DK168168B1

DK168168B1 - Method and system for selective borehole perforation and use of such a system

Info

Publication number: DK168168B1
Application number: DK305583A
Authority: DK
Inventors: Ernesto E Bordon; Iii Joseph E Chapman
Original assignee: Schlumberger Ltd
Priority date: 1982-07-02
Filing date: 1983-07-01
Publication date: 1994-02-21
Also published as: AU1648483A; EP0098779A3; MX158750A; AU564471B2; OA07480A; EP0098779A2; DK305583A; IN162141B; EP0098779B1; DK305583D0; NO832177L; NO167995B; NO167995C; DE3373939D1

Description

i DK 168168 B1in DK 168168 B1

Den foreliggende opfindelse angår perforerings- eller hullekanoner, der anvendes ved borehulsklargøringsoperationer. Den foreliggende opfindelse angår mere specielt en fremgangsmåde til udvælgelse af et modul for tænding i et system til selektiv perfo-5 rering med et toleder-arrangement, hvoraf den ene leder udgør en tændledning, en tændstyreenhed forbundet med tændledningen, og en række affyringsmoduler forbundet med tændledningen, idet hvert modul er indrettet til at forbinde et næste af de nævnte moduler med tændledningen, hvilken fremgangsmåde udøves af hvert modul, som 10 derved udvælger det næste af de nævnte moduler for tænding. Opfindelsen angår endvidere et system til selektiv borehulsperforering ved hjælp af et tolederarrangement, hvoraf den ene leder udgør en tændledning til selektivt at detonere ladningerne i en flerhed af tændmoduler med et ad gangen omfattende 15 (a) en styreenhed, som er operativt koblet til modulerne ved hjælp af tændledningen, som fører både energi og styresignaler mellem styreenheden og modulerne, og (b) en flerhed af valgbare tændmoduler, som er vertikalt forbundet med hinanden for at danne en langstrakt sammenstilling, der er egnet 20 til at sænkes ned i et borehul, idet hvert modul indeholder mindst én ladning og automatisk bliver tilkoblet et ad gangen til tændledningen i en forudbestemt rækkefølge for at modtage energi fra denne. Endelig angår opfindelsen anvendelsen af et sådant system.The present invention relates to perforation or punch guns used in borehole preparation operations. More particularly, the present invention relates to a method of selecting an ignition module in a selective perfusion system with a two-conductor arrangement, one conductor of which is an ignition conduit, an ignition control unit connected to the ignition conduit, and a series of firing modules associated with the ignition line, each module being arranged to connect a next of said modules to the ignition line, which method is practiced by each module, thereby selecting the next one of said ignition modules. The invention further relates to a system for selective borehole perforation by means of a two-conductor arrangement, one conductor of which is an ignition line for selectively detonating the charges in a plurality of ignition modules with one at a time comprising (a) a control unit operatively coupled to the modules by (a) a plurality of selectable ignition modules vertically interconnected to form an elongate assembly suitable for lowering into a borehole; each module containing at least one charge and automatically being connected one at a time to the ignition line in a predetermined order to receive energy from it. Finally, the invention relates to the use of such a system.

Typiske kendte perforeringskanoner, som er almindeligt 25 anvendt ved borehulsklargøringsoperationer består af et antal kanoner, der er forbundet lodret for at danne et system eller en tænd-streng, der er egnet til at sænkes ned i et borehul. Hver kanon indeholder en eller flere formede ladninger. Hver ladning har en detonator eller sprænghætte, der kan forbindes til en tændledning 30 for at modtage en elektrisk tændimpuls til detonering af ladningerne.Typical known perforation guns commonly used in borehole preparation operations consist of a number of guns connected vertically to form a system or spark plug suitable for immersion in a borehole. Each cannon contains one or more shaped charges. Each charge has a detonator or detonator which can be connected to an ignition line 30 to receive an electrical ignition pulse to detonate the charges.

