CN2443145Y - 全自动校深数控射孔仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型是油井射孔施工和检测技术的全自动校深数控射孔仪,是现有仪器的改造,由壳体、测量点火面板、工控计算机、显示器、井下装置组成,地面装置增加了转换开关和起爆电路,起爆电路通过转换开关和滑环与单芯电缆连接,单芯电缆连接井下装置中的磁定位器、咖玛仪、井下电路和射孔枪。优点是:能够实现高频起爆、校深射孔一次完成、校深对图、排炮自动现场计算,节省时间,提高施工速度,无人为误差,功效提高2.5倍,仪器体积小,可装在普通测井车上,造价低,适合野外施工。

Description

全自动校深数控射孔仪

本实用新型属于石油开采技术领域，涉及油井射孔施工和检测技术，是一种全自动校深数控射孔仪。

在石油开采作业时，当油井完井后需要根据现有资料校对油井的深度，在预定的深度射孔，取得油流。目前，完成此项作业时通常采用的仪器是西安石油仪器厂的SSQ-B型数控射孔取心仪，这种仪器只能完成射孔施工的一些基本功能，当井下采用咖玛计数装置测量井深时和进行射孔作业时，需要重复两次下井，费时费工，精度较差，该仪器没有高频起爆电路，不能起爆高频安全雷管，用普通工频启动雷管，安全性差。另外，对资料不能进行前期处理，其校深对图、校正值曲线、排炮、现场数据传递等均采用人工对图、手工计算，工作效率低，误差大。该仪器用多路电缆传输A、B供电电流、伽玛测量信号、接箍测量信号、高频起爆电流信号，采用DOS操作环境，作业繁杂，机柜体积大，不便移动。

本实用新型针对目前现有仪器技术状况，提供一种能够实现高频起爆、校深射孔一次完成、校深对图、排炮自动现场计算的全自动校深数控射孔仪。

本实用新型目的是由以下技术方案实现的：

全自动校深数控射孔仪由地面装置和井下装置两部分构成，地面装置是现有仪器改造而成，由壳体、测量点火面板、工控计算机、接口电路、显示器、键盘、绘图仪、UPS电源组成，井下装置主要由马龙头、磁定位器和HYL-160型伽玛计数器组成，地面装置增加了转换开关7和起爆电路8，起爆电路8通过转换开关7和滑环与单芯电缆1连接，单芯电缆1连接井下装置中的磁定位器3、咖玛仪4、井下电路5和射孔枪6。

本实用新型目的还可以由以下技术方案实现：

转换开关7是四个档位以上的组合开关。

地面装置中采用奔腾II-350工控机，母板采用计算机总线结构，I/O选用PCL830型专用接口板，A/D选用PCL812型专用接口板，工控计算机还分别与CRT显示器、键盘、鼠标、绘图仪相连接。

井下装置是由井下电路5磁定位器3、咖玛仪4和射孔枪6连接组合而成，射孔枪6可换成井下取芯枪。

转换开关7处于“磁定位”档时，工控计算机通过A/D、“磁放大”电路、转换开关7、滑环、单芯电缆1和井下的磁定位器3相连通。

当转换开关7处于“点火”档位时，工控计算机通过I/O、起爆电路8、转换开关7、滑环、单芯电缆1、马笼头2等与井下的射孔枪6相连通。

当转换开关7处于“组合”档位时，工控计算机分别通过A/D、“磁放大”电路、及I/O、“GR放大”电路和“分离”电路、转换开关7相连接，通过滑环、单芯电缆1、马笼头2和井下的磁定位器3、伽玛仪4相连接。

当转换开关7处于“取芯”挡位时，工控计算机分别通过A/D、“电阻率”电路、及I/O、换档电路与转换开关7相连接，通过滑环、单芯电缆1与井下取芯枪相连接。

起爆电路8中整流全桥B1作为高压整流，其脚B1-1通过开关K与电源相连接，脚B1-3连接R1作为限流保护，R1和B1-4脚之间接稳压管WD1-4、C1、C2构成储能电路，起爆按钮AN2、J1构成起爆控制电路。

