CN110529083A - 一种用于油管传输射孔用多级压力编码起爆装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于油管传输射孔用多级压力编码起爆装置，提供了一种安全性高、可控的多级压力编码做功装置及方法，实现远程无线控制起爆，提高下井过程中的安全性，并实现一次下井完成多层位射孔作业。操作简便，可靠性高。
Description
技术领域
本发明属于石油勘探开发领域，涉及一种用于油管传输分级射孔作业的压力编码方式起爆射孔器的装置。
背景技术
在石油领域，石油作为重要的自然资源，在我国经济社会发展过程中占据着举足轻重的地位。改革开放以来，随着我国经济建设的快速发展，对自然资源特别是石油的依赖日益显现。我国是个石油匮乏的国家，每年一半以上的需求都需要进口，而与此相对应的是，我国的石油仪器研制在全世界范围内也处于比较落后的水平，加大先进石油仪器的研制，提高采油效率，获得更高的产量，是摆在我国石油仪器工作者面前非常迫切的问题。
油管传输射孔完井是沟通油气通道的一种手段，是国内外目前使用最广泛的完井方法。目前国内外现有的油管传输射孔多级起爆技术是采用多种起爆器相配合的工作方式，引爆方法有以下几种：
方式1：投棒起爆器和压力起爆器结合；
方式2：投棒起爆器和压力延时起爆器结合；
方式3：普通压力起爆器和压力延时起爆器结合；
方式1虽然可以实现多级起爆，但是当油井为大斜度井、水平井时，无法进行施工，且不能用于测试联座、带泵射孔等射孔工艺。
方式2是基于方式1的基础上，利用压力延时起爆器，避免了气井、高地层压力带来的作业风险。根据不同的井深可以采用不同延时时间的延时起爆器。这种方式同样不能用于大斜度井、水平井的施工，也无法进行于测试联座、带泵射孔等射孔工艺。
方式3的起爆方式，几乎适用于所有井况，所以是使用最多、应用最为广泛的方式，但延时起爆器下到井中后，由于延时时间固定，无法改变起爆延时时间；当需要多个延时条件时，需增加延时起爆器的数量，增加了设备体积、复杂度和成本；无法实现井下工作环境(工作压力、环境温度等参数)的监测。
此外，上述方式点火过程中，都采用单一压力值激发实施起爆，由于井下环境的多变性及压力检测方法过于简单，造成压力检测的不准确，易出现误起爆，造成工程事故、工期延误和财产损失。
发明内容
本发明解决的技术问题是：为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种用于油管传输射孔用多级压力编码起爆装置，提供了一种安全性高、可控的多级压力编码做功装置及方法，实现远程无线控制起爆，提高下井过程中的安全性，并实现一次下井完成多层位射孔作业。操作简便，可靠性高。
本发明的技术方案是：一种用于油管传输射孔用多级压力编码起爆装置，其特征在于，包括第一本体、活塞、压力传感器、护管、导向管、弹簧、第一插头组件、控制电路、第二插头组件、高温电池和第二本体；所述第一本体和第二本体同轴连接，内部形成多阶空腔体；自第一本体未与第二本体连接的一端起，空腔体内依次布有活塞、压力传感器、弹簧、第一插头组件、控制电路、第二插头组件和高温电池；在未工作状态下，第一插头组件和第二插头组件中的部件相互不接触，导致内部电路出于断开状态；下井后活塞在井内液体压力作用下下行使得第一插头组件和第二插头组件中的部件对插闭合，内部电路实现导通。
本发明的进一步技术方案是：所述活塞呈二阶状，沿轴线设有通孔，大径端外壁与第一本体内壁固连，小径端外壁与护管一端内壁固连；压力传感器位于护管内，且压力探头对着该通孔，一侧与活塞小径端固连；导向管为两端开口的二阶状空腔柱状体，其中大径端一侧与护管另一端相接触，另一侧顶着弹簧，弹簧初始状态为原长状态；第一插头组件位于导向管的空腔体内；控制电路通过电路支架进行固定，电路支架一端与第一插头组件连接，另一端与第二插头组件连接；高温电池置于电池筒内，且电池筒一侧与第二插头组件固定连接。