Det er ofte ved borehulsklargøringsoperationer ønskeligt, at hver kanon kan udvælges for tænding i stedet for, at alle kanoner tænder på samme tid. Tænding af alle kanoner på samme tid frembrin-35 ger perforeringsmellemrum bestemt af kanonernes afstand i strengen, sædvanligvis i et arrangement med lille indbyrdes afstand. På den anden side tillader individuel detonering af ladningerne, at perforeringer udføres i forskellige valgte dybder og i forskellige valgte zoner (ofte med stor indbyrdes afstand). Når hver ladning detoneres, DK 168168 B1 2 kan strengen omplaceres til det næste niveau, hvor en anden perforering ønskes, og en anden kanon tændes. Denne proces kan fortsætte, indtil den korrekte perforeringsafstand er opnået med det ønskede antal skud. En yderligere fordel opnås ved enkeltdetoneringen af 5 kanonerne - kontrol af at hver kanon tændte, og at det korrekte antal perforeringer blev opnået.It is often desirable for borehole preparation operations that each cannon be selected for ignition rather than all cannons firing at the same time. Ignition of all guns at the same time produces perforation spaces determined by the distance of the guns in the string, usually in a small spacing arrangement. On the other hand, individual detonation of the charges allows perforations to be carried out at various selected depths and at different selected zones (often with great mutual spacing). When each charge is detonated, the string can be repositioned to the next level where another perforation is desired and a different cannon is lit. This process can continue until the correct perforation distance is obtained with the desired number of shots. A further benefit is achieved by single detonation of the 5 guns - checking that each gun lit and that the correct number of perforations was obtained.

Udvælgelsen og antændingen af en enkelt kanon i strengen kan imidlertid medføre funktionsfejl, som vil forhindre den korrekte tænding af modulerne. En fejl kan forekomme i kanonen, der skal 10 vælges, hvilken fejl vil forhindre, at den tændes; en fejl kan forekomme, som forårsager tænding af en forkert kanon, hvilket eventuelt detekteres, eller der kan forekomme en fejl, som forårsager den ikke detekterede tænding af en forkert kanon. Hvilke som helst af disse fejl, specielt i mange af de kendte anordninger, vil 15 modvirke formålene med at have selektiv tænding af kanonerne ved perforeringsoperationerne.However, the selection and ignition of a single cannon in the string may cause malfunctions which will prevent the proper ignition of the modules. An error may occur in the cannon to be selected which will prevent it from being turned on; an error may occur that causes the ignition of an incorrect cannon, which may be detected, or an error may occur that causes the undetected ignition of an incorrect cannon. Any of these errors, especially in many of the known devices, will counteract the purpose of having selective ignition of the guns during the perforation operations.

Mange selektive tændsystemer og -fremgangsmåder er blevet anvendt hidtil til udvælgelse af en kanon, der skal tændes blandt flerheden af kanoner i strengen. U$ patentskrift nr. 4.051.907 viser 20 et sådant system omfattende en overfladestyreenhed til styring af udvælgelsen og tændingen af kanonerne i en tændstreng omfattende en hovedenhed under jordoverfladen, som er funktionsmæssigt forbundet med et antal identiske siaveunderenheder eller tændmoduler, der kan armeres og tændes i en vilkårlig rækkefølge styret af hovedenheden 25 og en operatør.Many selective ignition systems and methods have been used so far to select a cannon to be fired from the plurality of cannons in the string. U.S. Patent No. 4,051,907 discloses such a system comprising a surface control unit for controlling the selection and ignition of the cannons in a spark plug comprising a head unit below the ground surface operably connected to a number of identical sieve subunits or ignition modules that can be armored and turned on in any order controlled by the main unit 25 and an operator.

Sekvensstyring gennem tændmodulerne for at forudvælge et modul, der skal tændes, sker styret af den ved overfladen anbragte styreenhed. Udvælgelsesprocessen begynder ved det øverste tændmodul nærmest hovedenheden. Hvert tændmodul indeholder en impulstæller, 30 som modtager impulser fra overfladen via hovedslaveenheden, når dette modul er blevet forbundet til tændledningsenergien. Et forud’-bestemt antal impulser (8 impulser) sekvensstyrer tælleren gennem ni tællinger. Ved valgte tællinger bliver visse operationer udført i modulet. Eksempelvis ved tælling 4 placeres en strømimpuls på 35 tænd!edningen, ved tælling 5 sluttes en afbryder for at oplade en tændkondensator med spændingen, der på det tidspunkt findes på tændledningen, ved tælling 6 bliver en tændimpuls, hvis amplitude er lig med den aktuelle spænding på tændledningen, ført til en blokeringszenerdiode, som er forbundet med en tændafbryder 3 DK 168168 B1 (tændafbryderen er ikke sluttet, fordi spændingen på tændledningen ikke er større end zenerdiodens overslagsspænding), og ved tælling 9 bliver en gennemløbsafbryder sluttet for at føre tændledningsener-gien ned til det næste lavere modul i strengen.Sequence control through the ignition modules to pre-select a module to be turned on is controlled by the surface-mounted controller. The selection process begins at the top ignition module closest to the main unit. Each ignition module contains an impulse counter 30 which receives impulses from the surface via the main slave unit when this module has been connected to the ignition line energy. A predetermined number of pulses (8 pulses) sequences the counter through nine counts. At selected counts, certain operations are performed in the module. For example, at count 4, a current pulse of 35 ignition is placed, at count 5, a circuit breaker is applied to charge an ignition capacitor with the voltage present at the ignition line, at count 6, an ignition pulse whose amplitude is equal to the current voltage on the ignition line leads to a blocking zener diode which is connected to an ignition switch 3 DK 168168 B1 (the ignition switch is not connected because the voltage on the ignition line is not greater than the zener diode overvoltage voltage), and at count 9, a through switch is connected to conduct the ignition generator down to the next lower module in the string.

