CN108756833B - 油管传输全方位精准控制起爆系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了油管传输全方位精准控制起爆系统，包括智能遥传装置和内部装有雷管的枪头主控装置；枪头主控装置一端连接油管，另一端连接第一射孔枪，第一射孔枪内部放有弹架，枪头主控装置内部装有电机，电机轴与其内部的定向器连接，电机安装在弹架上，第一射孔枪后面装有多个内部装有雷管的枪间测控装置，枪间测控装置另一端连接有第二射孔枪，第二射孔枪内部放有弹架，枪间测控装置内部装有电机，电机轴与其内部的定向器连接，电机安装在弹架上，智能遥传装置的一端通过校深短接和地面控制仪与PC机相连，另一端通过水下无线通信与枪头主控装置间接连接，枪头主控装置和枪间测控装置通过无线传输间接连接。该系统具有方位测量准确、实时控制。
Description
技术领域
本发明属于油田开采领域，主要涉及油管传输全方位精准控制起爆系统。
背景技术
目前我国的大部分油田都到了油井开采的中后期，用常规技术难于开采的剩余油与薄层油的开采问题逐渐显现。为解决上述问题，各种新型射孔技术近年来层出不穷，如定方位射孔、超深穿透射孔、复合射孔等，虽然这些射孔方式能在一定程度上改善射孔效果，但是还不能满足精细化射孔工艺要求，存在一些问题。为了解决上述射孔技术的问题，目前又有人研究出了一种可调整射孔弹射孔方向和角度的一体化定射角定方位射孔器，来满足射孔弹沿目的层方向射孔的精细化射孔工艺要求。但是该技术中的定向精度为±10°以内，且在井斜小于20°的井况中使用时，且必须使用外定向结构，通过在井口旋转管柱的方式调整枪串方位，劳动强度较大，操作复杂。且原有定方位技术管串下到预定位置后无法对管串方位实时测量与控制，且精度也不是很高。
发明内容
本发明为了解决上述问题，在于提供了一种油管传输全方位精准控制起爆系统，通过控制电机旋转弹架，实现精准定方位，该系统具有方位测量准确、实时控制、安装操作方便、不受施工场地限制、施工效果佳和安全性能好等特点。
本发明是通过以下技术方案来实现：
油管传输全方位精准控制起爆系统，包括PC机、地面控制仪、智能遥传装置、枪头主控装置和枪间测控装置；所述的枪头主控装置一端连接油管，另一端连接第一射孔枪，第一射孔枪内部放置有弹架，枪头主控装置内部装有电机，电机轴与其内部的第一定向器连接，电机安装在弹架上，枪头主控装置内部装有雷管，第一射孔枪后面安装有多个内部装有雷管的枪间测控装置，枪间测控装置另一端连接有第二射孔枪，第二射孔枪内部放置有弹架，枪间测控装置内部装有电机，电机轴与其内部的第二定向器连接，电机安装在弹架上，智能遥传装置的一端通过校深短接和地面控制仪与PC机相连，另一端通过水下无线通信与枪头主控装置间接连接，枪头主控装置和枪间测控装置通过无线传输间接连接。
所述的枪头主控装置包括开窗护管、插针接头、本体和第一定向器；开窗护管一端安装特种通讯装置，另一端与插针接头通过螺纹连接，插针接头另外一端与本体通过螺纹连接，开窗护管两端均有导电插针，两个导电插针通过通讯线连接，插针接头的内部装有绝缘筒，连接导电杆穿过弹簧和带有导电帽的绝缘帽后安装到绝缘筒内部并与导电插针接通，连接导电杆与导电插针进行信号传输，本体内安装有电池模块，电池模块一端与连接导电杆接通，另一端接通安装电路的电路骨架，电路骨架放在本体内，电路骨架后方的本体内安装有可旋转的电机单元，电机单元的电机轴固定在第一定向器的定向孔中，第一定向器上装有测方位的传感器，本体后端安装有接箍。
所述的电池模块包括电池盖板、电池外筒和电池，电池通过电池盖板、电池外筒放在本体内，连接导电杆穿过电池盖板与电池接通，电池外筒与电路骨架通过螺纹连接，电池与电路骨架上安装的电路接通，所述的插针接头另外一端与本体通过螺纹连接，并且由两个第一O形圈进行密封。
所述的电机单元包括电机盖板、电机座和电机；电路骨架后方的本体内安装有电机座，电机座通过第二压帽固定，电机盖板两端设置有滑条，电机座设置有滑槽，电机盖板通过滑条和滑槽配接将电机固定在电机座内，第一定向器通过定位键和第一压帽固定，电机轴固定在第一定向器的定向孔中，电路骨架上安装的电路与电机相连，来控制电机转动；所述的电机盖板两端设计2mm滑条，电机座上设置有2.2mm滑槽。
所述的电路包括向上无线发送接收电路、向上无线编解码电路、控制器、向下无线编解码电路、向下无线发送接收电路、电机驱动器和电池管理模块；所述的控制器上交互连接有向上无线编解码电路和向下无线编解码电路，向上无线编解码电路上交互连接有向上无线发送接收电路，向下无线编解码电路上连接有向下无线发送接收电路，控制器上连接有电机驱动器，电机驱动器上连接有高温电机，控制器还与第一定向器上的传感器相连，电池管理模块和高温电池相连，电池管理模块分别与向上无线发送接收电路、向上无线编解码电路、控制器、向下无线编解码电路、向下无线发送接收电路和电机驱动器相连，向其供电。
所述的第一定向器用于测量第一级射孔器的方位，第一定向器与下级射孔器弹架的上扶正管连接，控制下一级射孔器旋转；所述的电路骨架上设置有M3×10十字槽盘头螺钉；所述的接箍通过第二O形圈安装在本体上。