本发明的进一步技术方案是：所述第一插头组件包括第一母插头和第一公插头；其中第一母插头设计有多个导电插孔，第一公插头设计有多个导电插针；第一母插头一侧与护管固连，第一公插头一侧与电路支架一端固连，且初始状态下两者不接触；当第一本体内的活塞受到井液压力下行时，压力传感器、护管、导向管、母插头一起下行致使弹簧压缩，同时第一母插头与第一公插头对插闭合。
本发明的进一步技术方案是：所述第二插头组件包括第二母插头和第二公插头，其中第二母插头设计有多个导电插孔，第二公插头设计有多个导电插针；第二母插头与电路支架另一端连接，第二公插头与电池筒连接；且初始状态下两者不接触。
本发明的进一步技术方案是：还包括挡圈，所述挡圈设计有外螺纹，可与第二本体的内螺纹连接；挡圈靠近第二插头组件，且外壁与第一本体内壁固连，对电路支架进行限位。
本发明的进一步技术方案是：所述电池筒一侧设有插针孔，用于与射孔器伸出的起爆导电插针连接。
本发明的进一步技术方案是：工作时，所述活塞在井内液体压力作用下下行使本体1内的母插头、公插头对插闭合，装置整套电路系统处于闭合通路状态，高温电池对控制电路及压力传感器进行供电，压力传感器采集井内液体压力(井口施加压预设的特征压力)并传递到控制电路，控制电路将接收到的压力信号与预存设定的压力编码命令进行比较，当在井下检测到压力信号和设置的预定正、负编码命令符合时，控制电路输出相应的正负电起爆信号，信号通过电池筒上的插孔传递到射孔器，进而起爆射孔器。
发明效果
本发明的技术效果在于：本发明的优点在于：1)装置在下井一定深度之前，活塞受弹簧的压缩弹力，不会下行，本体1内的母插头、公插头不会对插闭合，装置整套电路系统处于断路状态，有效提高了井口的安全性。2)装置关键组成结构为单元结构：主要包括传感器部分[活塞、压力传感器、护管、母插头]，控制电路部分[电路支架、控制电路、母插头、公插头]，电池部分[电池筒、高温电池、公插头]。单元结构之间通过母插头、公插头对插的方式进行连接，大大提高了产品使用、保养的便利性，防止了接线连接造成的不可靠性。
附图说明
图1为一种高可靠性压力脉冲起爆器用导电装置示意图。
图2为图1中所示的第一本体示意图。
图3为图1中所示的活塞示意图。
图4为图1中所示的压力传感器轮廓图。
图5为图1中所示的护管示意图。
图6为图1中所示的导向管示意图。
图7为图1中所示的弹簧示意图。
图8为图1中所示的母插头示意图。
图9为图1中所示的公插头示意图。
图10为图1中所示的电路支架示意图。
图11为图1中所示的挡圈示意图。
图12为图1中所示的电池筒示意图。
图13为图1中所示的第二本体示意图。
图14为图1中所示的第二母插头示意图。
图15为图1中所示的第二公插头示意图。
附图标记说明：1—第一本体；2—活塞；3—压力传感器；4—护管；5—导向管；6—弹簧；7—第一母插头；8—第一公插头；9—电路支架；10—控制电路；11—挡圈； 12—电池筒；13—高温电池；14—第二本体；15—第二母插头；16—第二公插头。
具体实施方式
参见图1—图13，本发明的目的是提出一种用于油管传输射孔用多级压力编码起爆装置，实现一次下井完成多层位射孔作业。具有安全性高、高可靠性、可控的远程无线控制起爆等特点。