起爆电路8变压器T1的输入端与电源相连接，输出端接整流全桥B2的脚B2-1、2，脚B2-3、4通过电阻R6、R7与继电器J1相连接，集成稳压器IC2，二极管D1与C5-8、C10连接成滤波电路。IC1和C9、C11、R11、R12连接成高频电路，IC1的脚3通过R10与三极管N1的基极相连接，三极管N1和变压器T4连接成放大电路，功放管N2和变压器T3、二极管D2、D3，电阻B5、电容C4、连接，输出端P1接井下单芯电缆1芯，P2接单芯电缆1外皮。

井下电路5由继电器J2、J3组成，由电阻RY、线圈LY、二极管DY串联成“低通滤波”通道，由电容CL、CL’并联成“高通滤波”通道，继电器的触点J3-10、11、12、J2-1、4、5组成执行点火，CL、CL’的另一端与高频雷管LG连接，由继电器的触点J3-3、8、9、J2-2、6、7组成执行测量，

井下电路5的S3接电路II中的S3’，S4接S4’，电路输入端H1接单芯电缆1的缆芯，H2接单芯电缆1的外皮钢丝。

本实用新型附图说明如下：

图1为本实用新型结构和原理框图；

图2为本实用新型地面装置的结构图；

图3为本实用新型起爆装置原理框图；

图4为本实用新型井下装置的原理框图；

图5为本实用新型起爆装置的电路图；

图6为本实用新型井下装置的电路图。

本实用新型优点是：

1)可对射孔资料的前期处理：输出为现场施工准备的数据盘，到达现场后，可将磁盘数据输人计算机，不必通过键盘输入数据，有效防止因输入错误造成误射孔。

2)、传输射孔一次校深现场自动对图计算：现场自动图形对比，进行深度校正，取得油管短节准确深度，确定射孔枪顶孔深度，自动计算出油管的提放数值，将射孔枪对准目的层。计算机自动对图，提高了准确性，消除了人为造成校深误差，对图速度快，节省了大量的时间，提高施工速度。

3)、现场自动校深射孔：将自然伽玛曲线数据文件、通知单数据、排炮数据输入计算机，与现场实测对比，进行深度校正。自然伽玛曲线深度校正，求取校正值渐变曲线，改变人工对图，校正值分段取值的方法。可在没有接箍数据、没有校深数据的情况下，准确的完成射孔施工。改变了射孔施工跟踪接箍定深的传统模式，从资料处理到现场施工的全过程实现了计算机自动化处理，无人工参与造成的深度误差。功效提高2.5倍。

4)、单芯电缆传输四路信号：采用单芯电缆挂载射孔枪及测井仪器，并传输信号。电缆传输A、B供电电流、伽玛测量信号、接箍测量信号、高频起爆电流等四路信号，为实现现场自动校深射孔提供了技术保障，节省了费用。

5)、射前资料—现场资料一回放资料采用磁盘进行数据传递：由于能够对射前、射后资料进行处理，且在数据格式上进行严格统一，实现了三个环节磁盘数据传递。方便现场施工、减少操作失误、实现自动控制、便于资料的管理。

6)、可方便的进行其他功能扩展：预留扩展空间，有利于实现多功能化，只要连接相应的软件和电路插件，即可进行温度、压力、梯度、液面等项目的测量。

7)仪器体积小，可直接固定在普通测井绞车上，造价较低，功能强，适合于野外及远程施工使用。

以下结合附图详细叙述本实用新型。

全自动校深数控射孔仪是地面装置和井下装置两部分构成，地面装置是现有仪器改造而成，由图2中的壳体01、测量点火面板02、工控计算机03、显示器04、键盘05、绘图仪06、UPS电源07等组成，井下装置主要由图1中的马龙头2、磁定位器3和HYL-160型伽玛计数器4组成，地面装置增加了转换开关7和起爆电路8，起爆电路8通过转换开关7和滑环与单芯电缆1连接，单芯电缆1连接井下装置中的磁定位器3、咖玛仪4和射孔枪6。转换开关7具有6个档位。

当转换开关7处于“磁定位”档时，工控计算机通过A/D、“磁放大”电路、转换开关7、滑环、电缆和井下的磁定位器3相连通，可以实现读取井筒套管接箍的信号。

当转换开关7处于“点火”档位时，工控计算机通过I/O、“起爆器”电路、转换开关7、滑环、电缆1、马笼头2等与井下的射孔枪6相连通，可实现在计算机控制下的井下射孔点火。“起爆器”电路如图3，由高压整流、限流保护、储能电容、起爆控制依次相联接后和功率放大相连接，降压整流、滤波稳压、高频振荡、推动放大、功率放大依次相连接，功率放大和输出匹配相连接，并将点火控制信号输入到起爆控制中。

