼头相连的井下测井仪器的控制信号的传输缆芯；
通过所述井下信号切换及保护模块对所述预设缆芯上的传输信号进行保护，并检测所述传输信号的信号类型，当所述信号类型为用于锁紧或释放马笼头的预设的电源信号时，切断所述预设缆芯向所述井下测井仪器的传输，并将所述预设缆芯与所述马笼头驱动装置相连，通过所述预设缆芯向所述马笼头驱动装置供电，由所述马笼头驱动装置驱动马笼头进行锁紧或释放。
在本申请的示例性实施例中，所述传输信号的信号类型可以包括：电源信号和模拟信号；
所述电源信号用于控制马笼头锁紧或释放；
所述模拟信号用于控制所述井下测井仪器正常运行；
所述预设的电源信号包括：在预设电压范围内的电压信号。
在本申请的示例性实施例中，所述预设缆芯上可以设置有用于与所述马笼头驱动装置连接的第一连接端和用于与所述井下测井仪器连接的第二连接端；
所述方法还可以包括：从所述第一连接端和所述第二连接端中择一进行连接；
其中，当预设缆芯上的信号类型为预设的电源信号时，选择第一连接端进行连接，并切断所述第二连接端的连接；
当预设缆芯上的传输信号不是预设的电源信号时，选择第二连接端进行连接，并切断所述第一连接端的连接。
与相关技术相比，本申请的马笼头的控制系统可以包括：依次相连的主控单元、地面直流供电模块、测井电缆、井下信号切换及保护模块和马笼头驱动装置；所述主控单元，可以用于接收对马笼头进行锁紧或释放的控制命令，并根据所述控制命令控制所述地面直流供电模块开始供电；所述测井电缆，可以用于将所述地面直流供电模块提供的电源通过预设缆芯向所述井下信号切换及保护模块传输；其中，所述预设缆芯在所述地面直流供电模块未供电时复用为与马笼头相连的井下测井仪器的控制信号的传输缆芯；所述井下信号切换及保护模块，可以用于对所述预设缆芯上的传输信号进行保护，并检测所述传输信号的信号类型，当所述信号类型为用于锁紧或释放马笼头的预设的电源信号时，切断所述预设缆芯向所述井下测井仪器的传输，并将所述预设缆芯与所述马笼头驱动装置相连，通过所述预设缆芯向所述马笼头驱动装置供电，由所述马笼头驱动装置驱动马笼头进行锁紧或释放。通过该实施例方案，实现了马笼头控制信号的准确识别和保护，提高了马笼头控制准确性和可靠性，保证了马笼头控制作业中的作业质量，并且该方案原理简单、操作便捷、逻辑运算安全可靠、适用性强。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为本申请实施例的马笼头的控制系统示意图；
图2为本申请实施例的马笼头的控制方法流程图。
具体实施方式
本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。
本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。
此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。
本申请提供了一种马笼头的控制系统，如图1所示，可以包括：依次相连的主控单元1、地面直流供电模块2、测井电缆3、井下信号切换及保护模块4和马笼头驱动装置5；
所述主控单元1，可以用于接收对马笼头6进行锁紧或释放的控制命令，并根据所述控制命令控制所述地面直流供电模块2开始供电；
所述测井电缆3，可以用于将所述地面直流供电模块2提供的电源通过预设缆芯向所述井下信号切换及保护模块4传输；其中，所述预设缆芯在所述地面直流供电模块2未供电时复用为与马笼头6相连的井下测井仪器7的控制信号的传输缆芯；
所述井下信号切换及保护模块4，可以用于对所述预设缆芯上的传输信号进行保护，并检测所述传输信号的信号类型，当所述信号类型为用于锁紧或释放马笼头6的预设的电源信号时，切断所述预设缆芯向所述井下测井仪器7的传输，并将所述预设缆芯与所述马笼头驱动装置5相连，通过所述预设缆芯向所述马笼头驱动装置5供电，由所述马笼头驱动装置5驱动马笼头进行锁紧或释放。
