CN112065338A - 一种用于射孔的无线起爆装置及其起爆方法 - Google Patents

一种用于射孔的无线起爆装置及其起爆方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于射孔的无线起爆装置和起爆方法,包括发射模块和接收单元;其中发射模块包括用于产生正弦波信号的信号微控制器,与信号微控制器电连接的驱动放大电路,与驱动放大电路电连接的串联谐振发射电路和与串联谐振发射电路电连接的发射天线。本发明所公开的起爆装置,针对传统油管输送投棒或加压等机械能引爆射孔工艺存在未引爆、提前引爆、误引爆等诸多安全风险,升级为无线传输电能起爆,引爆思路创新,智能化水平高,既可以实现油管中的多级引爆和一次下井输送对多个目标层位的分时引爆,又可以实现工作电路的定时开关,有效提高射孔可靠性与安全性。

Description

一种用于射孔的无线起爆装置及其起爆方法
技术领域
本发明属于油气井射孔领域,特别涉及该领域中的一种用于射孔的无线起爆装置及其起爆方法。
背景技术
油管输送工艺射孔技术常采用井口投棒撞击或施加压力作用于起爆装置的活塞上,利用机械能方式推动起爆装置的活塞,剪切销钉后击发起爆器中的火工品,最终引爆射孔弹,进行射孔。
但现场作业过程中由于管柱结构、井况以及施工配合等方面的原因,常会出现以下两种意外情况:1、射孔器在井下通过投棒或者加压的方式未能成功起爆;2、射孔器未下放至预定位置前出现礅钻、溜钻和井下落物造成射孔器提前起爆。究其原因,压力引爆方式存在压力不可控和井下漏压的可能性,电能引爆方式通常易受杂散电、静电、射频电以及高压感应电等电信号干扰而发生早爆,即投棒或加压产生的机械能未能有效传递到起爆装置上致使未引爆或提前传递到起爆装置上致使误引爆。另外投棒撞击引爆方式由于投棒较长,无法在连续油管或者细油管中作业,并且还存在不可控意外因素。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种用于连续油管射孔的无线起爆装置及其起爆方法。
本发明采用如下技术方案:
一种用于射孔的无线起爆装置,其改进之处在于:包括发射模块和接收单元;其中发射模块包括用于产生正弦波信号的信号微控制器,与信号微控制器电连接的驱动放大电路,与驱动放大电路电连接的串联谐振发射电路和与串联谐振发射电路电连接的发射天线;其中接收单元包括用于接收来自发射天线的电磁信号的接收天线,与接收天线电连接的并联谐振接收电路,与并联谐振接收电路电连接的仪表放大器,与仪表放大器电连接的放大滤波电路,与放大滤波电路电连接的模数转换器,与模数转换器电连接的信号处理器,与信号处理器电连接的时钟源、压力传感器、温度传感器、存储单元和继电器控制电路。
进一步的,信号微控制器包括产生正弦波信号的DAC模块,用于调整正弦波信号频率的串口和控制正弦波信号输出时间长短的定时器。
进一步的,驱动放大电路包括运放与三极管。
进一步的,发射天线是在锰锌铁氧体磁棒上绕制N匝环形线圈组成的磁性天线,环形线圈由单股漆包线构成。
进一步的,接收天线是将单股漆包线绕制在具有一定长度、耐高温的塑料圆环管柱上组成的线圈绕组。
进一步的,串联谐振发射电路为LC串联谐振电路,并联谐振接收电路由接收天线线圈绕组并接电容后组成。
进一步的,仪表放大器为低噪声精密仪表放大器;放大滤波电路包括由多通道精密运放组成的次级放大电路和二阶窄带有源带通滤波器。
进一步的,压力传感器和温度传感器集成在辅助测量探头内。
进一步的,信号处理器通过功率放大器与继电器控制电路电连接。
一种起爆方法,使用上述用于射孔的无线起爆装置,其改进之处在于,包括如下步骤:
(1)在地面配置好接收单元信号处理器的开始工作时间、结束工作时间后,将接收单元随连续油管先行下降到目的层;
(2)在地面配置好发射模块信号微控制器的正弦波信号频率、开始工作时间和结束工作时间后,将发射模块从入口处投入井中,使发射模块依靠自身重力在连续油管中下降;
(3)在计时至工作时间后,发射模块信号微控制器输出正弦波信号,该正弦波信号经驱动放大电路提升电流后驱动串联谐振发射电路在发射天线上进行正弦波信号的大功率电磁传播;
(4)在计时至工作时间且在油管内与发射模块间的距离小于设定值后,接收天线开始接收到发射天线传播的微弱小信号;
(5)接收天线接收到的信号经并联谐振接收电路后,谐振频率附近的小信号将被仪表放大器差模转单端放大,再经放大滤波电路次级放大并滤波后,由模数转换器采集并数字量化后输入信号处理器;
(6)信号处理器判断数字量化后的信号是否为发射模块传播而来的正弦波信号,同时结合压力传感器和温度传感器检测到的井下环境实时压力、温度信息,判断射孔引爆条件是否成立,在此过程中,时钟源为信号处理器提供时钟,存储单元完成对实时时间、压力和温度的读写存储;
(7)信号处理器判断射孔引爆条件成立时,向继电器控制电路发送指令,使引爆信号接通引爆。
本发明的有益效果是:
本发明所公开的起爆装置,针对传统油管输送投棒或加压等机械能引爆射孔工艺存在未引爆、提前引爆、误引爆等诸多安全风险,升级为无线传输电能起爆,引爆思路创新,智能化水平高,既可以实现油管中的多级引爆和一次下井输送对多个目标层位的分时引爆,又可以实现工作电路的定时开关,有效提高射孔可靠性与安全性。
