CN216198015U - 一种油气井多级电子射孔选发器电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种油气井多级电子射孔选发器电路，主要解决现有射孔器多为单级射孔，射孔作业效率低的问题。该电路包括主控MCU，与主控MCU相连的射孔击发电路、电压检测电路、下级电源控制电路，与电压检测电路相连的供电电路、通信接收电路，以及与供电电路相连的通信发射电路；其中，所述下级电源控制电路还与通信发射电路相连。本实用新型的多级电子射孔选发器实现了对井下点火单元的顺序控制，且可以按顺序点火击发或者跳过某个击发控制电路不进行击发，从而达到任意选择击发点位的目的，确保射孔施工的成功率。本实用新型中的击发电路完全兼容市场上常用的各种类型雷管，安全、可靠、小型化。因此，适宜推广应用。

Description

一种油气井多级电子射孔选发器电路

技术领域

本实用新型涉及一种油气开采技术领域，具体地说，是涉及一种油气井多级电子射孔选发器电路。

背景技术

射孔是试油前的一道工序。将射孔枪下至预定深度，靠射孔弹射开目的层位的套管及水泥环，构成地层至井筒的连通孔道，以便于采油、采气等作业。

射孔是采用特殊聚能器材进入井眼预定层位进行爆炸开孔让井下地层内流体进入孔眼的作业活动，普遍应用于油气田和煤田，有时也应用于水源的开采。射孔要进行起爆，就需要射孔选发器，来对射孔的击发进行控制。射孔选发器，是一种用于连接射孔弹，并通过发送一定频率的高低电平脉冲信号，来引爆连接雷管，起爆射孔弹中所装炸药，从而冲击管壁及岩层，形成孔道的一种起爆击发装置，可以多个串联安装在枪串中，然后按照顺序各个击发。

射孔作业以往普遍使用单极射孔作业，随着油田开采大量的使用水平井，多级射孔成为必然。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种油气井多级电子射孔选发器电路，主要解决现有射孔器多为单级射孔，射孔作业效率低的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种油气井多级电子射孔选发器电路，包括主控MCU，与主控MCU相连的射孔击发电路、电压检测电路、下级电源控制电路，与电压检测电路相连的供电电路、通信接收电路，以及与供电电路相连的通信发射电路；其中，所述下级电源控制电路还与通信发射电路相连。

所述下级电源控制电路包括与主控MCU相连的电阻R18，栅极与电阻R18另一端相连且源极接地的MOS管Q10，正极与MOS管Q10的栅极相连且负极与MOS管Q10的漏极相连的二极管D14，栅极与二极管D14的负极相连且源极接地、漏极接主控MCU的MOS管Q9，以及连接于MOS管Q9的栅极与源极之间的电容C5；其中，所述二极管D14的负极还与通信发射电路相连。

进一步地，所述通信发射电路包括与下级电源控制电路中的二极管D14的负极相连的电阻R17，与电阻R17另一端相连的电阻R16，漏极与电阻R16另一端相连的MOS管Q7，以及源极与MOS管Q7的源极相连的MOS管Q8；其中，MOS管Q8的漏极与供电电路相连；MOS管Q7的源极、MOS管Q8的源极相连后接地。

进一步地，所述供电电路包括并联后一端与通信发射电路中的MOS管Q8的漏极相连电阻R1、R2，与并联后的电阻R1、R2的另一端相连的稳压芯片U1，一端与并联后的电阻R1、R2的另一端相连的电容C1、电阻R3、二极管D1，正极与二极管D1的另一端正极相连的二极管D2，并联于二极管D2两端的电容C2，以及栅极与二极管D2的负极、电阻R3另一端均相连的MOS管Q1；其中，MOS管Q1的源极还与二极管D1的负极相连，电容C1的另一端还与二极管D1的正极相连；MOS管Q1的漏极与电压检测电路相连；MOS管Q1的源极还与射孔击发电路相连。

进一步地，所述电压检测电路包括与供电电路中MOS管Q1的漏极相连的电阻R6、R7，与电阻R6另一端相连的电阻R4，正极与电阻R4另一端相连的二极管D3，并联于二极管D3两端的电阻R5，正极与二极管D3的负极相连、负极与电阻R7的另一端相连的二极管D4，以及正极与主控MCU相连、负极与电阻R6、R7的公共端相连的二极管D5；其中，二极管D3的正极接地；二极管D5的负极与通信接收电路相连。

进一步地，所述通信接收电路包括一端与电压检测中的二极管D5的负极相连的电容C7，正极接地、负极与电容C7的另一端相连的二极管D15，一端与二极管D15的负极相连的电阻R19、R20、电容C6，与电阻R20的另一端相连的电阻R21，以及基极与电阻R19的另一端相连、集电极与电阻R21的另一端相连、发射极与电容C6的另一端相连并接地的三极管Q10。