所述的智能遥传装置包括骨架壳体、开窗护管和插针接头，骨架壳体和开窗护管通过阻磁接头连接，骨架壳体内安装有电路骨架，电路骨架上安装有电路板，电路骨架上焊接固定有电路骨架插头，开窗护管通过螺纹连接有插针接头，开窗护管两端均有密封插针，两个密封插针通过通讯线连接，电路骨架插头和密封插针固定在阻磁接头上，开窗护管通过密封插针与电路骨架插头接通；所述的电路骨架插头设置有2mm卡槽，电路骨架上开有M3的螺钉孔，用于固定电路板；所述的电路骨架由两根2m×2m×350mm的铝棒，通过焊接连接制成，所述的密封插针为双头插针。
电路板包括DC-DC电源、通信信号隔离器、调制解调电路、电缆载波通讯编解码电路、微处理器、无线通信编解码电路和无线通信收发驱动电路；所述的通信信号隔离器上连接有DC-DC电源和调制解调电路，调制解调电路上交互连接有电缆载波通讯编解码电路，电缆载波通讯编解码电路上交互连接有微处理器，微处理器上连接有无线通信编解码电路，无线通信编解码电路上连接有无线通信收发驱动电路。
所述的枪间测控装置包括接箍、本体、电池外筒和电机座；电池外筒安装在本体内，电池外筒内放置有电池，其开口端设置有电池盖板，电池外筒上固定有行程开关支座，行程开关支座上固定有行程开关，行程开关上方安装有压力开关，电池外筒与安装有线路板的电路骨架连接，电路骨架与电机盖板相连，电机盖板安装在电机座上，电机放于电机座中，线路板与电机相连，电机轴与第二定向器相连，压帽与电机座通过螺纹连接后，将第二定向器固定在本体上，接箍内设置有绝缘套筒，绝缘套筒两端中均放置有触帽，两个触帽之间安装有弹簧，每个触帽前端安装有绝缘护帽，绝缘套筒两端通过绝缘护帽固定在接箍上，本体前端安装有插针，将行程开关的开关线从本体线孔中抽出然后与插针一端相连，接箍与本体通过螺纹连接，插针另一端与接箍的触帽导通；所述的本体侧端距离密封端面30mm处开有压力开关孔，压力开关孔中安装有用于与行程开关接通的压力开关；所述的压力开关包括压力开关触头、压力开关管帽、弹簧、压力开关触尾和氟胶圈；氟胶圈套装于压力开关触头上，压力开关管帽通过螺纹连接压力开关触头和压力开关触尾，并将弹簧固定在压力开关触头和压力开关触尾之间；线路板，用于接受枪间测控装置发出的指令，处理指令，测量方位-控制电机旋转定方位-引爆雷管；所述的接箍与本体通过螺纹连接时，螺纹连接过程中，压缩弹簧实现插针、触帽与弹簧导通；第二定向器上安装有重力传感器。
油管与枪头主控装置通过螺纹连接，枪头主控装置与第一射孔枪通过螺纹连接；第二射孔枪与枪间测控装置通过螺纹连接；所述的线路板包括向上无线发送接收电路、向上无线编解码电路、控制器、向下无线编解码电路、向下无线发送接收电路、电机驱动器和电池管理模块；所述的控制器上交互连接有向上无线编解码电路和向下无线编解码电路，向上无线编解码电路上交互连接有向上无线发送接收电路，向下无线编解码电路上连接有向下无线发送接收电路，控制器上连接有电机驱动器，电机驱动器上连接有高温电机，控制器还与第二定向器上的重力传感器相连，电池管理模块和高温电池相连，电池管理模块分别与向上无线发送接收电路、向上无线编解码电路、控制器、向下无线编解码电路、向下无线发送接收电路和电机驱动器相连，向其供电。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的油管传输全方位精准控制起爆系统，该系统通过载波通讯技术对上实现和PC机通讯，对下实现井下智能遥传装置电力供应，并实现双向通讯功能，实现地面实时方位测量和精准调校。通过水下无线通讯技术实现智能遥传装置和枪头主控装置在油水混合物中无线通讯，实现对第一支射孔枪方位的测量和控制。应用无限通讯技术实现枪头主控装置和后续多级射孔枪连接的枪间测控装置进行级联通讯，实现对后级射孔枪测量和控制弹架的方位，并控制雷管完成射孔作业。可将传统定方位或定方位定射角技术的定方位精度提高到±1°，提高传统定方位技术的精度的同时，解决原有定方位技术管串下到预定位置后无法对管串方位实时测量与控制，提高原定方位技术的技术水平。区别传统重力定方位技术只涵盖机械专业领域，油管传输全方位精准控制起爆系统知识包括机械电子自动等多专业，科技含量与智能化程度高，提高可靠性和施工效率，扩大此类产品使用范围。
本发明提供的油管传输全方位精准控制起爆系统，通过控制电机旋转弹架，实现精准定方位，该系统具有方位测量准确、实时控制、安装操作方便、不受施工场地限制、施工效果佳和安全性能好等特点。
附图说明
图1为本装置结构示意图；
图2为枪头主控装置+枪间测控装置+射孔枪枪串下放到目的层示意图；
图3为电缆+较深短接+智能遥传装置下放到枪头主控装置可接受指令位置示意图；
图4为地面PC机通过地面控制仪控制智能遥传装置示意图；
图5为本发明提供的枪头主控装置的结构图；
图6为第一定向器结构图；
图7为电机盖板结构图；
图8为电机座结构图；
图9为智能遥传装置；
图10为电路骨架；
图11为电路骨架插头；
图12为枪间测控装置结构示意图；
图13为枪间测控装置中的本体结构示意图；
图14为枪间测控装置中的压力开关结构示意图；
图15为枪头主控装置的电路的框图；
图16为智能遥传装置的电路的框图；
图17为枪间测控装置的电路的框图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