5 Den ovenfor beskrevne proces bliver derpå gentaget for det næste modul, der skal forbindes med tændledningsenergien. Så længe otte impulser afgives uden en ændring i tændledningsenergien, vil sekvensstyringen gennem tændmodulerne fortsætte én ad gangen. Når tændmodulet, der skal vælges og tændes, er nået, vil kun seks 10 impulser blive afgivet af hovedenheden styret af operatøren. Disse seks impulser fører impulstælleren i tændmodulet, der skal vælges, til en tælling på fem, som slutter afbryderen, der forbinder tændledningen med tændkondensatoren. På dette tidspunkt aktiverer operatøren på overfladen armeringsafbryderen, som hæver tændled-15 ningsspændingen og således tændkondensatoren til en værdi, som er tilstrækkelig til at detonere ladningen, når kondensatoren aflades i sprænghætten. Seks impulser armerer tændmodulet med én impuls mere, hvilket bevirker, at der sker en lukning af tændafbryderen, da tændledningsimpulsen nu er større end zenerdiodens spærrespænding, 20 for at tillade tændafbryderen at sluttes. Slutning af tændafbryderen forbinder tændkondensatoren over sprænghættekredsløbet.The process described above is then repeated for the next module to be connected to the ignition line energy. As long as eight pulses are emitted without a change in ignition power, the sequence control through the ignition modules will continue one at a time. When the ignition module to be selected and turned on is reached, only six 10 pulses will be emitted by the main unit controlled by the operator. These six pulses lead the pulse counter in the ignition module to be selected to a count of five, which terminates the switch connecting the ignition line to the ignition capacitor. At this point, the surface actuator activates the armor switch which raises the ignition line voltage and thus the ignition capacitor to a value sufficient to detonate the charge when the capacitor is discharged into the burst cap. Six pulses arm the ignition module by one more pulse, causing the ignition switch to be closed, since the ignition pulse is now greater than the zener diode lock voltage, 20 to allow the ignition switch to close. End of the ignition switch connects the ignition capacitor over the detonator circuit.

US patenterne 3.327.791 og 4.208.966 viser systemer med træk, der er beslægtet med træk ved den foreliggende opfindelse. Patenterne viser tændsystemer med mekaniske midler til valg af, 25 hvilken af ladningerne i strengen, som er den næste, der skal tændes. En roterbar afbryderanordning anvendes gerne til sekvensvis at’forbinde en tændledning med en detonator, som f.eks. trinafbryderen 52,53 i US patent 4.208.966.U.S. Patents 3,327,791 and 4,208,966 disclose features related to features of the present invention. The patents show ignition systems with mechanical means for selecting which of the charges in the string is the next to be ignited. A rotary switch device is preferably used to sequentially connect an ignition line to a detonator, such as step switch 52.53 of U.S. Patent 4,208,966.

Fra US patent 3.010.396 kendes et tændsystem, hvor en 30 spændings- eller strømkodet tændimpuls benyttes til selektiv tænding af ladningerne, og fra US patent 4.007.796 kendes et tændsystem, hvor detonering af en lavere anbragt ladning er nødvendig for at opnå armering af den næste ovenfra anbragte detonationsanordning.US patent 3,010,396 discloses an ignition system in which a voltage or current-coded ignition pulse is used to selectively ignite the charges, and US patent 4,007,796 discloses an ignition system where detonation of a lower positioned charge is required to obtain reinforcement. the next detonator arranged from above.