进一步地，所述射孔击发电路包括源极与供电电路中MOS管Q1的源极相连的MOS管Q3，与MOS管Q3的源极相连的电阻R7，漏极与电阻R7另一端、MOS管Q3的栅极相连的MOS管Q2，连接于MOS管Q2的栅极与源极之间的电阻R8，连接于MOS管Q2的源极与MOS管Q3的漏极之间的电阻R9，一端与MOS管Q3的漏极相连的电容C2，正极与MOS管Q3的源极相连并接地、负极与电容C2的另一端相连的二极管D6，正极与二极管D6的另一端相连的二极管D7，正极与二极管D6的正极相连的二极管D8，一端与二极管D7、D8的负极均相连且另一端接地的电阻R10、电容C3，栅极与二极管D7、D8的负极均相连、源极接地的MOS管Q4，正极与MOS管Q4的栅极相连的二极管D9，栅极与二极管D9的负极相连的MOS管Q6，一端与二极管D9的负极相连、另一端与MOS管Q6的源极相连的电阻R11、电容C4，负极与二极管D9的负极相连、正极与MOS管Q6的源极相连的二极管D10，负极与MOS管Q6的漏极相连的二极管D12，负极与二极管D12的正极相连、正极与主控MCU相连的二极管D11，串联后一端与MOS管Q6的漏极相连、另一端接地的电阻R12、R13、R14、R15，以及并联于电阻R15两端且正极接地的二极管D13；其中，MOS管Q4的漏极与MOS管Q6的源极相连。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型的多级电子射孔选发器电路可多个同时串联使用，实现了对井下点火单元的顺序控制，且可以按顺序点火击发或者跳过某个击发控制电路不进行击发，从而达到任意选择击发点位的目的，确保射孔施工的成功率。本实用新型中的击发电路完全兼容市场上常用的各种类型雷管，安全、可靠、小型化。

(2)本实用新型通过设置下级电源控制电路来控制串联的下级选发器的供电，当本级选发器自身的工作完成后，它会通过此模块开启下级选发器的供电，在此之后本级选发器会进入低功耗模式切断自身与外界的联系。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的方式包括但不仅限于以下实施例。

实施例

如图1所示，本实用新型公开的一种油气井多级电子射孔选发器电路，其特征在于，包括主控MCU，与主控MCU相连的射孔击发电路、电压检测电路、下级电源控制电路，与电压检测电路相连的供电电路、通信接收电路，以及与供电电路相连的通信发射电路；其中，所述下级电源控制电路还与通信发射电路相连。本实用新型可多个同时串联使用，实现了对井下点火单元的顺序控制，且可以按顺序点火击发或者跳过某个击发控制电路不进行击发，从而达到任意选择击发点位的目的，确保射孔施工的成功率。

在本实施例中，所述下级电源控制电路包括与主控MCU相连的电阻R18，栅极与电阻R18另一端相连且源极接地的MOS管Q10，正极与MOS管Q10的栅极相连且负极与MOS管Q10的漏极相连的二极管D14，栅极与二极管D14的负极相连且源极接地、漏极接主控MCU的MOS管Q9，以及连接于MOS管Q9的栅极与源极之间的电容C5；其中，所述二极管D14的负极还与通信发射电路相连。该部分电路用于控制串联的下级选发器的供电，当本级选发器自身的工作完成后，它会通过此模块开启下级选发器的供电，在此之后本级选发器会进入低功耗模式切断自身与外界的联系。

在本实施例中，所述通信发射电路包括与下级电源控制电路中的二极管D14的负极相连的电阻R17，与电阻R17另一端相连的电阻R16，漏极与电阻R16另一端相连的MOS管Q7，以及源极与MOS管Q7的源极相连的MOS管Q8；其中，MOS管Q8的漏极与供电电路相连；MOS管Q7的源极、MOS管Q8的源极相连后接地。通信发送电路主要用于回复接收到的方波，而其回复的方式主要依托于一根单芯电缆进行，考虑到单芯电缆的特性以及要有较强的抗干扰能力，因此通过硬编码以曼切斯特编码来进行通信，通信发送模块需要将曼切斯特编码生成的信号进行放大后通过单芯电缆进行传输。