参见图1至图4，油管传输全方位精准控制起爆系统，包括PC机1、地面控制仪2、智能遥传装置3、枪头主控装置4和枪间测控装置5；所述的枪头主控装置4一端连接油管，另一端连接第一射孔枪，第一射孔枪内部放置有弹架，枪头主控装置4内部装有电机，电机轴与其内部的第一定向器412连接，电机安装在弹架上，枪头主控装置4内部装有雷管7，第一射孔枪后面安装有多个内部装有雷管7的枪间测控装置，枪间测控装置另一端连接有第二射孔枪，第二射孔枪内部放置有弹架，枪间测控装置内部装有电机，电机轴与其内部的第一定向器412连接，电机安装在弹架上，智能遥传装置3的一端通过校深短接和地面控制仪2与PC机1相连，另一端通过水下无线通信与枪头主控装置4间接连接，枪头主控装置4和枪间测控装置5通过无线传输间接连接。
参见图5至图8，所述的枪头主控装置4包括开窗护管41、插针接头42、本体43和第一定向器412；开窗护管41一端安装特种通讯装置，另一端与插针接头42通过螺纹连接，插针接头42另外一端与本体43通过螺纹连接，开窗护管41两端均有导电插针422，两个导电插针422通过通讯线连接，插针接头42的内部装有绝缘筒421，连接导电杆416穿过弹簧418和带有导电帽419的绝缘帽417后安装到绝缘筒421内部并与导电插针接通，连接导电杆416与导电插针422进行信号传输，本体43内安装有电池模块，电池模块一端与连接导电杆416接通，另一端接通安装电路的电路骨架46，电路骨架46放在本体内，电路骨架46后方的本体内安装有可旋转的电机单元，电机单元的电机轴固定在第一定向器412的定向孔中，第一定向器412上装有测方位的传感器，本体43后端安装有接箍413。
所述的电池模块包括电池盖板44、电池外筒45和电池，电池通过电池盖板44、电池外筒45放在本体43内，连接导电杆416穿过电池盖板与电池接通，电池外筒45与电路骨架46通过螺纹连接，电池与电路骨架46上安装的电路接通，所述的插针接头42另外一端与本体43通过螺纹连接，并且由两个第一O形圈420进行密封。
所述的电机单元包括电机盖板47、电机座48和电机；电路骨架46后方的本体内安装有电机座48，电机座48通过第二压帽411固定，电机盖板47两端设置有滑条，电机座48设置有滑槽，电机盖板47通过滑条和滑槽配接将电机固定在电机座48内，第一定向器412通过定位键49和第一压帽410固定，电机轴固定在第一定向器412的定向孔中，电路骨架46上安装的电路与电机相连，来控制电机转动。所述的电机盖板47两端设计2mm滑条，电机座48上设置有2.2mm滑槽。
第一定向器412，用于测量第一级射孔器的方位，第一定向器412与下级射孔器弹架的上扶正管连接，控制下一级射孔器旋转；
该枪头主控装置，在油管传输射孔用精准定方位测控系统中用于控制第一支枪，并将接收的信号传送给下一级枪间测控装置；
连接导电杆416通过连接线与电路骨架46上的电路连接，实现开窗护管1一端安装的特种通讯装置，接收智能遥传装置发出的指令，并将指令传递给电路骨架46上的电路，由电路发出测量方位、控制方位、起爆雷管指令。实现地面信号接收、处理、定反位、控制方位、起爆功能、及将信号发送到下一级枪间测控装置。
所述的开窗护管41上安装有导电插针422，绝缘筒421中安装有两个绝缘帽，每个绝缘帽中套设有导电帽，两个导电帽之间设置有弹簧，连接导电杆416依次穿过右侧带导电帽的绝缘帽、弹簧和左侧带导电帽的绝缘帽连接到开窗护管上的导电插针422上，连接导电杆416与导电插针422分别顶各自端的导电帽，压缩弹簧实现两端联通。
如图6所示，第一定向器412的中心孔距离测方位的重力传感器安装平台7.5mm处，在测方位的重力传感器安装平台上有两个M3螺钉孔，用于固定测方位的重力传感器和引爆雷管的芯片，引爆雷管的芯片有两个引爆线，从导引槽通过与雷管连接，第一定向器412的引斜部分与射孔器弹架上扶正管的方位键连接，实现控制弹架功能。
需要说明的是，第一O形圈414尺寸为73×3.55，第二O形圈420尺寸为32×3.55。
参见图15，所述的电路包括向上无线发送接收电路、向上无线编解码电路、控制器、向下无线编解码电路、向下无线发送接收电路、电机驱动器和电池管理模块；所述的控制器上交互连接有向上无线编解码电路和向下无线编解码电路，向上无线编解码电路上交互连接有向上无线发送接收电路，向下无线编解码电路上连接有向下无线发送接收电路，控制器上连接有电机驱动器，电机驱动器上连接有高温电机，控制器还与第一定向器412上的传感器相连，电池管理模块和高温电池相连，电池管理模块分别与向上无线发送接收电路、向上无线编解码电路、控制器、向下无线编解码电路、向下无线发送接收电路和电机驱动器相连，向其供电。
具体的，电路中各个电路的作用：1.高温电池：主要是给整个枪头主控装置供电。
2.电池管理模块：
主要功能是提供+5V和+15V供整个枪头主控装置工作和对电池的工作状况进行监测。
3.向上无线发送接收电路：主要由线圈和衔铁组成，功能是用来发送和接收电磁波信号，完成和智能遥传的通信。
4.向上无线编解码电路：主要由FPGA组成。功能是通过FPGA实行对从向上无线发送接收电路上接收的信号进行解码和实现对控制器发送到向上无线发送接收电路上的数据进行编码。目的是使通过无线通信的单通道和控制器通信的双通道可以相互转换。
