直流分級(jí)射孔系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于油氣井勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的分級(jí)射孔系統(tǒng)，具體涉及一種可雙向通信的電子選發(fā)式分級(jí)射孔系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]水平井分段射孔壓裂改造技術(shù)是目前國(guó)際上的先進(jìn)技術(shù)，代表著采油、采氣工藝技術(shù)的發(fā)展方向。所謂分段射孔壓裂技術(shù)，就是在采用分級(jí)射孔技術(shù)將一個(gè)水平段的多個(gè)層位進(jìn)行分次射孔后，通過(guò)一次壓裂施工同時(shí)壓開(kāi)幾個(gè)水平段油層，壓裂完一段，再重復(fù)進(jìn)行下一段的分層射孔、壓裂。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，通常一次下井只能完成一個(gè)層位的射孔，然后上井為第二次射孔做準(zhǔn)備，整個(gè)操作過(guò)程復(fù)雜，效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型所要解決的問(wèn)題是提供一種一次下井可以完成數(shù)個(gè)層位射孔作業(yè)的直流分級(jí)射孔系統(tǒng)。
[0005]解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案:所提供的直流分級(jí)射孔系統(tǒng)，包括上位機(jī)、地面控制儀和多個(gè)串聯(lián)的井下電子開(kāi)關(guān)，所述上位機(jī)與地面控制儀通過(guò)串口進(jìn)行信息通信，所述地面控制儀與井下電子開(kāi)關(guān)通過(guò)電纜進(jìn)行雙向通信；
[0006]所述地面控制儀包括主控板和程控電源;所述主控板與上位機(jī)連接。
[0007]所述井下電子開(kāi)關(guān)包括MCU控制單元、發(fā)碼解碼單元、供電開(kāi)關(guān)控制電路和雷管開(kāi)關(guān)控制電路;所述MCU控制單元、發(fā)碼解碼單元和供電開(kāi)關(guān)控制電路依次與主控板串聯(lián)連接，所述雷管開(kāi)關(guān)控制電路與供電開(kāi)關(guān)控制電路并聯(lián)連接。
[0008]上述主控板包括MCU微控制器芯片、上位機(jī)通信接口模塊、電壓電流采樣模塊、發(fā)碼電路模塊、解碼電路模塊、外圍控制電路模塊和程控電源模塊;所述上位機(jī)通信接口模塊、電壓電流采樣模塊、發(fā)碼電路模塊、解碼電路模塊和都設(shè)置在外圍控制電路模塊都設(shè)置在MCU微控制器芯片上。
[0009]上述地面控制儀與井下電子開(kāi)關(guān)通過(guò)ST編碼進(jìn)行雙向通信。
[0010]上述MCU微控制器芯片為C8051F040。
[0011]上述上位機(jī)通信接口模塊采用RS-232接口。
[0012]上述程控電源采用Ametek的XG300-2.8型。
[0013]上述井下電子開(kāi)關(guān)采用耐高溫材質(zhì)并進(jìn)行灌封。
[0014]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):
[0015]本實(shí)用新型只需要一次下井就可以完成數(shù)個(gè)層位射孔作業(yè)的直流分級(jí)射孔系統(tǒng)；設(shè)備簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，效率高。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明的原理框圖；
[0017]圖2是本發(fā)明地面控制儀的原理框圖；
[0018]圖3是本發(fā)明井下電子開(kāi)關(guān)的原理框圖；
[0019]圖4是本發(fā)明在實(shí)際作業(yè)時(shí)的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本實(shí)用新型的原理框圖如圖1所示，直流分級(jí)射孔系統(tǒng)包括:地面控制儀、井下電子開(kāi)關(guān)(可以是任意多個(gè))上位機(jī)。