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种用于油管传输射孔用多级压力编码起爆装置包括本体1、活塞2、压力传感器3、护管4、导向管5、弹簧6、母插头7、公插头8、电路支架9、控制电路10、挡圈11、电池筒12、高温电池13、本体2等；所述装置的连接关系为：压力传感器3内置于护管4内，压力探头一侧与活塞2通过螺纹连接；护管4一侧与活塞2通过螺纹连接，一侧与母插头7通过螺丝固定；导向管5套在母插头7外，一端顶着护管4，一端顶着弹簧6；控制电路10置于电路支架9内，电路支架9一侧与公插头8通过螺丝固定，一侧与母插头7通过螺丝固定；挡圈11与本体1螺纹连接，对电路支架进行限位9；高温电池13置于电池筒 12内，电池筒12一侧与公插头8通过螺丝固定；活塞2、压力传感器3、护管4、导向管5、弹簧6、电路支架9、控制电路10、挡圈11均内置于本体1；电池筒12、高温电池13内置于本体2。工作时，活塞2在井内液体压力作用下下行使本体1内的母插头7、公插头8对插闭合，装置整套电路系统处于闭合通路状态，高温电池13对控制电路10及压力传感器3进行供电，压力传感器3采集井内液体压力(井口施加压预设的特征压力)并传递到控制电路10，控制电路10将接收到的压力信号与预存设定的压力编码命令进行比较，当在井下检测到压力信号和设置的预定正、负编码命令符合时，控制电路10输出相应的正负电起爆信号，信号通过电池筒12上的插孔传递到射孔器，进而起爆射孔器。
其中需要说明该的是，本实施例中的控制电路，采用申请号为201410188968.1，发明名称为《油气井多级射孔起爆器的控制电路及控制方法中的控制电路》进行实现。另外，本实例里面的高温电池13，压力传感器3均为现有器件。
如图1所示，本发明提供的一种用于油管传输射孔用多级压力编码起爆装置包括本体1、活塞2、压力传感器3、护管4、导向管5、弹簧6、母插头7、公插头8、电路支架9、控制电路10、挡圈11、电池筒12、高温电池13、本体2等。压力传感器3内置于护管4内，压力探头一侧与活塞2通过螺纹连接；护管4一侧与活塞2通过螺纹连接，一侧与母插头7通过螺丝固定；导向管5套在母插头7外，一端顶着护管4，一端顶着弹簧6；控制电路10置于电路支架9内，电路支架9一侧与公插头8 通过螺丝固定，一侧与母插头7通过螺丝固定；挡圈11与本体1螺纹连接，对电路支架进行限位9；高温电池13置于电池筒12内，电池筒12一侧与公插头8通过螺丝固定；活塞2、压力传感器3、护管4、导向管5、弹簧6、电路支架9、控制电路10、挡圈11均内置于本体1；电池筒12、高温电池13内置于本体2。
如图1所示，所述活塞2内置于本体的活塞孔内，本体1上有台阶孔对其限位，防止活塞2过度下行造成弹簧6压缩过度致使相关零部件压坏。活塞2内有通孔，通孔对着压力传感器3的探头。井内压力活塞2内通孔作用在压力传感器3的探头。
如图1所示，所述本体1内的活塞2受到井液压力下行时，压力传感器3、护管4、导向管5、母插头7一起下行致使弹簧6压缩，同时母插头7与公插头8对插闭合。通过母插头7与公插头8对插闭合的方式，装置整套电路系统处于闭合通路状态，高温电池13对控制电路10及压力传感器3进行供电，压力传感器3采集井内液体压力 (井口施加压预设的特征压力)并传递到控制电路10，控制电路10将接收到的压力信号与预存设定的压力编码命令进行比较，当在井下检测到压力信号和设置的预定正、负编码命令符合时，控制电路10输出相应的正负电起爆信号，信号通过电池筒12上的插孔传递到射孔器，进而起爆射孔器。
如图1所示，所述电池筒12连接的公插头8与电路支架9连接的母插头7对插闭合，电池筒12一侧设计有插针孔。控制电路部分[电路支架9、控制电路10、母插头7、公插头8]，电池部分[电池筒12、高温电池13、公插头8]。单元结构之间通过母插头7、公插头8对插的方式进行连接，大大提高了产品使用、保养的便利性，防止了接线连接造成的不可靠性。电池筒12一侧设计有插针孔，可与射孔器的导电结构相连接，控制电路10输出相应的正负电起爆信号，信号通过电池筒12上的插孔传递到射孔器，进而起爆射孔器。
Claims (7)