在本申请的示例性实施例中，所述信号类型可以包括但不限于：电源信号和模拟信号；
所述电源信号可以用于控制马笼头锁紧或释放；
所述模拟信号用于控制所述井下测井仪器7正常运行。
所述预设的电源信号包括：在预设电压范围内的电压信号。
在本申请的示例性实施例中，地面直流供电模块2可以专用于为马笼头6锁紧及释放提供直流电源。在需要对马笼头6进行控制(如锁紧及释放)时，通过主控单元1控制用于为马笼头驱动装置5供电的地面直流供电模块2开始供电，该地面直流供电模块2专门用于马笼头控制，使得控制信号更准确，避免电源共用时进行电源切换造成控制复杂，引起控制失误，造成马笼统控制失败。
在本申请的示例性实施例中，所述控制系统还可以包括地面供电保护模块8；
所述地面供电保护模块8可以连接于所述地面直流供电模块2和所述测井电缆3之间，可以用于对所述地面直流供电模块2提供的直流电源进行过流保护和/或过压保护。
在本申请的示例性实施例中，地面直流供电模块2启动后，地面供电保护模块8可以实时监控地面直流供电模块2提供的直流电源(电流或电压)，当所述直流电源大于或等于预设阈值时，可以直接切断所述直流电源的供应，以避免电流或电压过大对后续电路和设备造成损害。
在本申请的示例性实施例中，地面供电保护模块8可以控制地面直流供电模块2供直流电的方式，可以提供供电最大电流保护功能，并且在马笼头释放过程中，可以防止电流过大损坏其他控制模块，同时在锁紧过程中可以有效控制扭矩，防止马龙头机械部分锁死导致无法释放。
在本申请的示例性实施例中，为了简化控制结构，并节省成本，将当前用于为井下测井仪器7传输控制信号的测井电缆3复用为电源传输线，具体地，可以仅采用测井电缆的两个固定线号的缆芯(即预设缆芯)用于电源传输，例如，所述测井电缆可以为七芯电缆；所述预设缆芯可以为7号和10号缆芯。通过该实施例方案，避免了重新设置电源传输线，同时避免了增加线路的复杂度。
在本申请的示例性实施例中，在未对马笼头6进行控制(如锁紧及释放)时，测井电缆3的预设缆芯可以传输井下测井仪器7的控制信号(如模拟信号和/或数字信号等)，在对马笼头6进行控制(如锁紧及释放)时，测井电缆3的预设缆芯不再传输井下测井仪器7的控制信号(如模拟信号和/或数字信号等)，该预设缆芯与地面直流供电模块2的电源输出端相连，地面直流供电模块2启动后，通过预设缆芯传输电源信号，例如，电流信号或电压信号。
在本申请的示例性实施例中，所述预设缆芯上可以设置有用于与所述马笼头驱动装置5连接的第一连接端和用于与所述井下测井仪器7连接的第二连接端；
所述井下信号切换及保护模块4可以包括切换子模块41；所述切换子模块41用于从所述第一连接端和所述第二连接端中择一进行连接。
在本申请的示例性实施例中，切换子模块41可以用于检测预设缆芯上的信号类型，并根据预设缆芯上的信号类型对预设缆芯的连接端进行切换。
在本申请的示例性实施例中，预设缆芯的连接端的切换方式可以包括多种，例如，预设缆芯的连接端(或称输出端)可以为一个，可以通过单刀双掷开关或继电器实现，单刀双掷开关或继电器的固定端可以与预设缆芯的连接端相连，单刀双掷开关或继电器的活动端可以根据信号类型选择性地与马笼头驱动装置5或井下测井仪器7相连。具体地，当检测出信号类型为电源信号时，将连接端切换为与马笼头驱动装置5相连，当检测出信号类型为控制信号(如模拟信号、数字信号等)时，将连接端切换为与井下测井仪器7相连。
在本申请的示例性实施例中，预设缆芯的连接端(或称输出端)还可以为两个，如上述的第一连接端和第二连接端，当检测出信号类型为电源信号时，可以将第一连接端与马笼头驱动装置5相连，同时切断第二连接端与井下测井仪器7的连接；当检测出信号类型为控制信号时，可以将第二连接端与井下测井仪器7相连，同时切断第一连接端与马笼头驱动装置5的连接。该实施例方案同样可以通过单刀单掷开关和继电器实现。