本发明所公开的起爆装置,发射天线与接收天线均为线圈绕组组成的磁性天线,电路形式均为LC振荡电路,与偶极子电天线相比,在连续油管内信号传播衰减小,无线通讯距离长;发射信号与提取接收信号均运用精密数学算法做处理,信号准确;发射模块及接收单元可以实现开始工作时间以及结束工作时间的配置,提高在油管下放过程及油管上提过程中射孔器的安全性,减小因外界干扰带来的误引爆率。
本发明所公开的起爆方法,提供了一种全新的引爆思路,通过对电路设置可以实现引爆的可控性并增强可靠性,通过分析接收信号频谱与幅值信息求解有用信号,并结合采集到的井下实时压力、温度等辅助信息判断射孔引爆条件是否成立,在引爆条件成立时才得出引爆信号引爆射孔器,降低了误爆率,安全可控。
附图说明
图1是本发明实施例1所公开起爆装置的组成框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图和实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1,如图1所示,本实施例公开了一种用于射孔的无线起爆装置,包括发射模块和接收单元;其中发射模块包括用于产生正弦波信号的信号微控制器,与信号微控制器电连接的驱动放大电路,与驱动放大电路电连接的串联谐振发射电路和与串联谐振发射电路电连接的发射天线;其中接收单元包括用于接收来自发射天线的电磁信号的接收天线,与接收天线电连接的并联谐振接收电路,与并联谐振接收电路电连接的仪表放大器,与仪表放大器电连接的放大滤波电路,与放大滤波电路电连接的模数转换器,与模数转换器电连接的信号处理器,与信号处理器电连接的时钟源、压力传感器、温度传感器、存储单元和继电器控制电路。
在本实施例中,信号微控制器包括产生正弦波信号的DAC模块,用于调整正弦波信号频率的串口和控制正弦波信号输出时间长短的定时器。基于SPWM等面积控制原理,采用查表法经微控制器DAC模块产生频率可调、时间可控的正弦波信号,作为发射模块的输入信号源。
驱动放大电路包括运放与三极管,进行小电流放大驱动。发射天线是在锰锌铁氧体磁棒上绕制N匝环形线圈组成的磁性天线,环形线圈由单股漆包线构成,进行信号的电磁传播。接收天线是将单股漆包线绕制在具有一定长度、耐高温的塑料圆环管柱上组成的线圈绕组,用以接收来自于发射天线的电磁信号。
串联谐振发射电路为LC串联谐振电路,驱动电路输出端接入LC串联谐振电路,调谐至使振荡电路谐振频率与正弦波信号频率一致,实现Q倍电流放大,提高信号发射功率。
并联谐振接收电路由接收天线线圈绕组并接电容后组成,谐振频率与发射正弦波信号频率一致,实现Q倍电压放大,提高信号接收信噪比。
仪表放大器为低噪声精密仪表放大器,对谐振接收电路接收到的微弱小信号进行差模信号转单端信号放大,提高仪器测量灵敏度与抗干扰能力。
放大滤波电路包括由多通道精密运放组成的次级放大电路和二阶窄带有源带通滤波器,对仪表放大器输出信号进行放大后,滤除无用信号,获取较纯净的所需信号。
模数转换器(模拟数字转换器A\D)采集放大后的模拟接收信号并进行数字量化。
压力传感器和温度传感器集成在辅助测量探头内,测量井下实时压力、温度,作为射孔引爆信号的辅助判断信息。
时钟源是整个井下接收单元的时钟来源与相关模块的中断源。存储单元存储实时时间,井下压力、温度等信息。
信号处理器(DSP)是井下接收单元的主控制器与信号处理单元,信号处理器的工作状态:①:配置时钟源,确定系统计时时钟与存储单元中断频率; ②:内置模数转换器采集井下压力、温度,DSP控制存储单元读写、实时存储;③:控制外部A\D模块采集转换,并读取数字量化后的接收信号;④:对接收信号做数字滤波处理后,进行频谱分析,提取有用信号频率、幅值。
信号处理器通过功率放大器与继电器控制电路电连接。继电器控制电路受信号处理器(DSP)控制,当收到控制引爆信号的开启或者关闭时,实现引爆信号的接通或断开。
本实施例还公开了一种起爆方法,使用上述用于射孔的无线起爆装置,包括如下步骤:
(1)在地面配置好接收单元信号处理器的开始工作时间、结束工作时间后,将接收单元随连续油管先行下降到目的层;
(2)在地面配置好发射模块信号微控制器的正弦波信号频率、开始工作时间和结束工作时间后,将发射模块从入口处投入井中,使发射模块依靠自身重力在连续油管中下降;
(3)在计时至工作时间后,发射模块信号微控制器输出6KHZ正弦波信号,该正弦波信号经驱动放大电路提升电流后驱动串联谐振发射电路在发射天线上进行正弦波信号的大功率电磁传播;
(4)在计时至工作时间且在油管内与发射模块间的距离小于设定值后,接收天线开始接收到发射天线传播的微弱小信号;
(5)接收天线接收到的信号经并联谐振接收电路后,谐振频率附近的小信号将被仪表放大器差模转单端放大,再经放大滤波电路次级放大并滤波后,由模数转换器采集并数字量化后输入信号处理器;
(6)信号处理器对数字量化后的接收信号处理分析、求解,根据提取信号的频率、幅值大小判断数字量化后的信号是否为发射模块传播而来的正弦波信号,同时结合压力传感器和温度传感器检测到的井下环境实时压力、温度信息,判断射孔引爆条件是否成立,在此过程中,时钟源为信号处理器提供时钟,存储单元完成对实时时间、压力和温度的读写存储,便于后期资料分析;
(7)信号处理器判断射孔引爆条件成立时,向继电器控制电路发送指令,使引爆信号接通引爆。