5.控制器：选用MICROCHIP单片机。功能：主要完成对整个枪头主控装置的通信管理和控制。
6.向下无线编解码电路：主要由FPGA组成。功能是通过FPGA实行对从向下无线发送接收电路上接收的信号进行解码和实现对控制器发送到向下无线发送接收电路上的数据进行编码。目的是使通过无线通信的单通道和控制器通信的双通道可以相互转换。
7.向下无线发送接收电路：主要由线圈和衔铁组成，功能是用来发送和接收电磁波信号，完成和枪间短接的通信。
8.重力传感器：采用倾角加速度传感器完成对当前弹架角度的测量。
9.电机驱动器：控制器通过测控电机驱动器完成对高温电机的旋转控制。
10.高温电机：要作用是控制射孔枪弹架的旋转。耐温指标为125℃。
需要说明的是，上述电路可以使用现有技术中存在的电路来实现，由于是现有技术中的电路，因此，发明人为了申请文件的简洁，此处就不在进行描述，谢谢！
所述的第一定向器412用于测量第一级射孔器的方位，第一定向器412与下级射孔器弹架的上扶正管连接，控制下一级射孔器旋转；所述的电路骨架46上设置有M3×10十字槽盘头螺钉415；所述的接箍413通过第二O形圈414安装在本体43上；所述的连接导电杆416固定在开窗护管41，导电插针422固定在电池盖板44上，通过螺纹连接，连接导电杆416与导电插针422分别顶各自端的导电帽，压缩弹簧实现两端联通。
具体的，参见图5-图8和图15，开窗护管41一端安装特种通讯装置，用于接收智能遥传装置发出的指令，并将指令传递给下一级枪间测控装置的同时将指令传递给电路骨架46上的电路，从而测量第一定向器412上测方位的重力传感器的方位，得出的目标方位的差值，在通过智能遥传装置发送指令，控制电机座48中的电机旋转，控制射孔枪中的弹架旋转；开窗护管41的另一端与插针接头42通过螺纹连接，插针接头42的内部装有绝缘筒421和绝缘帽417，实现绝缘筒内部信号导通，同时与外界相隔，绝缘筒421内部通过连接导电杆416、弹簧418、导电帽419、导电插针422进行信号传输，插针接头42另外一端与本体43通过螺纹连接，并且有两个32×3.55的第二O形圈420进行密封；电池通过电池盖板44、电池外筒45放在本体43内并与连接导电杆416连接；电路骨架46与电池外筒45通过螺纹连接，放在本体内；电机座48设计有滑槽，电机盖板47通过滑槽将电机固定在电机座48内，第一压帽410将第一定向器412位置固定，第二压帽411将电机座48固定。
参见图9至图11，所述的智能遥传装置包括骨架壳体31、开窗护管36和插针接头37，骨架壳体31和开窗护管36通过阻磁接头34连接，骨架壳体31内安装有电路骨架32，电路骨架32上安装有电路板，电路骨架32上焊接固定有电路骨架插头33，开窗护管36通过螺纹连接有插针接头37，开窗护管36两端均有密封插针35，两个密封插针35通过通讯线连接，电路骨架插头33和密封插针35固定在阻磁接头34上，开窗护管36通过密封插针35与电路骨架插头33接通；所述的电路骨架插头33设置有2mm卡槽，电路骨架32上开有M3的螺钉孔，用于固定电路板；所述的电路骨架32由两根2m×2m×350mm的铝棒，通过焊接连接制成，所述的密封插针35为双头插针。
参见图16，智能遥传装置的电路板包括DC-DC电源、通信信号隔离器、调制解调电路、电缆载波通讯编解码电路、微处理器、无线通信编解码电路和无线通信收发驱动电路；所述的通信信号隔离器上连接有DC-DC电源和调制解调电路，调制解调电路上交互连接有电缆载波通讯编解码电路，电缆载波通讯编解码电路上交互连接有微处理器，微处理器上连接有无线通信编解码电路，无线通信编解码电路上连接有无线通信收发驱动电路。
具体的，该智能遥传装置的电路板的各个模块的具体功能为：
1.DC-DC电源模块：
主要是把电缆上的单路48VDC转换成三路+5V，+15V，-15V供整个智能遥传短接工作。
2.通信信号隔离器：
主要由线圈，磁铁，电容和电阻组成。作用是抑制通信的脉冲信号被DC-DC电源模块输入端拉低。
3.调制解调电路主要功能：
(1)把加载在电缆上的脉冲信号分离出来供电缆载波通讯编解码电路和微处理器来接收处理；
(2)把从微处理器和电缆载波通讯编解码电路发送的数据作为脉冲信号加载到电缆上。
4.微处理器：选用DSP处理器。主要完成对智能遥传的通信管理和控制。
5.电缆载波通讯编解码电路：主要由FPGA组成。功能是通过FPGA实行对从电缆上接收的信号进行解码和实现对DSP发送到电缆上的数据进行编码。目的是使通过载波通信的单通道和DSP通信的双通道可以相互转换。
6.无线通信编解码电路：主要由FPGA组成。功能是通过FPGA实行对从无线通信模块上接收的信号进行解码和实现对DSP发送到无线通讯模块上的数据进行编码。目的是使通过无线通信的单通道和DSP通信的双通道可以相互转换。
7.无线通信收发驱动电路：主要由线圈和衔铁组成，功能是用来发送和接收电磁波信号。
需要说明的是，上述电路可以使用现有技术中存在的电路来实现，由于是现有技术中的电路，因此，发明人为了申请文件的简洁，此处就不在进行描述，谢谢！
该智能遥传装置，在油管传输全方位精准控制起爆系统中与校深短接相连，接收地面系统指令，并将接收指令发送给枪头主控装置，同时具有接收枪头主控装置测量结果信号的功能；