当转换开关7处于“组合”档位时，工控计算机分别通过A/D、“磁放大”电路、及I/O、“GR放大”电路和“分离”电路、转换开关7相连接，通过滑环、电缆1、马笼头2和井下的磁定位器3、伽玛仪4相连接，分离电路将从井下传来的接箍信号和地层自然伽玛信号分离，分别送入计算机。

当转换开关7处于“取芯”挡位时，工控计算机分别通过A/D、“电阻率”电路、及I/O、换档电路与转换开关7相连接，通过滑环、电缆1与井下取芯枪相连接，即将射孔枪6更换为取芯枪。

当转换开关7处于“校验”档位时，工控计算机分别和：①A/D、“磁放大”电路、“校验”电路相连接；②I/O、“GR放大”电路、“分离”电路、“校验”电路相连接；③I/O、“编码器”电路、“校验”电路相连接。

当转换开关7处于空档时，和各电路均不相连接。

本实用新型图1中“深度”是表示深度探测装置，它通过“编码器”电路、I/O、和计算机相连接，将电缆在井下的位移转换为电信号，传送到计算机；“张力”是表示张力传感器，它通过A/D、和计算机相连接，使计算机接收电缆所承受的张力信号。工控计算机还分别与CRT显示器、键盘、鼠标、绘图仪相连接。“电源”与转换开关7相连接，向井下仪器供电。图1中虚线框内的“起爆器”、“转换开关7”、加玛仪4、井下电路5、射孔抢6是本实用新型增加的部分。

图4是井下仪器部分的原理框图；“控制单元”是由一组继电器J2、J3组成，它们的触点分别组成测量电路的“执行①”和“高频雷管”电路的“执行②”。

(1)“控制单元”分别与执行①”、“执行②”、“低通滤波”电路相连接。

(2)“高通滤波”电路依次和“执行②”、高频雷管相连接，执行①、低通滤波、高通滤波的输入端相连接后与电缆芯相连接。

(3)“执行①”依次与“功率放大”电路、“信号合成”电路、“GR信号”电路、“检出放大”电路、GM计数器相连接；“信号合成”电路还和“滤波放大”电路、磁定位器相连接。

(4)“低压稳压”电路分别与“检出放大”电路、“滤波放大”电路相连接；高压稳压”电路与GM计数器相连接；“执行①”与“功率放大”电路之间接点分别与“低压稳压”、“高压稳压”相连接。

以上(3)、(4)为现有技术，对应图6中的虚线框中II部分，II部分连接在S3’、S4’之间。

本实用新型实施例如下：

工控计算机选用奔腾11-350型计算机，将计算机和显示器CRT、键盘、鼠标、绘图仪相连接。I/O选用PCL830型专用接口板，A/D选用PCL812型专用接口板，分别与计算机相连接。

在井上部分中，将磁放大、分离与GR放大、编码器、校验、电阻率与换档等电路按现有技术制作在5块插板上。按图5电路图制作起爆器插板，整流全桥B1作为高压整流，其脚B1-1通过开关K与电源相连接，脚B1-3连接R1作为限流保护，R1和B1-4脚之间接稳压管WD1-4、C1、C2构成储能电路，起爆按钮AN2、J1构成起爆控制电路。

变压器T1的输人端与电源相连接，输出端接整流全桥B2的脚B2-1、2，构成降压整流电路，脚B2-3、4通过电阻R6、R7与继电器J1相连接，FM1为蜂鸣器，集成稳压器IC2选用LM7812，二极管D1与C5-8、C10构成滤波稳压电路。IC1选用NE555和C9、C11、R11、R12构成高频振荡电路，IC1的脚3通过R10与三极管N1的基极相连接，三极管N1选用BU805和变压器T4构成推动放大电路，功放管N2选用BU14A和变压器T3、二极管D2、D3，电阻B5、电容C4、电流表A构成功率放大电路，R13作为匹配输出电阻，输出端P1接电缆芯，P2接电缆外皮。