Claims (10)

1.一种用于射孔的无线起爆装置,其特征在于:包括发射模块和接收单元;其中发射模块包括用于产生正弦波信号的信号微控制器,与信号微控制器电连接的驱动放大电路,与驱动放大电路电连接的串联谐振发射电路和与串联谐振发射电路电连接的发射天线;其中接收单元包括用于接收来自发射天线的电磁信号的接收天线,与接收天线电连接的并联谐振接收电路,与并联谐振接收电路电连接的仪表放大器,与仪表放大器电连接的放大滤波电路,与放大滤波电路电连接的模数转换器,与模数转换器电连接的信号处理器,与信号处理器电连接的时钟源、压力传感器、温度传感器、存储单元和继电器控制电路。
2.根据权利要求1所述用于射孔的无线起爆装置,其特征在于:信号微控制器包括产生正弦波信号的DAC模块,用于调整正弦波信号频率的串口和控制正弦波信号输出时间长短的定时器。
3.根据权利要求1所述用于射孔的无线起爆装置,其特征在于:驱动放大电路包括运放与三极管。
4.根据权利要求1所述用于射孔的无线起爆装置,其特征在于:发射天线是在锰锌铁氧体磁棒上绕制N匝环形线圈组成的磁性天线,环形线圈由单股漆包线构成。
5.根据权利要求1所述用于射孔的无线起爆装置,其特征在于:接收天线是将单股漆包线绕制在具有一定长度、耐高温的塑料圆环管柱上组成的线圈绕组。
6.根据权利要求5所述用于射孔的无线起爆装置,其特征在于:串联谐振发射电路为LC串联谐振电路,并联谐振接收电路由接收天线线圈绕组并接电容后组成。
7.根据权利要求1所述用于射孔的无线起爆装置,其特征在于:仪表放大器为低噪声精密仪表放大器;放大滤波电路包括由多通道精密运放组成的次级放大电路和二阶窄带有源带通滤波器。
8.根据权利要求1所述用于射孔的无线起爆装置,其特征在于:压力传感器和温度传感器集成在辅助测量探头内。
9.根据权利要求1所述用于射孔的无线起爆装置,其特征在于:信号处理器通过功率放大器与继电器控制电路电连接。
10.一种起爆方法,使用权利要求1所述用于射孔的无线起爆装置,其特征在于,包括如下步骤:
(1)在地面配置好接收单元信号处理器的开始工作时间、结束工作时间后,将接收单元随连续油管先行下降到目的层;
(2)在地面配置好发射模块信号微控制器的正弦波信号频率、开始工作时间和结束工作时间后,将发射模块从入口处投入井中,使发射模块依靠自身重力在连续油管中下降;
(3)在计时至工作时间后,发射模块信号微控制器输出正弦波信号,该正弦波信号经驱动放大电路提升电流后驱动串联谐振发射电路在发射天线上进行正弦波信号的大功率电磁传播;
(4)在计时至工作时间且在油管内与发射模块间的距离小于设定值后,接收天线开始接收到发射天线传播的微弱小信号;
(5)接收天线接收到的信号经并联谐振接收电路后,谐振频率附近的小信号将被仪表放大器差模转单端放大,再经放大滤波电路次级放大并滤波后,由模数转换器采集并数字量化后输入信号处理器;
(6)信号处理器判断数字量化后的信号是否为发射模块传播而来的正弦波信号,同时结合压力传感器和温度传感器检测到的井下环境实时压力、温度信息,判断射孔引爆条件是否成立,在此过程中,时钟源为信号处理器提供时钟,存储单元完成对实时时间、压力和温度的读写存储;
(7)信号处理器判断射孔引爆条件成立时,向继电器控制电路发送指令,使引爆信号接通引爆。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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