Disse kendte selektive perforeringssystemer, såsom det, der 35 er omhandlet i US patentskrift nr. 4.051.907, lider af flere ulemper. Én ulempe er behovet for kompliceret overflade- og underjordiske kredsløb med kontinuerlig overvågning og gensidig påvirkning, som er påkrævet mellem overfladekredsløbet og det underjordiske kredsløb under udvælgelsesprocessen for at bevirke udvælgelse 4 DK 168168 B1 og armering af tændmodulerne. En anden ulempe er, at sekvensstyringen gennem tændmodulerne alene sker under styring fra overfladeudstyret. En yderligere ulempe er manglen på sikkerhedsforanstaltninger til detektering af fejl i tændstrengen, som vil forhin-5 dre den korrekte tænding af et enkelt valgt modul.These known selective perforation systems, such as that disclosed in U.S. Patent No. 4,051,907, suffer from several disadvantages. One drawback is the need for complicated surface and underground circuits with continuous monitoring and mutual influence, which is required between the surface circuit and the underground circuit during the selection process to effect selection 4 and reinforcement of the ignition modules. Another disadvantage is that the sequence control through the ignition modules only occurs under control from the surface equipment. A further disadvantage is the lack of safety measures for detecting ignition string failures which will prevent the correct ignition of a single selected module.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe et selektivt perforeringssystem med et toleder-arrangement, hvoraf den ene leder bevirker automatisk sekvensstyring gennem tændmodulerne i en rækkefølge og et ad gangen styret af modulerne selv, indtil et modul, der 10 skal vælges, modtager energi fra tændledningen. På dette tidspunkt kan modulet vælges og armeres for at tændes.The object of the invention is to provide a selective perforation system with a two-conductor arrangement, one conductor of which provides automatic sequence control through the ignition modules in a sequence and one at a time controlled by the modules themselves, until a module to be selected receives energy from the ignition line. At this point, the module can be selected and armored to turn on.

I et aspekt ved den foreliggende opfindelse opnås formålet gennem en fremgangsmåde til udvælgelse af et modul for tænding af den indledningsvis angivne art, hvilken fremgangsmåde er ejendomme-15 lig ved, at en identificeringsimpuls genereres fra hvert modul til styreenheden, når modulet er forbundet med tændledningen, at hvert modul afventer modtagelse af en udvælgelsesimpuls fra styreenheden, og såfremt udvælgelsesimpulsen ikke modtages af modulet indenfor et aktivt tidsinterval, forbindes det næste modul med tændledningen.In one aspect of the present invention, the object is achieved by a method of selecting a module for ignition of the type initially described, which is characterized in that an identification pulse is generated from each module to the control unit when the module is connected to the ignition line. , that each module awaits receipt of a selection pulse from the control unit, and if the selection pulse is not received by the module within an active time interval, the next module is connected to the power cord.

20 I et andet aspekt ved den foreliggende opfindelse opnås formålet gennem et system til selektiv borehulsperforering af den indledningsvis angivne art, og det for systemet ifølge opfindelsen ejendommelige er, at hvert modul er indrettet til som reaktion på modtagelse af energi på tændledningen internt at generere et aktivt 25 tidsinterval for modulet, i løbet af hvilket modulet og dets ladning kan vælges for tænding ved hjælp af styreenheden, idet hvert modul, som ikke vælges for tænding i løbet af sit aktive tidsinterval, automatisk kobler tændledningen til det næste modul i rækkefølgen, og at den langstrakte sammenstilling omfatter styreenheden.In another aspect of the present invention, the object is achieved through a system for selective borehole perforation of the type initially specified, and it is peculiar to the system of the invention that each module is adapted to generate internally a response to energy on the ignition line. active time interval of the module during which the module and its charge can be selected for ignition by the controller, each module not selected for ignition during its active time interval automatically switches the ignition lead to the next module in sequence, and that the elongated assembly comprises the control unit.

