CN203629462U - 一种磁电雷管井下起爆装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种磁电雷管井下起爆装置，包括位于井上的直流电源，以及安装在井下射孔器或井下封隔器中的井下起爆电路模块；所述井下起爆电路模块，通过电缆与所述直流电源连接，生成起爆信号并直接输出起爆信号至磁电雷管。本实用新型能够使起爆信号直接输出至磁电雷管，而不经过井上至井下的长电缆，从而消除了电缆对起爆信号的不良影响；能够实时检测起爆驱动电路的输出电流，根据检测结果调整起爆驱动电路的输出电压幅度，以便控制起爆功率，以适应雷管参数的离散性；本实用新型能够提高射孔作业的起爆成功率，进而提高作业效率，从而降低了成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及磁电雷管起爆装置，特别是一种磁电雷管井下起爆装置。
背景技术
射孔是石油开采工程中的重要环节，为了提高油气产量，尤其是我国对清洁能源的需求，页岩气的开采力度日渐加大，水平井的开发数量越来越多，射孔工程作业量越来越大。因此，提高射孔作业的成功率和作业效率日显重要。
射孔作业的主要井下设备是射孔枪，射孔枪的发射是由雷管引爆的，而雷管通过起爆器起爆点火。目前，我国的射孔作业工程中普遍采用磁电雷管，磁电雷管也称作安全雷管，具有选频特性，当给雷管施加10Khz～15Khz的交流信号，电流1.5安培，持续30秒，可起爆。
目前的射孔作业中，起爆器在地面，通过电缆起爆井下的磁电雷管。由于电缆较长，最长的电缆达到上万米，电缆上存在很大的分布电容和分布电阻，而雷管起爆信号的频率较高，通过电缆时产生很大的信号畸变和衰减，绝大部分起爆功率降在电缆上，严重影响起爆的成功率和作业效率。
由于电缆的影响，地面起爆器记录的起爆电压和起爆电流不能正确反映井下的状态信息，从而影响操作人员的正确判断。
在页岩气开采的压裂工程以及薄油层的开采中，都需要在同一口井中完成多次射孔，需要在射孔作业工程中采用多级射孔技术，将多个射孔枪同时下井，实现分层射孔，以提高作业效率。而现有的地面起爆器不能满足多级射孔作业的需求，虽然国外已开发出应用于井下的起爆电路模块，但因采用高压电雷管，起爆电路模块及电雷管的进口价格昂贵，成本高，且在雷管的运输和保管安全性方面存在很大的隐患。
实用新型内容
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种井下起爆成功率高、成本低、满足多级射孔作业需求的磁电雷管井下起爆装置。
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种磁电雷管井下起爆装置，包括位于井上的直流电源，以及安装在井下射孔器或井下封隔器中的井下起爆电路模块；所述井下起爆电路模块，通过电缆与所述直流电源连接，生成起爆信号并直接输出起爆信号至磁电雷管。
所述井下起爆电路模块包括DC/DC转换电路、微处理器电路和起爆驱动电路，所述DC/DC转换电路与所述直流电源连接并设有第一电压输出端和第二电压输出端，所述第一电压输出端与所述微处理器电路的电源输入端连接，所述第二电压输出端输出电压可调并与所述起爆驱动电路的电源输入端连接；所述微处理器电路输出信号至所述起爆驱动电路；所述起爆驱动电路输出电流至磁电雷管。
所述微处理器电路包括时钟电路和模数转换电路。
所述井下起爆电路模块还包括检测所述起爆驱动电路的输出电流的起爆电流检测电路，所述起爆电流检测电路的电源输入端与所述第一电压输出端连接，所述微处理器电路接收来自所述起爆电流检测电路的信号并分别输出信号至所述起爆驱动电路和所述DC/DC转换电路。
所述起爆驱动电路的输出电流端与接地间设有取样电阻，所述起爆电流检测电路包括滤波器和放大器，所述起爆电流检测电路采集所述取样电阻的电压信号，通过所述滤波器和所述放大器进行滤波放大，输出信号至所述微处理器电路。
本实用新型具有的优点和积极效果是：位于井下的井下起爆电路模块产生磁电雷管起爆信号，与同位于井下的磁电雷管直接连接，使起爆信号直接输出至磁电雷管，而不经过井上至井下的长电缆，从而消除了电缆对起爆信号的不良影响，能满足多级射孔作业的需求。DC/DC转换电路为开关式电源电路，具有较宽的输入范围和较高的转换效率，DC/DC转换电路将地面上的直流电转换为工作电源，为其他电路供电，DC/DC转换电路设计的输入范围宽，可适应不同长度的电缆，从而消除电缆直流电阻的影响；所述井下起爆电路模块能够实时检测起爆驱动电路的输出电流，根据检测结果调整起爆驱动电路的输出电压幅度，以便控制起爆功率，以适应雷管参数的离散性；本实用新型将能够提高射孔作业的起爆成功率，能满足多级射孔作业的需求，进而提高作业效率，从而降低了成本。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中：VCC、第一电压输出端；VDD、第二电压输出端；R0、取样电阻。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1，一种磁电雷管井下起爆装置，包括位于井上的直流电源，以及安装在井下射孔器或井下封隔器中的井下起爆电路模块；所述井下起爆电路模块，通过电缆与所述直流电源连接，生成起爆信号并直接输出起爆信号至磁电雷管。本实用新型将生成起爆信号的所述井下起爆电路模块安装在井下射孔器或井下封隔器中，直接输出起爆信号至磁电雷管，缩短了起爆装置与磁电雷管间的接线长度；所述井下起爆电路模块，由地面上的直流电源供电，产生磁电雷管起爆信号，且与磁电雷管直接连接，使起爆信号直接输出至磁电雷管，而不经过井上至井下的长电缆，从而消除了电缆对起爆信号的影响。