该智能遥传装置，在油管传输全方位精准控制起爆系统中用于与校深短接连接，通过电缆输送到枪间测控装置可接受信号的范围内，通过电缆接收地面系统发出的测量控制指令，通过水下无线通讯技术，将指令发送给枪头主控装置，同时可接收枪头主控装置的装置发出的测量结果信号，并将测量结果通过电缆返回给地面系统。
参见图12至图14，所述的枪间测控装置5包括接箍51、本体52、电池外筒55和电机座58；电池外筒55安装在本体52内，电池外筒55内放置有电池，其开口端设置有电池盖板54，电池外筒55上固定有行程开关支座53，行程开关支座53上固定有行程开关，行程开关上方安装有压力开关，电池外筒55与安装有线路板的电路骨架56连接，电路骨架56与电机盖板57相连，电机盖板57安装在电机座58上，电机放于电机座58中，线路板与电机相连，电机轴与第二定向器510相连，压帽59与电机座58通过螺纹连接后，将第二定向器510固定在本体52上，接箍51内设置有绝缘套筒514，绝缘套筒514两端中均放置有触帽513，两个触帽513之间安装有弹簧，每个触帽513前端安装有绝缘护帽，绝缘套筒514两端通过绝缘护帽固定在接箍51上，本体52前端安装有插针511，将行程开关的开关线从本体线孔中抽出然后与插针511一端相连，接箍51与本体52通过螺纹连接，插针511另一端与接箍51的触帽513导通；所述的本体52侧端距离密封端面30mm处开有压力开关孔，压力开关孔中安装有用于与行程开关接通的压力开关；所述的压力开关包括压力开关触头516、压力开关管帽517、弹簧518、压力开关触尾519和氟胶圈520；氟胶圈520套装于压力开关触头516上，压力开关管帽517通过螺纹连接压力开关触头516和压力开关触尾519，并将弹簧固定在压力开关触头516和压力开关触尾519之间；线路板，用于接受枪间测控装置发出的指令，处理指令，测量方位-控制电机旋转定方位-引爆雷管；所述的接箍51与本体52通过螺纹连接时，螺纹连接过程中，压缩弹簧实现插针511、触帽513与弹簧导通；第二定向器510上安装有重力传感器。
油管与枪头主控装置4通过螺纹连接，枪头主控装置4与第一射孔枪通过螺纹连接；第二射孔枪与枪间测控装置通过螺纹连接。
参见图17，所述的枪间测控装置的线路板包括向上无线发送接收电路、向上无线编解码电路、控制器、向下无线编解码电路、向下无线发送接收电路、电机驱动器和电池管理模块；所述的控制器上交互连接有向上无线编解码电路和向下无线编解码电路，向上无线编解码电路上交互连接有向上无线发送接收电路，向下无线编解码电路上连接有向下无线发送接收电路，控制器上连接有电机驱动器，电机驱动器上连接有高温电机，控制器还与第二定向器510上的重力传感器相连，电池管理模块和高温电池相连，电池管理模块分别与向上无线发送接收电路、向上无线编解码电路、控制器、向下无线编解码电路、向下无线发送接收电路和电机驱动器相连，向其供电。
其中，如图13所示，枪间测控装置的本体52侧端距离密封端面30mm处开有压力开关孔，压力开关孔中安装有用于与行程开关接通的压力开关。如图14所示。所述的压力开关包括压力开关触头516、压力开关管帽517、弹簧518、压力开关触尾519和氟胶圈520；氟胶圈520套装于压力开关触头516上，压力开关管帽517通过螺纹连接压力开关触头516和压力开关触尾519，并将弹簧固定在压力开关触头516和压力开关触尾519之间。所述的接箍51与本体52通过螺纹连接时，螺纹连接过程中，压缩弹簧实现插针511、5触帽13与弹簧导通。当枪间测控装置随管串下放过程中，随着静液压力的作用，压力开关压缩弹簧，使压力开关触尾，打开行程开关3，接通通讯电路。
在枪间测控装置中，如图12所示，将电池放于电池外筒55内，并用电池盖板54固定，将行程开关支座53固定在电池外筒55上，电路骨架56与电池外筒55连接，将电机放于电机座58中，用电机盖板57固定，并将连接好的两部分放入本体内，同时将行程开关的开关线从本体线孔中抽出然后与插针511相连。将第二定向器510与电机轴相连，压帽59与电机座58通过螺纹连接，将第二定向器510固定在本体52上。插针511的一端穿过本体52与行程开关的导线连接，并固定在本体上。两个触帽513中间安放弹簧，放于绝缘套筒514中，绝缘套筒514两端通过螺纹与绝缘护帽512连接，固定在接箍51上，接箍51与本体52通过螺纹连接，螺纹连接过程中，压缩弹簧实现插针511、触帽513与弹簧导通。
枪间测控装置的本体52侧端距离密封端面30mm处放有压力开关，当枪间测控装置随管串下放过程中，随着静液压力的作用，压力开关压缩弹簧，使压力开关触尾，打开行程开关53，接通通讯电路。
下管串的过程中，弹架通过配重自定方位，第二定向器510上安装有重力传感器，管串下放到位置后，地面通过重力传感器数据测量弹架方位，根据测量数据结果，控制电机旋转定方位。如图4所示，第二定向器510上距离中心孔7.5mm处为铣处平台，在平台上有两个M3螺钉孔，用于固定重力传感器和引爆雷管的芯片，引爆雷管的芯片有两个引爆线，从导引槽通过与雷管连接，第一定向器412的引斜部分与射孔器弹架上扶正管的方位键连接，实现控制弹架功能。
本发明的工作原理为：