在本实施例中，所述供电电路包括并联后一端与通信发射电路中的MOS管Q8的漏极相连电阻R1、R2，与并联后的电阻R1、R2的另一端相连的稳压芯片U1，一端与并联后的电阻R1、R2的另一端相连的电容C1、电阻R3、二极管D1，正极与二极管D1的另一端正极相连的二极管D2，并联于二极管D2两端的电容C2，以及栅极与二极管D2的负极、电阻R3另一端均相连的MOS管Q1；其中，MOS管Q1的源极还与二极管D1的负极相连，电容C1的另一端还与二极管D1的正极相连；MOS管Q1的漏极与电压检测电路相连；MOS管Q1的源极还与射孔击发电路相连。该部分电路为选发器自身供电，由于本发明可多个选发器串联使用，只有当上一级选发器打开下级选发器的供电后，下级选发器才会进行供电，且在任意时刻只会有一个选发器处于供电状态。这样就可以提高击发的安全性。

在本实施例中，所述电压检测电路包括与供电电路中MOS管Q1的漏极相连的电阻R6、R7，与电阻R6另一端相连的电阻R4，正极与电阻R4另一端相连的二极管D3，并联于二极管D3两端的电阻R5，正极与二极管D3的负极相连、负极与电阻R7的另一端相连的二极管D4，以及正极与主控MCU相连、负极与电阻R6、R7的公共端相连的二极管D5；其中，二极管D3的正极接地；二极管D5的负极与通信接收电路相连。该部分电路主要功能是监测击发电压，本发明的击发过程就是给SPS持续供电的过程，而给SPS的供电是由井上设备来进行的，选发器只能通过电压检测模块来监控井上的供电情况，当井上的供电达到设定的击发阈值时，开始进行击发。

在本实施例中，所述通信接收电路包括一端与电压检测中的二极管D5的负极相连的电容C7，正极接地、负极与电容C7的另一端相连的二极管D15，一端与二极管D15的负极相连的电阻R19、R20、电容C6，与电阻R20的另一端相连的电阻R21，以及基极与电阻R19的另一端相连、集电极与电阻R21的另一端相连、发射极与电容C6的另一端相连并接地的三极管Q10。该部分电路用于接收井上发送的各种正弦波。由于井下条件复杂，为了提高抗干扰的能力通信都是以正弦波的方式发送到该模块然后解码成方波。

在本实施例中，所述射孔击发电路包括源极与供电电路中MOS管Q1的源极相连的MOS管Q3，与MOS管Q3的源极相连的电阻R7，漏极与电阻R7另一端、MOS管Q3的栅极相连的MOS管Q2，连接于MOS管Q2的栅极与源极之间的电阻R8，连接于MOS管Q2的源极与MOS管Q3的漏极之间的电阻R9，一端与MOS管Q3的漏极相连的电容C2，正极与MOS管Q3的源极相连并接地、负极与电容C2的另一端相连的二极管D6，正极与二极管D6的另一端相连的二极管D7，正极与二极管D6的正极相连的二极管D8，一端与二极管D7、D8的负极均相连且另一端接地的电阻R10、电容C3，栅极与二极管D7、D8的负极均相连、源极接地的MOS管Q4，正极与MOS管Q4的栅极相连的二极管D9，栅极与二极管D9的负极相连的MOS管Q6，一端与二极管D9的负极相连、另一端与MOS管Q6的源极相连的电阻R11、电容C4，负极与二极管D9的负极相连、正极与MOS管Q6的源极相连的二极管D10，负极与MOS管Q6的漏极相连的二极管D12，负极与二极管D12的正极相连、正极与主控MCU相连的二极管D11，串联后一端与MOS管Q6的漏极相连、另一端接地的电阻R12、R13、R14、R15，以及并联于电阻R15两端且正极接地的二极管D13；其中，MOS管Q4的漏极与MOS管Q6的源极相连。击发过程中选发器会发出一定频率的脉冲信号，脉冲信号通过射孔击发电路进行驱动，最终引爆连接到选发器的雷管。

在准备好的枪串内安装选发器，每一个枪串的射孔至少要安装一个选发器，用于击发起爆雷管，每个选发器引出五条线，分别代表选发器电源和地、雷管电源和地以及下级开关，将线连接好后通过线缆送到井下指定位置，此时与井上通信确保选发器工作正常，击发顺序必须是由枪串最底端的那个选发器开始击发，当选发器监测到击发电压高于击发阈值后开始发送脉冲信号进行击发。

通过上述设计，本实用新型的多级电子射孔选发器实现了对井下点火单元的顺序控制，且可以按顺序点火击发或者跳过某个击发控制电路不进行击发，从而达到任意选择击发点位的目的，确保射孔施工的成功率。本实用新型中的击发电路完全兼容市场上常用的各种类型雷管，安全、可靠、小型化。因此，与现有技术相比，本实用新型具有实质性的特点和进步。