[0021]地面控制儀與井下電子通過(guò)單芯電纜進(jìn)行連接，采用ST編碼進(jìn)行雙向通信；上位機(jī)通過(guò)USB-232接口與地面控制儀進(jìn)行通信；系統(tǒng)的通信電壓根據(jù)電纜阻抗的不同進(jìn)行選擇計(jì)算;系統(tǒng)的工作電壓(起爆電壓)根據(jù)電纜阻抗、雷管阻抗和雷管激發(fā)電流的不同進(jìn)行選擇計(jì)算。
[0022]如圖1和圖2，地面控制儀包括主控板和程控電源兩個(gè)單元模塊，微控制器單元、夕卜圍控制電路、電流電壓采樣以及發(fā)碼解碼電路都是包含在主控板中；井下電子開(kāi)關(guān)是和雷管一并裝配到相應(yīng)的射孔槍中。
[0023]如圖1，第I級(jí)槍是指下井射孔槍串最底部的一支射孔槍，往上依次是第2級(jí)，第3級(jí)，依次類推；圖1中第I級(jí)到第3級(jí)井下電子開(kāi)關(guān)的ID地址分別為500C、500B、500A;在分級(jí)射孔作業(yè)中，首先起爆第I級(jí)射孔槍，依次是第2級(jí)，第3級(jí)，直流分級(jí)射孔系統(tǒng)支持跳過(guò)某支槍，直接起爆下一級(jí)，比如可以直接起爆第3級(jí)，但是第3級(jí)起爆后，第I和第2級(jí)槍將失效，不能被起爆，因?yàn)榻o第I級(jí)和第2級(jí)槍的供電線已經(jīng)在第3級(jí)槍中被炸毀。
[0024]如圖3，井下電子開(kāi)關(guān)主要包括MCU及發(fā)碼解碼單元、供電開(kāi)關(guān)控制電路和雷管開(kāi)關(guān)控制電路;井下電子開(kāi)關(guān)的纜芯入口端連接纜芯或上面射孔槍中的井下電子開(kāi)關(guān)的纜芯出，井下電子開(kāi)關(guān)的纜芯出口端連接下面射孔槍中的井下電子開(kāi)關(guān)的纜芯入，若是最底部的一支槍，纜芯出口端懸空即可，雷管線連接雷管的一支腳線，雷管的另一支腳線連接地線；圖3中雷管開(kāi)關(guān)是一支開(kāi)關(guān)，實(shí)際電路中為了確?？煽啃耘c安全性，采用兩道開(kāi)關(guān)串聯(lián)組合。
[0025]以要起爆第I級(jí)射孔槍為例，本直流分級(jí)射孔系統(tǒng)操作流程如下:
[0026]首先，確保地面控制儀是在掉電狀態(tài)下，并且斷開(kāi)控制儀供電輸出與電纜的電氣連接;下放井下射孔槍串到目的層位后，進(jìn)行定位校深;連接地面控制儀電源輸出到電纜；打開(kāi)上位機(jī)，打開(kāi)地面控制儀電源開(kāi)關(guān);對(duì)上位機(jī)和地面控制儀進(jìn)行通信檢測(cè)，并設(shè)置為3級(jí)槍身，按照下井之前記錄的各級(jí)ID號(hào)，輸入到上位機(jī)保存，以供后續(xù)驗(yàn)證;設(shè)定起爆槍為第I級(jí)槍;將鑰匙開(kāi)關(guān)(安全開(kāi)關(guān))從安全位置撥至射孔位置;給井下儀供通信電壓(20V?60V)，此時(shí)，第3級(jí)槍的井下電子開(kāi)關(guān)上電;發(fā)送控制命令，發(fā)送命令的流程如圖4所示。
[0027]其次，發(fā)送第I個(gè)供電開(kāi)關(guān)閉合命令給第3級(jí)井下電子開(kāi)關(guān)，第3級(jí)井下井下電子開(kāi)關(guān)收到命令后返回自己的ID號(hào)供地面系統(tǒng)校驗(yàn)，若校驗(yàn)不對(duì)，上位機(jī)會(huì)提示并停止后續(xù)操作，校驗(yàn)正確，繼續(xù)發(fā)送第2個(gè)供電開(kāi)關(guān)閉合命令給第2級(jí)井下電子開(kāi)關(guān)，因?yàn)榇藭r(shí)第2級(jí)井下電子開(kāi)關(guān)已經(jīng)上電，而且第3級(jí)井下電子開(kāi)關(guān)已經(jīng)鎖死不在接收任何命令，只有第2級(jí)井下電子開(kāi)關(guān)可以接收到該命令;第2級(jí)井下電子開(kāi)關(guān)接收到命令后，依然返回自己的ID號(hào)給上位機(jī)，上位機(jī)進(jìn)行校驗(yàn)判斷后，若正確，才會(huì)下發(fā)最后一個(gè)命令，也就是雷管開(kāi)關(guān)閉合命令，而此時(shí)，只有第I級(jí)井下電子開(kāi)關(guān)可以接收到此命令，接收到命令后，第I級(jí)井下電子開(kāi)關(guān)返回自己的ID號(hào)，地面上位機(jī)進(jìn)行校驗(yàn)后，若正確，才會(huì)提示操作員，可以進(jìn)行起爆。