所述井下起爆电路模块可包括DC/DC转换电路、微处理器电路和起爆驱动电路，所述DC/DC转换电路与所述直流电源连接并设有第一电压输出端VCC和第二电压输出端VDD，所述第一电压输出端VCC与所述微处理器电路的电源输入端连接，所述第二电压输出端VDD输出电压可调并与所述起爆驱动电路的电源输入端连接；所述微处理器电路输出信号至所述起爆驱动电路；所述起爆驱动电路输出电流至磁电雷管。
所述微处理器电路可包括时钟电路和模数转换电路。
所述井下起爆电路模块还可包括检测所述起爆驱动电路的输出电流的起爆电流检测电路，所述起爆电流检测电路的电源输入端与所述第一电压输出端VCC连接，所述微处理器电路接收来自所述起爆电流检测电路的信号并分别输出信号至所述起爆驱动电路和所述DC/DC转换电路。所述井下起爆电路模块能够实时检测起爆驱动电路的输出电流，根据检测结果调整起爆驱动电路的输出电压幅度，以便控制起爆功率，以适应雷管参数的离散性。
所述起爆驱动电路的输出电流端与接地间可设有取样电阻R0，所述起爆电流检测电路包括滤波器和放大器，所述起爆电流检测电路采集所述取样电阻R0的电压信号，通过所述滤波器和所述放大器进行滤波放大，输出信号至所述微处理器电路。
上述的DC/DC转换电路为开关式电源电路，可具有较宽的输入范围和较高的转换效率。该DC/DC转换电路可设有第一电压输出端VCC和第二电压输出端VDD,VCC输出电压用于为微处理器电路和起爆电流检测电路供电，其电压值是固定的；VDD输出电压用于为起爆驱动电路供电，其电压值是可调的，电压调整信号来自微处理器电路，DC/DC转换电路的输入为地面设备井上直流电源的直流电。井上直流电源，由地面设备提供，经电缆供至井下，电缆的电容参数对直流信号不产生任何影响。
微处理器电路以低功耗处理器为核心，集成了时钟电路和模数转换电路。微处理器电路可根据时钟电路频率，通过内置的定时和计数器产生用于起爆的基准信号源，送至起爆驱动电路，基准信号源的频率为12.5Khz，以满足磁电雷管的选频特性；模数转换电路可用于采集起爆电流信号，处理器对采集的数据进行计算，并根据计算结果调整VDD输出电压的电压值，从而实现对控制起爆电流及起爆功率的控制。微处理器电路上电复位后主要完成如下功能：1）产生起爆基准信号源，磁电雷管的选频范围为10Khz～15Khz，因此将爆基准信号源的信号频率设置在12.5Khz；2）采集并计算起爆电流的大小，并根据计算结果调整DC/DC电源的输出电压，从而控制起爆电流及起爆功率。
起爆驱动电路用于驱动磁电雷管，其输入信号为由处理器产生的起爆基准信号源，起爆驱动电路将来自微处理器电路的起爆基准信号转换为起爆驱动电流信号，其电流输出可以直接驱动具有选频特性的磁电雷管。可在所述起爆驱动电路的输出电流端与接地间设有取样电阻R0，取样电阻R0的作用是将起爆电流转化为电压信号，以便起爆电流检测电路的使用。
起爆电流检测电路可用于对取样电阻R0产生的电压信号进行放大和滤波，以便微处理器电路中模数转换电路的数字化采集。起爆电流检测电路用于检测起爆驱动电路输出的信号电流大小，经滤波电路后，为模数转换电路提供稳定的电压信号，以便处理器进行数字化采集和计算。
尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种磁电雷管井下起爆装置，其特征在于，包括位于井上的直流电源，以及安装在井下射孔器或井下封隔器中的井下起爆电路模块；所述井下起爆电路模块，通过电缆与所述直流电源连接，生成起爆信号并直接输出起爆信号至磁电雷管。
2.根据权利要求1所述的磁电雷管井下起爆装置，其特征在于，所述井下起爆电路模块包括DC/DC转换电路、微处理器电路和起爆驱动电路，所述DC/DC转换电路与所述直流电源连接并设有第一电压输出端和第二电压输出端，所述第一电压输出端与所述微处理器电路的电源输入端连接，所述第二电压输出端输出电压可调并与所述起爆驱动电路的电源输入端连接；所述微处理器电路输出信号至所述起爆驱动电路；所述起爆驱动电路输出电流至磁电雷管。
3.根据权利要求2所述的磁电雷管井下起爆装置，其特征在于，所述微处理器电路包括时钟电路和模数转换电路。
4.根据权利要求2所述的磁电雷管井下起爆装置，其特征在于，所述井下起爆电路模块还包括检测所述起爆驱动电路的输出电流的起爆电流检测电路，所述起爆电流检测电路的电源输入端与所述第一电压输出端连接，所述微处理器电路接收来自所述起爆电流检测电路的信号并分别输出信号至所述起爆驱动电路和所述DC/DC转换电路。
5.根据权利要求4所述的磁电雷管井下起爆装置，其特征在于，所述起爆驱动电路的输出电流端与接地间设有取样电阻，所述起爆电流检测电路包括滤波器和放大器，所述起爆电流检测电路采集所述取样电阻的电压信号，通过所述滤波器和所述放大器进行滤波放大，输出信号至所述微处理器电路。
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| CN114945796A (zh) * | 2019-11-21 | 2022-08-26 | 狩猎巨人公司 | 带起爆器检测和起爆器电阻测量的可寻址开关 |
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