在本申请的示例性实施例中，所述井下信号切换及保护模块4可以包括保护子模块42；所述保护子模块42可以包括第一保护电路和第二保护电路；
所述第一保护电路可以用于对所述电压信号进行稳压；
所述第二保护电路可以用于对所述模拟信号进行滤波。
在本申请的示例性实施例中，在预设缆芯纯属信号时，通常会由于外界干扰等原因造成信号波动或信号杂乱，因此，在传输信号进入马笼头驱动装置5或井下测井仪器7之前，可以对传输信号进行保护。
在本申请的示例性实施例中，当传输信号为电源信号时，通常为电压信号，对于电压信号可以进行稳压(或电压钳位)，例如，设置稳压电路或稳压芯片。当传输信号为井下测井仪器7的控制信号时，该控制信号如果为模拟信号，可以设置滤波电路、滤波芯片或滤波元件为模拟信号滤波，该控制信号如果为数字信号，同样可以为数字信号稳压。
在本申请的示例性实施例中，通过井下信号切换及保护模块4实现了井下信号的类型识别、信号切换以及信号保护。通过切换子模块确保了马笼头控制时的电源信号准确识别和切换，通过保护子模块实现了对传输信号的可靠保护，例如，对井下测井仪器的有效信号的过滤，确保井下测井仪器信号，尤其是模拟信号的准确性；同时实现马笼头供电电压输入稳定，确保输入的高压偏高时不对井下仪器造成损坏，并实现降压保持，在电机启动瞬间扭矩原因引起电流过大导致的电压突降的时候，确保切换子模块将输出电压锁定在马笼头电机端，确保电机运转顺畅，同时保护其他井下仪器。
在本申请的示例性实施例中，所述马笼头驱动装置5可以包括：电机51和与所述电机51的输出轴连接的传动机构52；
所述电机51在接收到所述电源信号时启动，并带动所述传动机构52运动，实现马笼头的锁紧或释放。
本申请还提供了一种马笼头的控制方法，需要说明的是，上述系统实施例中的任何实施例均适用于该方法实施例中，在此不再一一赘述。如图2所示，该方法可以包括步骤s101-s103：
s101、接收对马笼头进行锁紧或释放的控制命令，并根据所述控制命令控制地面直流供电模块开始供电；
s102、将所述地面直流供电模块提供的电源通过测井电缆的预设缆芯向井下信号切换及保护模块传输；其中，所述预设缆芯在所述地面直流供电模块未供电时复用为与马笼头相连的井下测井仪器的控制信号的传输缆芯；
s103、通过所述井下信号切换及保护模块对所述预设缆芯上的传输信号进行保护，并检测所述传输信号的信号类型，当所述信号类型为用于锁紧或释放马笼头的预设的电源信号时，切断所述预设缆芯向所述井下测井仪器的传输，并将所述预设缆芯与所述马笼头驱动装置相连，通过所述预设缆芯向所述马笼头驱动装置供电，由所述马笼头驱动装置驱动马笼头进行锁紧或释放。
在本申请的示例性实施例中，所述传输信号的信号类型可以包括：电源信号和模拟信号；
所述电源信号用于控制马笼头锁紧或释放；
所述模拟信号用于控制所述井下测井仪器正常运行；
所述预设的电源信号包括：在预设电压范围内的电压信号。
在本申请的示例性实施例中，所述预设缆芯上可以设置有用于与所述马笼头驱动装置连接的第一连接端和用于与所述井下测井仪器连接的第二连接端；
所述方法还可以包括：从所述第一连接端和所述第二连接端中择一进行连接；
其中，当预设缆芯上的信号类型为预设的电源信号时，选择第一连接端进行连接，并切断所述第二连接端的连接；
当预设缆芯上的传输信号不是预设的电源信号时，选择第二连接端进行连接，并切断所述第一连接端的连接。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
1.一种马笼头的控制系统，其特征在于，包括：依次相连的主控单元、地面直流供电模块、测井电缆、井下信号切换及保护模块和马笼头驱动装置；
所述主控单元，用于接收对马笼头进行锁紧或释放的控制命令，并根据所述控制命令控制所述地面直流供电模块开始供电；