[0028]最后，雙手同時(shí)摁下兩個(gè)起爆按鈕5秒鐘，地面控制儀輸出電壓升壓至所設(shè)定的起爆電壓起爆雷管;起爆完成后，保存數(shù)據(jù);在整個(gè)操作過(guò)程中，一方面通過(guò)上位機(jī)自動(dòng)控制校驗(yàn)來(lái)減少操作失誤的可能性，另一方面，所有設(shè)備都設(shè)置了安全開(kāi)關(guān)，隨時(shí)可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行掉電和初始化操作，確保了作業(yè)的安全性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種直流分級(jí)射孔系統(tǒng)，其特征在于:包括上位機(jī)、地面控制儀和多個(gè)串聯(lián)的井下電子開(kāi)關(guān)，所述上位機(jī)與地面控制儀通過(guò)串口進(jìn)行信息通信，所述地面控制儀與井下電子開(kāi)關(guān)通過(guò)電纜進(jìn)行雙向通信； 所述地面控制儀包括主控板和程控電源;所述主控板與上位機(jī)連接； 所述井下電子開(kāi)關(guān)包括MCU控制單元、發(fā)碼解碼單元、供電開(kāi)關(guān)控制電路和雷管開(kāi)關(guān)控制電路;所述MCU控制單元、發(fā)碼解碼單元和供電開(kāi)關(guān)控制電路依次與主控板串聯(lián)連接，所述雷管開(kāi)關(guān)控制電路與供電開(kāi)關(guān)控制電路并聯(lián)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流分級(jí)射孔系統(tǒng)，其特征在于:所述主控板包括MCU微控制器芯片、上位機(jī)通信接口模塊、電壓電流采樣模塊、發(fā)碼電路模塊、解碼電路模塊、外圍控制電路模塊和程控電源模塊;所述上位機(jī)通信接口模塊、電壓電流采樣模塊、發(fā)碼電路模塊、解碼電路模塊和都設(shè)置在外圍控制電路模塊都設(shè)置在MCU微控制器芯片上。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直流分級(jí)射孔系統(tǒng)，其特征在于:所述地面控制儀與井下電子開(kāi)關(guān)通過(guò)ST編碼進(jìn)行雙向通信。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流分級(jí)射孔系統(tǒng)，其特征在于:所述MCU微控制器芯片為C8051F040。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直流分級(jí)射孔系統(tǒng)，其特征在于:所述上位機(jī)通信接口模塊采用RS-232接口。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直流分級(jí)射孔系統(tǒng)，其特征在于:所述程控電源采用Ametek的XG300-2.8型。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直流分級(jí)射孔系統(tǒng)，其特征在于:所述井下電子開(kāi)關(guān)采用耐高溫材質(zhì)并進(jìn)行灌封。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種直流分級(jí)射孔系統(tǒng)，包括上位機(jī)、地面控制儀和多個(gè)串聯(lián)的井下電子開(kāi)關(guān)，上位機(jī)與地面控制儀通過(guò)串口進(jìn)行信息通信，地面控制儀與井下電子開(kāi)關(guān)通過(guò)電纜進(jìn)行雙向通信；地面控制儀包括主控板和程控電源。井下電子開(kāi)關(guān)包括MCU控制單元、發(fā)碼解碼單元、供電開(kāi)關(guān)控制電路和雷管開(kāi)關(guān)控制電路；MCU控制單元、發(fā)碼解碼單元和供電開(kāi)關(guān)控制電路依次與主控板串聯(lián)連接，雷管開(kāi)關(guān)控制電路與供電開(kāi)關(guān)控制電路并聯(lián)連接。該系統(tǒng)只需要一次下井就可以完成數(shù)個(gè)層位射孔作業(yè)的直流分級(jí)射孔系統(tǒng)；設(shè)備簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，效率高。
【IPC分類】E21B43/119
【公開(kāi)號(hào)】CN205297498
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】湯小松, 鄭雪軍
【申請(qǐng)人】西安思坦儀器股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2015年12月15日