枪间测控装置与射孔器连接，连接为精准定方位射孔管串，每个枪间测控装置本体侧端距离密封端面30mm处开安放有压力开关，当枪间测控装置随管串下放过程中，随着静液压力的作用，压力开关压缩弹簧，使压力开关触尾，打开行程开关，接通通讯电路。
每个枪间测控装置的线路骨架上安装有线路板，用于接受枪头主控装置发出的指令，待精准定方位射孔管串下放至目的层，枪间测控装置接受枪头主控装置发出的指令，先通过测量第二定向器510上安装的重力传感器测量方位，再根据测量结果控制电机旋转定方位，方位测量达到预定位置后，引爆雷管。
具体的，如附图2所示，油管与枪头主控装置4通过螺纹连接，枪头主控装置4与射孔枪通过螺纹连接，枪头主控装置4内部装有电机，电机轴与第一定向器412连接，电机通过旋转第一定向器412，控制弹架旋转，实现定方位；同理射孔枪与枪间测控装置通过螺纹连接，枪间测控装置内部装有电机，电机轴与第二定向器510连接，电机通过旋转第二定向器510，控制弹架旋转，实现定方位；将装配好的枪头主控装置4、射孔枪、枪间测控装置5、雷管7的射孔管串输送至目的层。
应用水下无线通讯技术实现智能遥传装置和枪头主控装置在油水混合物中无线通讯，实现对第一射孔枪方位的测量和控制。应用无线通讯技术实现枪头主控装置和后续多级射孔枪连接的枪间测控装置进行级联通讯，实现对后级射孔枪测量和控制弹架的方位，并控制雷管完成射孔作业。
如图3所示，将较深短接、智能遥传装置3连接，利用电缆将智能遥传装置3输送至距离井下主控装置可接受指令的位置，应用载波通讯技术对上实现和PC机通讯，对下实现井下智能遥传装置3电力供应，并实现双向通讯功能。进行方位测量和精准调校。
如图4所示，由PC机通过地面控制仪发出延时起爆指令，并抽出电缆、较深短接及智能遥传装置3，完成起爆。若抽出电缆的过程中，出现电缆卡住等问题，电缆不能按照延时时间抽出，由PC机通过地面控制仪发出取消指令，取消此次起爆。
进一步地，参见图1-图4，油管传输全方位精准控制起爆系统，如图1所示地面安装智能遥传装置3、枪头主控装置4、射孔枪、枪间测控装置5、雷管7。枪头主控装置4与射孔枪通过油管输送至目的层，枪头主控装置4内部装有电机，电机轴与第一定向器412连接，电机通过旋转第一定向器412，控制弹架旋转，实现定方位；同理枪头主控装置4+射孔枪+枪间测控装置5+射孔枪+……枪间测控装置5+射孔枪。枪间测控装置内部装有电机，电机轴与第二定向器510连接，电机通过旋转第二定向器510，控制弹架旋转，实现定方位；地面连接较深短接、智能遥传装置3利用电缆将智能遥传装置3输送至距离井下主控装置可接受指令的位置，应用水下无线通讯技术通过智能遥传装置向枪头主控装置在油水混合物中无线通讯，实现对第一支射孔枪方位的测量和控制。应用无线通讯技术实现枪头主控装置和后续多级射孔枪连接的枪间测控装置进行级联通讯，实现对后级射孔枪测量和控制弹架的方位，并控制雷管完成射孔作业。由PC机通过地面控制仪发出延时起爆指令，并抽出电缆、较深短接及智能遥传装置3，完成起爆。若抽出电缆的过程中，出现电缆卡住等问题，电缆不能按照延时时间抽出，由PC机通过地面控制仪发出取消指令，取消此次起爆。
本发明的工作原理为：
应用载波通讯技术，实现对上实现和PC机通讯，对下实现井下智能遥传短接电力供应，并实现双向通讯功能。
应用水下无线通讯技术，实现通过智能遥传装置3和枪头主控装置4在油水混合物中无线通讯，实现对第一支射孔枪方位的测量和控制。由智能遥传装置3接受地面PC机发出测试指令，并将指令处理后发送给枪头主控装置4，枪头主控装置4接受指令并测量第一射孔枪与重力之间的夹角，智能遥传装置3将测试结果返回给地面，地面根据测试结果，再由PC机发出调控指令，并将指令处理后发送给枪头主控装置4，枪头主控装置4接受指令并控制第一射孔枪定方位。
应用级联通讯及控制技术，实现枪头主控装置4和后续多级射孔枪进行级联通讯，在枪头主控装置4接受智能遥传装置3发出的测试指令的同时，枪头主控装置4向后续多级射孔枪连接的枪间测控装置5发送测试指令，并一同将测试结果传送给智能遥传装置3，并将结果返回地面，地面发出PC机发出调控指令，并将指令处理后发送给枪头主控装置4，枪头主控装置4接受指令的同时，应用级联通讯及控制技术，将调控指令发送给后续多级射孔枪连接的枪间测控装置，进行调控。同理，地面发出PC机发出起爆延时指令，并将指令处理后发送给枪头主控装置4，枪头主控装置4接受指令的同时，应用级联通讯及控制技术，将调控指令发送给后续多级射孔枪连接的枪间测控装置，并在延时范围内，将电缆抽出，完成延时起爆。若抽出电缆的过程中，出现电缆卡住等问题，电缆不能按照延时时间抽出，由PC机通过地面控制仪发出取消指令，取消此次起爆。
具体的，如图2所示，油管、枪头主控装置4、射孔枪、枪间测控装置5通过螺纹连接，枪头主控装置4与枪间测控装置5内装有雷管，将装配好枪头主控装置4、射孔枪、枪间测控装置5、雷管7的射孔管串输送至目的层。将较深短接、智能遥传装置3连接，利用电缆将智能遥传装置输送至距离井下主控短接可接受指令的位置，进行方位测量和精准调校，如图3所示。由PC机通过地面控制仪发出延时起爆指令，如图4所示，并抽出电缆、较深短接及智能遥传装置3。完成起爆。
通过载波通讯技术实现PC机通讯与智能遥传装置3电力供应，并实现双向通讯功能。