30 Opfindelsen angår som anført ligeledes anvendelse af syste met i en borehulsperforeringsoperation, hvor (a) tændledningen påtrykkes elektrisk energi, som har en spænding og strøm af tilstrækkelig størrelse til at energiforsyne modulerne, men uden tilstrækkelig energi til at tænde en ladning, og hvor 35 (b) der i løbet af et moduls aktive tidsinterval genereres en udvælgelsesimpuls, hvis det aktive modul skal vælges, hvorved modulet bliver valgt for tænding ved hjælp af en tændimpuls med tilstrækkelig energi på tændledningen til at detonere en ladning.The invention also relates, as indicated, to the use of the system in a borehole perforation operation, in which (a) the ignition line is applied to electrical energy which has a voltage and current of sufficient size to supply the modules, but without sufficient energy to light a charge, and wherein (b) during the active time interval of a module, a selection pulse is generated if the active module is to be selected, thereby selecting the module for ignition by means of an ignition pulse with sufficient energy on the ignition line to detonate a charge.

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning 5 DK 168168 B1 til tegningen, hvor fig. 1 viser en tændstreng ifølge den foreliggende opfindelse ophængt i et brøndborehul, fig. 2 et funktionsblokdiagram over en udførelsesfonn 5 for tændmodulet vist i fig. 1, fig. 3 et tidsstyrediagram, som viser operationer ifølge den foreliggende opfindelse for udvælgelse, armering og tænding af et valgt modul af den i fig. 2 viste type, 10 fig. 4 et funktionsblokdiagram over en anden udførel sesform for tændmodulet vist i fig. 1 og fig. 5 et tidsstyrediagram, som viser operationer ifølge den foreliggende opfindelse for udvælgelse, armering og tænding af et valgt 15 modul af den i fig. 4 viste type.The invention will then be explained in more detail with reference to FIG. 1 shows a spark plug of the present invention suspended in a wellbore; FIG. 2 is a functional block diagram of an embodiment of the ignition module 5 shown in FIG. 1, FIG. 3 is a timing diagram showing operations of the present invention for selecting, armoring and switching on a selected module of the device shown in FIG. 2, FIG. 4 is a functional block diagram of another embodiment of the ignition module shown in FIG. 1 and FIG. 5 is a timing diagram showing operations according to the present invention for selecting, armoring and switching on a selected module of the embodiment of FIG. 4.

På tegningen betegner ens henvisningsbetegnelser ens dele i de forskellige figurer.In the drawing, like reference numerals denote similar parts in the various figures.

Der skal nu henvises til tegningen og først til fig. 1, hvor en tændstreng 10 ifølge den foreliggende opfindelse er vist ophængt 20 i et kabel 12 i et brøndborehul 1 med en borehulsforing 2. Tænd-strengen 10 indbefatter en styreenhed 14, som er forbundet med kablet 12 ved den øverste ende. Styreenheden 14 tjener til at frembringe styresignalerne og energien på en tændledning 3, som behøves af tændmodulerne for at vælge og armere deres ladninger, som skal 25 tændes. Under styreenheden 14 er der et antal med hinanden forbundne ens tændmoduler 5, som danner et langstrakt system eller sæt, der er egnet til at nedsænkes i borehullet 1.Reference is now made to the drawings and first to FIG. 1, in which a spark plug 10 according to the present invention is shown suspended 20 in a cable 12 in a wellbore 1 with a borehole liner 2. The spark plug 10 includes a control unit 14 which is connected to the cable 12 at the upper end. The control unit 14 serves to generate the control signals and energy on an ignition line 3 needed by the ignition modules to select and arm their charges which are to be turned on. Under the control unit 14, there are a plurality of interconnected ignition modules 5 which form an elongated system or set suitable for immersion in the borehole 1.

Styreenheden 14 indeholder et strømdetekteringsorgan 6 til detektering af størrelsen af strømmen i tændledningen 3; en sty-30 resignalgenerator 7 til frembringelse af styresignaler til tændmodulerne for at vælge og armere for tænding af et modul, der skal vælges og for at frembringe en tændimpuls for at detonere modulet, som er udvalgt og armeret for tænding, og en styrbar strømforsyning 8 til frembringelse af spændingen og strømmen, som behøves for at 35 energi forsyne tændmodulerne.The control unit 14 contains a current detection means 6 for detecting the magnitude of the current in the ignition line 3; a control signal generator 7 for generating control signals for the ignition modules for selecting and arming for ignition of a module to be selected and for generating an ignition pulse for detonating the module selected and armored for ignition, and a controllable power supply 8 to generate the voltage and current needed to supply energy to the ignition modules.