将制作好的插板插在电路母板上。电路母板采用计算机总线的结构形式，插板槽可以通用，可预留有插板槽。将具有6位的手动旋转开关安装在面板的适当位置上，将电源装置安放在电器柜壳体内。①将“分离”电路分别与“磁放大”、GR放大”电路通过导线相连接，②“磁放大”电路、“起爆器”电路、“电阻率”电路通过导线分别与A/D连接，③“GR放大”电路、编码器、“起爆器”电路、“换档”电路通过导线分别与I/O连接，④“校验”电路分别与“磁放大”、“GR放大”、“编码器”通过导线相连接，⑤“转换开关7”转换开关分别与“磁放大”、“分离”、“起爆器”、“校验”、“电阻率”、“换档”等电路通过导线相连接，⑥将“深度”探测器与“编码器”连接，“张力”传感器与A/D连接，直流电源与“转换开关7”转换开关连接，“转换开关7”转换开关依次与滑环、单芯电缆1相连接。滑环是由可转动的导体环和二片不动的导体片组成，动环和单芯电缆1的缆芯相连接，转换开关7、单芯电缆1的外皮和滑环的导体片相连接。形成地面装置。

马笼头2是联结电缆与井下仪器的一种装置，单芯电缆1的外皮和马笼头固定连接在一起。马笼头2依次与磁定位器3、伽玛仪4、射孔枪6通过螺纹密封联结，电缆芯穿过马笼头2的顶丝接头与井下电路5相连接，射孔枪6与伽玛仪4连接在一起。

在并下电路5中，“控制单元”由继电器J2、J3组成，“低通滤波”由电阻RY、线圈LY、二极管DY串联组成，“高通滤波”由电容CL、CL’并联组成，继电器的触点J3-10、11、12、J2-1、4、5组成执行②，CL、CL’的另一端与高频雷管LG连接，由继电器的触点J3-3、8、9、J2-2、6、7组成执行①，将现有技术的电路II中的S3接S3’，S4接S4’，电路输入端H1接单芯电缆1的缆芯，H2接单芯电缆1的外皮钢丝。

当射孔枪6、伽玛仪4等与电缆1一起下入井中时，深度探测器通过井口滑轮将电缆移动的距离(下入深度)转变成脉冲信号经编码器、A/O、送入计算机，可在CRT屏幕上显示深度数据。

电源通过转换开关7、滑环向井下仪器提供100毫安的直流电，伽玛仪4加电工作。直流供电电流经“执行①”、“高压稳压”电路加在GM计数器上，计数器开始工作，接收地层发出的自然伽玛信号，经GM计数器、检出放大电路、GR信号电路，进入信号合成电路；磁定位器通过接箍时，将接箍的信号经滤波放大电路送入信号合成电路，两种信号合成后，经功率放大电路、执行①、电缆送到地面设备中。此时若地面设备中的“转换开关7”转换开关处于“磁定位”位置上，信号经过滑环、转换开关7、磁放大电路、A/D进入计算机进行处理，可将下入深度显示在CRT显示器上。若转换开关处于“组合位”位置上，井下合成信号经过滑环、转换开关7、分离电路，经分离后分别进入磁放大电路、A/D和GR放大电路、I/O然后再进入计算机进行处理。信号经计算机处理后在CTR显示屏上可显示出深度测量曲线，并可自动实施测量曲线与标准曲线深度校正，根据校正结果确定射孔枪位置。

当需要进行井下射孔时，使“转换开关7”转换开关处于点火位置，工控计算机将点火信号经I/O送入起爆器电路。形成高频点火电流经转换开关7、滑环和电缆送入井下仪器，高频点火电流经高频滤波电路、执行②、引爆高频雷管进行井下射孔。

当需要进行井下取芯时，使“转换开关7”转换开关处于取芯位，此时下入井内的仪器连接取芯枪，取代射孔枪。计算机根据电阻率电路提供的井下的电阻率信号，确定取芯层位，再通过I/O、换档电路，向取芯枪发出取芯信号。

当需要检验仪器本身是否正常时，使“转换开关7”转换开关处于校验位，校验板电路发出模拟井下信号，与计算机中的标准曲线进行对比，以检查仪器的工作状态。

Claims (12)