利用水下无线通讯技术，智能遥传装置3和枪头主控装置4在油水混合物中无线通讯，实现对第一射孔枪方位的测量和控制。
通过级联无线通讯及控制技术，枪头主控装置4和后续枪间测控装置5进行级联无线通讯，实现对后一级射孔枪测量和方位控制，并引爆雷管完成射孔作业。
下管串的过程中，弹架通过配重自定方位，第二定向器510上安装有重力传感器，管串下放到位置后，地面通过重力传感器数据测量弹架方位，根据测量数据结果，控制电机旋转定方位。枪头主控装置4与枪间测控装置5内部的线路板与电机连接，电机轴安装在第一定向器412孔内，第一定向器412与固定在弹架上的扶正管连接，地面PC机1发出指令，由线路板接受指令，并控制电机旋转，实现定方位。
本发明提供的油管传输全方位精准控制起爆系统，该系统通过载波通讯技术对上实现和PC机通讯，对下实现井下智能遥传装置电力供应，并实现双向通讯功能，实现地面实时方位测量和精准调校。通过水下无线通讯技术实现智能遥传装置和枪头主控装置在油水混合物中无线通讯，实现对第一支射孔枪方位的测量和控制。应用无限通讯技术实现枪头主控装置和后续多级射孔枪连接的枪间测控装置进行级联通讯，实现对后级射孔枪测量和控制弹架的方位，并控制雷管完成射孔作业。定方位精度为±1°，提高传统定方位技术的精度的同时，解决原有定方位技术管串下到预定位置后无法对管串方位实时测量与控制，提高原定方位技术的技术水平。区别传统重力定方位技术只涵盖机械专业领域，油管传输全方位精准控制起爆系统知识包括机械电子自动等多专业，科技含量与智能化程度高，提高可靠性和施工效率，扩大此类产品使用范围。
本发明提供的油管传输全方位精准控制起爆系统，通过控制电机旋转弹架，实现精准定方位，该系统具有方位测量准确、实时控制、安装操作方便、不受施工场地限制、施工效果佳和安全性能好等特点。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.油管传输全方位精准控制起爆系统，其特征在于，包括PC机(1)、地面控制仪(2)、智能遥传装置(3)、枪头主控装置(4)和枪间测控装置(5)；所述的枪头主控装置(4)一端连接油管，另一端连接第一射孔枪，第一射孔枪内部放置有弹架，枪头主控装置(4)内部装有电机，电机轴与其内部的第一定向器(412)连接，电机安装在弹架上，枪头主控装置(4)内部装有雷管(7)，第一射孔枪后面安装有多个内部装有雷管(7)的枪间测控装置(5)，枪间测控装置(5)另一端连接有第二射孔枪，第二射孔枪内部放置有弹架，枪间测控装置(5)内部装有电机，电机轴与其内部的第二定向器(510)连接，电机安装在弹架上，智能遥传装置(3)的一端通过校深短接和地面控制仪(2)与PC机(1)相连，另一端通过水下无线通信与枪头主控装置(4)间接连接，枪头主控装置(4)和枪间测控装置(5)通过无线传输间接连接；
所述的枪头主控装置(4)包括开窗护管(41)、插针接头(42)、本体(43)和第一定向器(412)；开窗护管(41)一端安装通讯装置，另一端与插针接头(42)通过螺纹连接，插针接头(42)另外一端与本体(43)通过螺纹连接，开窗护管(41)两端均有导电插针(422)，两个导电插针(422)通过通讯线连接，插针接头(42)的内部装有绝缘筒(421)，连接导电杆(416)穿过弹簧(418)和带有导电帽(419)的绝缘帽(417)后安装到绝缘筒(421)内部并与导电插针接通，连接导电杆(416)与导电插针(422)进行信号传输，本体(43)内安装有电池模块，电池模块一端与连接导电杆(416)接通，另一端接通安装电路的电路骨架(46)，电路骨架(46)放在本体内，电路骨架(46)后方的本体内安装有可旋转的电机单元，电机单元的电机轴固定在第一定向器(412)的定向孔中，第一定向器(412)上装有测方位的传感器，本体(43)后端安装有接箍(413)；
所述的电池模块包括电池盖板(44)、电池外筒(45)和电池，电池通过电池盖板(44)、电池外筒(45)放在本体(43)内，连接导电杆(416)穿过电池盖板与电池接通，电池外筒(45)与电路骨架(46)通过螺纹连接，电池与电路骨架(46)上安装的电路接通，所述的插针接头(42)另外一端与本体(43)通过螺纹连接，并且由两个第一O形圈(420)进行密封；
所述的电机单元包括电机盖板(47)、电机座(48)和电机；电路骨架(46)后方的本体内安装有电机座(48)，电机座(48)通过第二压帽(411)固定，电机盖板(47)两端设置有滑条，电机座(48)设置有滑槽，电机盖板(47)通过滑条和滑槽配接将电机固定在电机座(48)内，第一定向器(412)通过定位键(49)和第一压帽(410)固定，电机轴固定在第一定向器(412)的定向孔中，电路骨架(46)上安装的电路与电机相连，来控制电机转动；所述的电机盖板(47)两端设计2mm滑条，电机座(48)上设置有2.2mm滑槽。
2.根据权利要求1所述的油管传输全方位精准控制起爆系统，其特征在于，所述的电路包括向上无线发送接收电路、向上无线编解码电路、控制器、向下无线编解码电路、向下无线发送接收电路、电机驱动器和电池管理模块；所述的控制器上交互连接有向上无线编解码电路和向下无线编解码电路，向上无线编解码电路上交互连接有向上无线发送接收电路，向下无线编解码电路上连接有向下无线发送接收电路，控制器上连接有电机驱动器，电机驱动器上连接有高温电机，控制器还与第一定向器(412)上的传感器相连，电池管理模块和高温电池相连，电池管理模块分别与向上无线发送接收电路、向上无线编解码电路、控制器、向下无线编解码电路、向下无线发送接收电路和电机驱动器相连，向其供电。