Hvert af tændmodulerne 5 indeholder mindst én formet ladning 26 (se fig. 2) med en tilhørende detonator 24 for at danne et skud eller en kanon til sprængning af et hul genem borehulsforingen 2 ind i de underjordiske formationer. I hvert modul findes der også et 6 DK 168168 B1 modullogikkredsløb 18, der fungerer i samarbejde med styreenheden 14 og signalerne på tændledningen 3, som generelt angivet i fig. 1 ved de segmentopdelte signalledninger 16,22 indeholdt i hvert af modulerne 5. Som forklaret nedenfor består tændledningen fra styre-5 enheden 14 til de forskellige moduler 5 af en række segmentledninger, der bliver elektrisk forbundet med hinanden i rækkefølge for at danne en enkelt tændledning 3, når de forskellige moduler forbindes enkeltvis i en foreskreven rækkefølge med styreenheden 14. Hvert modul danner, når det forbindes fysisk med et andet modul i strengen 10 10, elektrisk kontakt med en del af tændledningen i modulet, som det forbindes med. Delen 16 af tændledningen i modulet, som netop er forbundet, danner således elektrisk kontakt med delen 22 af det næste højere modul, som den er forbundet med.Each of the ignition modules 5 contains at least one shaped charge 26 (see Fig. 2) with an associated detonator 24 to form a shot or cannon for blasting a hole through the borehole liner 2 into the underground formations. In each module there is also a 6 module 168168 B1 module logic circuit 18 which operates in cooperation with the control unit 14 and the signals on the ignition line 3, as generally indicated in FIG. 1 by the segmented signal lines 16,22 contained in each of the modules 5. As explained below, the ignition wire from the control unit 5 to the various modules 5 consists of a series of segment wires which are electrically connected to one another in order to form a single ignition wire. 3, when the various modules are connected individually in a prescribed order with the control unit 14. Each module, when physically connected to another module in the string 10 10, makes electrical contact with a part of the ignition line in the module with which it is connected. Thus, the portion 16 of the ignition line of the module just connected thus forms electrical contact with the portion 22 of the next higher module to which it is connected.

Som det videre fremgår af fig. 1, indeholder hvert tændmodul 15 5 et styrbart afbryderorgan vist som afbrydere 20 og 21, der reage rer på modul logikkredsløbet 18 for enten at lade indgangsdelen 16 af tændledningen 3, som kommer ind i tændmodulet, passere til udgangsdelen 22 af tændledningen 3, som fører tændledningsenergien ned til det næste modul i strengen (afbryder 20), eller forbinder indgangs-20 delen 16 af tændledningen med detonatoren 24 i formladningen 26 (afbryder 21). Hvis afbryderen 21 er sluttet i et modul, vil dette modul være det modul, der er udvalgt for tænding, og modullogik-kredsløbet 18 i dette udvalgte modul vil blokere for yderligere sekvensstyring af lavere moduler i strengen 10 ved at hindre afbry-25 deren 20 i at sluttes for at føre tændledningsenergien videre igennem til det næste lavere modul. I de sekvensstyrede moduler, som ikke er udvalgt under deres respektive aktivtidsintervaller, kan gennemgangsafbryderen 20 også indbefatte omskiftning til jord af deres detonator, så at tænding ved et uheld ikke kan ske.As further shown in FIG. 1, each ignition module 15 5 includes a controllable switching means shown as switches 20 and 21 responding to the logic circuit module 18 to either allow the input portion 16 of the ignition line 3 entering the ignition module to pass to the output portion 22 of the ignition line 3 the ignition energy down to the next module in the string (switch 20), or connect the input portion 16 of the ignition line to the detonator 24 of the mold charge 26 (switch 21). If the switch 21 is connected to a module, this module will be the module selected for ignition, and the module logic circuit 18 in this selected module will block further sequence control of lower modules in the string 10 by preventing the switch 25 in being connected to pass on the ignition line energy to the next lower module. In the sequence-controlled modules that are not selected during their respective active time intervals, the circuit breaker 20 may also include switching to ground of their detonator so that ignition cannot be accidental.

30 Sekvensstyring af de udvælgelige tændmoduler begynder med det øverste modul, som er forbundet med styreenheden 14. Det øverste modul modtager energi fra styreenheden 14, når energi indledningsvis tilføres tændledningen 3. Når hvert tændmodul fuldfører sin udvælgelsesproces og ikke er udvalgt for at tændes, bliver det næste 35 lavere modul i strengen derfor forbundet med tændledningen. Denne proces fortsætter, indtil det nederste modul har udført sin udvælgelsessekvens.30 Sequence control of the selectable ignition modules begins with the upper module connected to the control unit 14. The upper module receives energy from the control unit 14 when energy is initially supplied to the ignition line 3. When each ignition module completes its selection process and is not selected to turn on, the next 35 lower module in the string therefore connected to the ignition line. This process continues until the lower module has executed its selection sequence.