1.全自动校深数控射孔仪由地面装置和井下装置两部分构成，地面装置是现有仪器改造而成，由壳体、测量点火面板、工控计算机、接口电路、显示器、键盘、绘图仪、UPS电源组成，井下装置主要由马龙头、磁定位器和伽玛计数器组成，其特征在于：地面装置增加了转换开关(7)和起爆电路(8)，起爆电路(8)通过转换开关(7)和滑环与单芯电缆(1)连接，单芯电缆(1)连接井下装置中的磁定位仪(3)、咖玛仪(4)、井下电路(5)和射孔枪(6)。

2.根据权利要求1所述的全自动校深数控射孔仪，其特征在于：转换开关(7)是四个档位以上的组合开关。

3.根据权利要求1所述的全自动校深数控射孔仪，其特征在于：地面装置中采用奔腾II-350工控机，母板采用计算机总线结构，I/O选用PCL830型专用接口板，A/D选用PCL812型专用接口板，工控计算机还分别与CRT显示器、键盘、鼠标、绘图仪相连接。

4.根据权利要求1所述的全自动校深数控射孔仪，其特征在于：井下装置是由井下电路(5)、磁定位仪(3)、咖玛仪(4)和射孔枪(6)连接组合而成，射孔枪(6)可换成井下取芯枪。

5.根据权利要求1或者2所述的全自动校深数控射孔仪，其特征在于：转换开关(7)处于“磁定位”档时，工控计算机通过A/D、“磁放大”电路、转换开关(7)、滑环、单芯电缆(1)和井下的磁定位器(3)相连通。

6.根据权利要求1或者2所述的全自动校深数控射孔仪，其特征在于：当转换开关(7)处于“点火”档位时，工控计算机通过I/O、起爆电路(8)、转换开关(7)、滑环、单芯电缆(1)、马笼头(2)等与井下的射孔枪(6)相连通。

7.根据权利要求1或者2所述的全自动校深数控射孔仪，其特征在于：当转换开关(7)处于“组合”档位时，工控计算机分别通过A/D、“磁放大”电路、及I/O、“GR放大”电路和“分离”电路、转换开关(7)相连接，通过滑环、单芯电缆(1)、马笼头(2)和井下的磁定位仪(3)、伽玛仪(4)相连接。

8.根据权利要求1或者2所述的全自动校深数控射孔仪，其特征在于：当转换开关(7)处于“取芯”挡位时，工控计算机分别通过A/D、“电阻率”电路、及I/O、换档电路与转换开关(7)相连接，通过滑环、单芯电缆(1)与井下取芯枪相连接。

9.根据权利要求1所述的全自动校深数控射孔仪，其特征在于：起爆电路(8)中整流全桥B1作为高压整流，其脚B1-1通过开关K与电源相连接，脚B1-3连接R1作为限流保护，R1和B1-4脚之间接稳压管WD1-4、C1、C2构成储能电路，起爆按钮AN2、J1构成起爆控制电路。

10.根据权利要求1或者9所述的全自动校深数控射孔仪，其特征在于：起爆电路(8)变压器T1的输入端与电源相连接，输出端接整流全桥B2的脚B2-1、2，脚B2-3、4通过电阻R6、R7与继电器J1相连接，集成稳压器IC2，二极管D1与C5-8、C10连接成滤波电路。IC1和C9、C11、R11、R12连接成高频电路，IC1的脚3通过R10与三极管N1的基极相连接，三极管N1和变压器T4连接成放大电路，功放管N2和变压器T3、二极管D2、D3，电阻B5、电容C4、连接，输出端P1接井下单芯电缆(1)芯，P2接单芯电缆(1)外皮钢丝。

11.根据权利要求1或者4所述的全自动校深数控射孔仪，其特征在于：井下电路(5)由继电器J2、J3组成，由电阻RY、线圈LY、二极管DY串联成“低通滤波”通道，由电容CL、CL’并联成“高通滤波”通道，继电器的触点J3-10、11、12、J2-1、4、5组成执行点火，CL、CL’的另一端与高频雷管LG连接，由继电器的触点J3-3、8、9、J2-2、6、7组成执行测量，

12.根据权利要求1或者4所述的全自动校深数控射孔仪，其特征在于：井下电路(5)的S3接电路II中的S3’，S4接S4’，电路输入端H1接单芯电缆1的缆芯，H2接单芯电缆(1)的外皮钢丝。

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