3.根据权利要求1所述的油管传输全方位精准控制起爆系统，其特征在于，所述的第一定向器(412)用于测量第一级射孔器的方位，第一定向器(412)与下级射孔器弹架的上扶正管连接，控制下一级射孔器旋转；所述的电路骨架(46)上设置有M3×10十字槽盘头螺钉(415)；所述的接箍(413)通过第二O形圈(414)安装在本体(43)上。
4.根据权利要求1所述的油管传输全方位精准控制起爆系统，其特征在于，所述的智能遥传装置包括骨架壳体(31)、开窗护管(36)和插针接头(37)，骨架壳体(31)和开窗护管(36)通过阻磁接头(34)连接，骨架壳体(31)内安装有电路骨架(32)，电路骨架(32)上安装有电路板，电路骨架(32)上焊接固定有电路骨架插头(33)，开窗护管(36)通过螺纹连接有插针接头(37)，开窗护管(36)两端均有密封插针(35)，两个密封插针(35)通过通讯线连接，电路骨架插头(33)和密封插针(35)固定在阻磁接头(34)上，开窗护管(36)通过密封插针(35)与电路骨架插头(33)接通；所述的电路骨架插头(33)设置有2mm卡槽，电路骨架(32)上开有M3的螺钉孔，用于固定电路板；所述的电路骨架(32)由两根2m×2m×350mm的铝棒，通过焊接连接制成，所述的密封插针(35)为双头插针。
5.根据权利要求4所述的油管传输全方位精准控制起爆系统，其特征在于，电路板包括DC-DC电源、通信信号隔离器、调制解调电路、电缆载波通讯编解码电路、微处理器、无线通信编解码电路和无线通信收发驱动电路；所述的通信信号隔离器上连接有DC-DC电源和调制解调电路，调制解调电路上交互连接有电缆载波通讯编解码电路，电缆载波通讯编解码电路上交互连接有微处理器，微处理器上连接有无线通信编解码电路，无线通信编解码电路上连接有无线通信收发驱动电路。
6.根据权利要求1所述的油管传输全方位精准控制起爆系统，其特征在于，所述的枪间测控装置(5)包括接箍(51)、本体(52)、电池外筒(55)和电机座(58)；电池外筒(55)安装在本体(52)内，电池外筒(55)内放置有电池，其开口端设置有电池盖板(54)，电池外筒(55)上固定有行程开关支座(53)，行程开关支座(53)上固定有行程开关，行程开关上方安装有压力开关，电池外筒(55)与安装有线路板的电路骨架(56)连接，电路骨架(56)与电机盖板(57)相连，电机盖板(57)安装在电机座(58)上，电机放于电机座(58)中，线路板与电机相连，电机轴与第二定向器(510)相连，压帽(59)与电机座(58)通过螺纹连接后，将第二定向器(510)固定在本体(52)上，接箍(51)内设置有绝缘套筒(514)，绝缘套筒(514)两端中均放置有触帽(513)，两个触帽(513)之间安装有弹簧，每个触帽(513)前端安装有绝缘护帽，绝缘套筒(514)两端通过绝缘护帽固定在接箍(51)上，本体(52)前端安装有插针(511)，将行程开关的开关线从本体线孔中抽出然后与插针(511)一端相连，接箍(51)与本体(52)通过螺纹连接，插针(511)另一端与接箍(51)的触帽(513)导通；所述的本体(52)侧端距离密封端面30mm处开有压力开关孔，压力开关孔中安装有用于与行程开关接通的压力开关；所述的压力开关包括压力开关触头(516)、压力开关管帽(517)、弹簧(518)、压力开关触尾(519)和氟胶圈(520)；氟胶圈(520)套装于压力开关触头(516)上，压力开关管帽(517)通过螺纹连接压力开关触头(516)和压力开关触尾(519)，并将弹簧固定在压力开关触头(516)和压力开关触尾(519)之间；线路板，用于接受枪间测控装置发出的指令，处理指令，测量方位-控制电机旋转定方位-引爆雷管；所述的接箍(51)与本体(52)通过螺纹连接时，螺纹连接过程中，压缩弹簧实现插针(511)、触帽(513)与弹簧导通；第二定向器(510)上安装有重力传感器。
7.根据权利要求6所述的油管传输全方位精准控制起爆系统，其特征在于，油管与枪头主控装置(4)通过螺纹连接，枪头主控装置(4)与第一射孔枪通过螺纹连接；第二射孔枪与枪间测控装置通过螺纹连接；线路板包括向上无线发送接收电路、向上无线编解码电路、控制器、向下无线编解码电路、向下无线发送接收电路、电机驱动器和电池管理模块；所述的控制器上交互连接有向上无线编解码电路和向下无线编解码电路，向上无线编解码电路上交互连接有向上无线发送接收电路，向下无线编解码电路上连接有向下无线发送接收电路，控制器上连接有电机驱动器，电机驱动器上连接有高温电机，控制器还与第二定向器(510)上的重力传感器相连，电池管理模块和高温电池相连，电池管理模块分别与向上无线发送接收电路、向上无线编解码电路、控制器、向下无线编解码电路、向下无线发送接收电路和电机驱动器相连，向其供电。
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