Udvælgelsessekvensen for hvert tændmodul 5 beskrives bedst under henvisning til fig. 2, som viser funktionsblokdiagrammet for Η I “ ---- 7 DK 168168 B1 et typisk tændmodul. Som det fremgår af fig. 2, er indgangsdelen 16 af tændledningen 3 forbundet med en konstantstrømsenergiforsyning 29 til regulering af spændingen på tændledningen 3 for at frembringe forsyningsspændingen for kredsløbene i modulet. Tændledningen er 5 også forbundet med en tændledningsimpulsdetektor 37. Udgangen fra tændledningsimpulsdetektoren 37 er forbundet med en flip-flop 41. Tilsammen omfatter impulsdetektoren 37 og flip-flop'en 41 en stop-impulsdetektor 34 til frembringelse af en stopimpuls for at afslutte modulaktivtidsintervallet, hvis modulet skal udvælges og armeres for 10 at tændes. Tændledningsimpulsdetektoren 37 reagerer på spændingsimpulser på tændledningen for at detektere, når styreenheden 14 har afgivet udvælgelses- og armeringsimpulser på tændledningen 3.The selection sequence for each ignition module 5 is best described with reference to FIG. 2, which shows the function block diagram of Η I “---- 7 GB 168168 B1 a typical ignition module. As shown in FIG. 2, the input portion 16 of the ignition line 3 is connected to a constant current energy supply 29 for regulating the voltage of the ignition line 3 to produce the supply voltage for the circuits in the module. The ignition line 5 is also connected to an ignition pulse detector 37. The output of the ignition pulse detector 37 is connected to a flip-flop 41. Together, the pulse detector 37 and the flip-flop 41 comprise a stop pulse detector 34 for generating a stop pulse to terminate the modulating time interval if the module must be selected and armored for 10 to be turned on. The ignition pulse detector 37 responds to voltage pulses on the ignition wire to detect when the control unit 14 has emitted selection and arming pulses on the ignition cord 3.

I hvert modul findes der også et tællerkredsløbsorgan 22’, som i afhængighed af en intern oscillatortaktgiver 28 internt til 15 modulet frembringer et modul aktivtidsinterval, under hvilket udvælgelsen af modulet, der skal tændes, er mulig. Oscillatortaktgiveren 28 i forbindelse med antallet af bit i den binære tæller 35, som indgår i tællerorganet 32, bestemmer længden af modulets aktivtidsinterval. En energitilbagestillingsimpulsgenerator 30 indgår også i 20 hvert modul 5 for at frembringe en tilbagestillingsimpuls efter den indledende modtagelse af energi på tændledningen 16. Energitilbage-stillingsimpulsen initierer starten af aktivtidsintervallet ved til bagesti 11 ing af tælleren 35.In each module there is also a counter circuit means 22 'which, depending on an internal oscillator actuator 28 internally to the module, produces a module active time interval during which the selection of the module to be switched on is possible. The oscillator actuator 28 in connection with the number of bits in the binary counter 35 included in the counter means 32 determines the length of the module's active time interval. An energy reset pulse generator 30 is also included in each module 5 to produce a reset pulse after the initial receipt of energy on the ignition line 16. The energy reset pulse initiates the start of the active time interval by backstage 11 of the counter 35.

Energi ti 1 bagesti 1Ίingsimpulsen har en yderligere funktion, 25 nemlig frembringelse af en strømforøgelsesimpuls på tændledningen 3 tilbage til styreenheden 14 for at indikere, at det næste modul er blevet forbundet med tændledningen 3. Denne strømimpuls er identifikationsimpulsen for modulet og skal opfylde visse krav. Først skal størrelsen af forøgelsen af strømmen i tændledningen 3 ligge inden 30 for et forudbestemt område for at indikere, at det netop forbundne modul arbejder inden for akceptable grænser, og at kun et modul reagerer på tændledningsenergien. For det andet skal forekomsten af identifikationsimpulsen ligge inden for et forudbestemt vindue målt fra den sidste identifikationsimpuls på tændledningen.Energy for the reverse path pulse has an additional function, namely generating a current increase pulse on the ignition line 3 back to the control unit 14 to indicate that the next module has been connected to the ignition cord 3. This current pulse is the identification pulse for the module and must meet certain requirements. First, the magnitude of the increase in the current in the ignition line 3 must be within 30 within a predetermined range to indicate that the just connected module operates within acceptable limits and that only one module responds to the ignition energy. Second, the occurrence of the identification pulse must be within a predetermined window measured from the last identification pulse on the ignition line.