上述实施例仅为本实用新型的优选实施方式之一，不应当用于限制本实用新型的保护范围，但凡在本实用新型的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本实用新型一致的，均应当包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种油气井多级电子射孔选发器电路，其特征在于，包括主控MCU，与主控MCU相连的射孔击发电路、电压检测电路、下级电源控制电路，与电压检测电路相连的供电电路、通信接收电路，以及与供电电路相连的通信发射电路；其中，所述下级电源控制电路还与通信发射电路相连；

所述下级电源控制电路包括与主控MCU相连的电阻R18，栅极与电阻R18另一端相连且源极接地的MOS管Q10，正极与MOS管Q10的栅极相连且负极与MOS管Q10的漏极相连的二极管D14，栅极与二极管D14的负极相连且源极接地、漏极接主控MCU的MOS管Q9，以及连接于MOS管Q9的栅极与源极之间的电容C5；其中，所述二极管D14的负极还与通信发射电路相连。

2.根据权利要求1所述的一种油气井多级电子射孔选发器电路，其特征在于，所述通信发射电路包括与下级电源控制电路中的二极管D14的负极相连的电阻R17，与电阻R17另一端相连的电阻R16，漏极与电阻R16另一端相连的MOS管Q7，以及源极与MOS管Q7的源极相连的MOS管Q8；其中，MOS管Q8的漏极与供电电路相连；MOS管Q7的源极、MOS管Q8的源极相连后接地。

3.根据权利要求2所述的一种油气井多级电子射孔选发器电路，其特征在于，所述供电电路包括并联后一端与通信发射电路中的MOS管Q8的漏极相连电阻R1、R2，与并联后的电阻R1、R2的另一端相连的稳压芯片U1，一端与并联后的电阻R1、R2的另一端相连的电容C1、电阻R3、二极管D1，正极与二极管D1的另一端正极相连的二极管D2，并联于二极管D2两端的电容C2，以及栅极与二极管D2的负极、电阻R3另一端均相连的MOS管Q1；其中，MOS管Q1的源极还与二极管D1的负极相连，电容C1的另一端还与二极管D1的正极相连；MOS管Q1的漏极与电压检测电路相连；MOS管Q1的源极还与射孔击发电路相连。

4.根据权利要求3所述的一种油气井多级电子射孔选发器电路，其特征在于，所述电压检测电路包括与供电电路中MOS管Q1的漏极相连的电阻R6、R7，与电阻R6另一端相连的电阻R4，正极与电阻R4另一端相连的二极管D3，并联于二极管D3两端的电阻R5，正极与二极管D3的负极相连、负极与电阻R7的另一端相连的二极管D4，以及正极与主控MCU相连、负极与电阻R6、R7的公共端相连的二极管D5；其中，二极管D3的正极接地；二极管D5的负极与通信接收电路相连。

5.根据权利要求4所述的一种油气井多级电子射孔选发器电路，其特征在于，所述通信接收电路包括一端与电压检测中的二极管D5的负极相连的电容C7，正极接地、负极与电容C7的另一端相连的二极管D15，一端与二极管D15的负极相连的电阻R19、R20、电容C6，与电阻R20的另一端相连的电阻R21，以及基极与电阻R19的另一端相连、集电极与电阻R21的另一端相连、发射极与电容C6的另一端相连并接地的三极管Q10。

6.根据权利要求5所述的一种油气井多级电子射孔选发器电路，其特征在于，所述射孔击发电路包括源极与供电电路中MOS管Q1的源极相连的MOS管Q3，与MOS管Q3的源极相连的电阻R7，漏极与电阻R7另一端、MOS管Q3的栅极相连的MOS管Q2，连接于MOS管Q2的栅极与源极之间的电阻R8，连接于MOS管Q2的源极与MOS管Q3的漏极之间的电阻R9，一端与MOS管Q3的漏极相连的电容C2，正极与MOS管Q3的源极相连并接地、负极与电容C2的另一端相连的二极管D6，正极与二极管D6的另一端相连的二极管D7，正极与二极管D6的正极相连的二极管D8，一端与二极管D7、D8的负极均相连且另一端接地的电阻R10、电容C3，栅极与二极管D7、D8的负极均相连、源极接地的MOS管Q4，正极与MOS管Q4的栅极相连的二极管D9，栅极与二极管D9的负极相连的MOS管Q6，一端与二极管D9的负极相连、另一端与MOS管Q6的源极相连的电阻R11、电容C4，负极与二极管D9的负极相连、正极与MOS管Q6的源极相连的二极管D10，负极与MOS管Q6的漏极相连的二极管D12，负极与二极管D12的正极相连、正极与主控MCU相连的二极管D11，串联后一端与MOS管Q6的漏极相连、另一端接地的电阻R12、R13、R14、R15，以及并联于电阻R15两端且正极接地的二极管D13；其中，MOS管Q4的漏极与MOS管Q6的源极相连。

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