所述测井电缆，用于将所述地面直流供电模块提供的电源通过预设缆芯向所述井下信号切换及保护模块传输；其中，所述预设缆芯在所述地面直流供电模块未供电时复用为与马笼头相连的井下测井仪器的控制信号的传输缆芯；
所述井下信号切换及保护模块，用于对所述预设缆芯上的传输信号进行保护，并检测所述传输信号的信号类型，当所述信号类型为用于锁紧或释放马笼头的预设的电源信号时，切断所述预设缆芯向所述井下测井仪器的传输，并将所述预设缆芯与所述马笼头驱动装置相连，通过所述预设缆芯向所述马笼头驱动装置供电，由所述马笼头驱动装置驱动马笼头进行锁紧或释放。
2.根据权利要求1所述的马笼头的控制系统，其特征在于，所述预设缆芯上设置有用于与所述马笼头驱动装置连接的第一连接端和用于与所述井下测井仪器连接的第二连接端；
所述井下信号切换及保护模块包括切换子模块；所述切换子模块用于从所述第一连接端和所述第二连接端中择一进行连接。
3.根据权利要求1所述的马笼头的控制系统，其特征在于，所述信号类型包括：电源信号和模拟信号；
所述电源信号用于控制马笼头锁紧或释放；
所述模拟信号用于控制所述井下测井仪器正常运行；
所述预设的电源信号包括：在预设电压范围内的电压信号。
4.根据权利要求3所述的马笼头的控制系统，其特征在于，所述井下信号切换及保护模块包括保护子模块；所述保护子模块包括第一保护电路和第二保护电路；
所述第一保护电路用于对所述电压信号进行稳压；
所述第二保护电路用于对所述模拟信号进行滤波。
5.根据权利要求1所述的马笼头的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括地面供电保护模块；
所述地面供电保护模块连接于所述地面直流供电模块和所述测井电缆之间，用于对所述地面直流供电模块提供的直流电源进行过流保护和/或过压保护。
6.根据权利要求1所述的马笼头的控制系统，其特征在于，所述测井电缆为七芯电缆；所述预设缆芯为7号和10号缆芯。
7.根据权利要求1所述的马笼头的控制系统，其特征在于，所述马笼头驱动装置包括：电机和与所述电机的输出轴连接的传动机构；
所述电机在接收到所述电源信号时启动，并带动所述传动机构运动，实现马笼头的锁紧或释放。
8.一种马笼头的控制方法，其特征在于，包括：
接收对马笼头进行锁紧或释放的控制命令，并根据所述控制命令控制地面直流供电模块开始供电；
将所述地面直流供电模块提供的电源通过测井电缆的预设缆芯向井下信号切换及保护模块传输；其中，所述预设缆芯在所述地面直流供电模块未供电时复用为与马笼头相连的井下测井仪器的控制信号的传输缆芯；
通过所述井下信号切换及保护模块对所述预设缆芯上的传输信号进行保护，并检测所述传输信号的信号类型，当所述信号类型为用于锁紧或释放马笼头的预设的电源信号时，切断所述预设缆芯向所述井下测井仪器的传输，并将所述预设缆芯与所述马笼头驱动装置相连，通过所述预设缆芯向所述马笼头驱动装置供电，由所述马笼头驱动装置驱动马笼头进行锁紧或释放。
9.根据权利要求8所述的马笼头的控制方法，其特征在于，所述传输信号的信号类型包括：电源信号和模拟信号；
所述电源信号用于控制马笼头锁紧或释放；
所述模拟信号用于控制所述井下测井仪器正常运行；
所述预设的电源信号包括：在预设电压范围内的电压信号。
10.根据权利要求9所述的马笼头的控制方法，其特征在于，所述预设缆芯上设置有用于与所述马笼头驱动装置连接的第一连接端和用于与所述井下测井仪器连接的第二连接端；
所述方法还包括：从所述第一连接端和所述第二连接端中择一进行连接；
其中，当预设缆芯上的信号类型为预设的电源信号时，选择第一连接端进行连接，并切断所述第二连接端的连接；
当预设缆芯上的传输信号不是预设的电源信号时，选择第二连接端进行连接，并切断所述第一连接端的连接。
技术总结