1.一种用于油管传输射孔用多级压力编码起爆装置，其特征在于，包括第一本体(1)、活塞(2)、压力传感器(3)、护管(4)、导向管(5)、弹簧(6)、第一插头组件、控制电路(10)、第二插头组件、高温电池(13)和第二本体(14)；所述第一本体(1)和第二本体(14)同轴连接，内部形成多阶空腔体；自第一本体(1)未与第二本体(14)连接的一端起，空腔体内依次布有活塞(2)、压力传感器(3)、弹簧(6)、第一插头组件、控制电路(10)、第二插头组件和高温电池(13)；在未工作状态下，第一插头组件和第二插头组件中的部件相互不接触，导致内部电路出于断开状态；下井后活塞(2)在井内液体压力作用下下行使得第一插头组件和第二插头组件中的部件对插闭合，内部电路实现导通。
2.如权利要求1所述的一种用于油管传输射孔用多级压力编码起爆装置，其特征在于，所述活塞(2)呈二阶状，沿轴线设有通孔，大径端外壁与第一本体(1)内壁固连，小径端外壁与护管(4)一端内壁固连；压力传感器(3)位于护管(4)内，且压力探头对着该通孔，一侧与活塞(2)小径端固连；导向管(5)为两端开口的二阶状空腔柱状体，其中大径端一侧与护管(4)另一端相接触，另一侧顶着弹簧(6)，弹簧(6)初始状态为原长状态；第一插头组件位于导向管(5)的空腔体内；控制电路(10)通过电路支架(9)进行固定，电路支架(9)一端与第一插头组件连接，另一端与第二插头组件连接；高温电池(13)置于电池筒(12)内，且电池筒(12)一侧与第二插头组件固定连接。
3.如权利要求1所述的一种用于油管传输射孔用多级压力编码起爆装置，其特征在于，所述第一插头组件包括第一母插头(7)和第一公插头(8)；其中第一母插头(7)设计有多个导电插孔，第一公插头(8)设计有多个导电插针；第一母插头(7)一侧与护管(4)固连，第一公插头(8)一侧与电路支架(9)一端固连，且初始状态下两者不接触；当第一本体(1)内的活塞(2)受到井液压力下行时，压力传感器(3)、护管(4)、导向管(5)、母插头(7)一起下行致使弹簧(6)压缩，同时第一母插头(7)与第一公插头(8)对插闭合。
4.如权利要求1所述的一种用于油管传输射孔用多级压力编码起爆装置，其特征在于，所述第二插头组件包括第二母插头(15)和第二公插头(16)，其中第二母插头(15)设计有多个导电插孔，第二公插头(16)设计有多个导电插针；第二母插头(15)与电路支架(9)另一端连接，第二公插头(16)与电池筒(12)连接；且初始状态下两者不接触。
5.如权利要求1所述的一种用于油管传输射孔用多级压力编码起爆装置，其特征在于，还包括挡圈(11)，所述挡圈(11)设计有外螺纹，可与第二本体(14)的内螺纹连接；挡圈(11)靠近第二插头组件，且外壁与第一本体(1)内壁固连，对电路支架(9)进行限位。
6.如权利要求1所述的一种用于油管传输射孔用多级压力编码起爆装置，其特征在于，所述电池筒(12)一侧设有插针孔，用于与射孔器伸出的起爆导电插针连接。
7.如权利要求1所述的一种用于油管传输射孔用多级压力编码起爆装置，其特征在于，工作时，所述活塞(2)在井内液体压力作用下下行使本体1(1)内的母插头(7)、公插头(8)对插闭合，装置整套电路系统处于闭合通路状态，高温电池(13)对控制电路(10)及压力传感器(3)进行供电，压力传感器(3)采集井内液体压力(井口施加压预设的特征压力)并传递到控制电路(10)，控制电路(10)将接收到的压力信号与预存设定的压力编码命令进行比较，当在井下检测到压力信号和设置的预定正、负编码命令符合时，控制电路(10)输出相应的正负电起爆信号，信号通过电池筒(12)上的插孔传递到射孔器，进而起爆射孔器。
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