35 Styreenheden 14 indbefatter et ikke vist organ til detekte ring af størrelsen af strømmen på tændledningen. Der er flere grunde til overvågning af denne strøm. Ved tælling af antallet af identifikationsimpulser, som frembringes på tændledningen, kan styreorganet 14 således bestemme, hvilket af modulerne der netop er blevet 8 DK 168168 B1 forbundet med tænd!edningen. På denne måde kan modulet, der ska] udvælges, detekteres, når modulerne automatisk sekvensstyres gennem deres aktive tider. Styreorganet 14 indbefatter også et organ til frembringelse både af udvælgelses- og armeringssignaler såvel som 5 tændimpulsen, der vil detonere modulet, som er blevet valgt og armeret for at tændes.The control unit 14 includes a means not shown for detecting the magnitude of the current on the ignition line. There are several reasons for monitoring this stream. Thus, by counting the number of identification pulses generated on the ignition line, the control means 14 can determine which of the modules that has just become associated with the ignition. In this way, the module to be selected can be detected when the modules are automatically sequenced through their active times. The control means 14 also includes a means for generating both selection and arming signals as well as the ignition pulse which will detonate the module which has been selected and armored to be turned on.

Som det fremgår af fig. 2, er stopimpulsdetektoren 34 vist at omfatte tændledningsimpulsdetektoren 37 som angivet ovenfor, der reagerer på signaler på indgangsdele 16 af tændledningen 3 og flip-10 flop'en 41, der igen reagerer på udgangssignalet fra tændledningsimpulsdetektoren 37 og den binære tæller 35 for at frembringe to styresignaler. Et STOPTAKTGIVER-signal afgives af flip-flop'en 41 på en ledning 50 til en indgang på en OG-port 33. OG-porten 33 tilføres også udgangssignalet fra oscillatortaktgiveren 28. OG-porten 33 af-15 giver, når den er aktiveret, taktsignalet til tælleren 35. Signalet STOPTAKTGIVER tjener som et spærresignal for at spærre for yderii: gere taktstyring af tælleren 35, når udvælgelsesimpulsen modtages på tændledningen 3.As shown in FIG. 2, the stop pulse detector 34 is shown to comprise the ignition pulse detector 37 as indicated above, responding to signals on input portions 16 of the ignition line 3 and the flip-flop 41, which in turn responds to the output of the ignition pulse detector 37 and the binary counter 35 to produce two control signals. A STOP TRACTOR signal is output by the flip-flop 41 on a line 50 to an input of an AND gate 33. AND gate 33 is also applied to the output of the oscillator actuator 28. AND gate 33 gives off when activated , the clock signal to the counter 35. The STOP TACTOR signal serves as a blocking signal to block further clock control of the counter 35 when the selection pulse is received on the ignition line 3.

Når signalet STOPTAKTGIVER går til logisk nul, vil OG-porten 20 33 blive hindret i at levere yderligere taktsignaler til tælleren 35. Samtidig med at STOPTAKTGIVER går mod logisk nul, går signalet ARMERINGSSTYRING, der også afgives af flip-flop'en 41 mod logisk et. ARMERINGSSTYRING optræder på en signalledning 39 til tændafbryderen 21. Signalet ARMERINGSSTYRING slutter tændafbryderen 21 for at 25 forbinde katoden i en zenerdiode 43 med detonatoren 24, som hører til formladningen 26 i modulet. Anodedelen af zenerdioden 43 er forbundet med indgangsdelen 16 af tændledningen 3. I denne foretrukne udførelsesform ifølge opfindelsen tjener udvælgelsesimpulsen på tændledningen 3 også til at armere modulet for at tændes.When the STOP RECEIVER signal goes to logic zero, AND gate 20 33 will be prevented from providing additional clock signals to counter 35. At the same time STOP RECEIVER goes to logical zero, the signal ARRIVAL CONTROL which is also output by flip-flop 41 towards logical one. ARM CONTROL occurs on a signal line 39 of the ignition switch 21. The ARM control signal terminates the ignition switch 21 to connect the cathode of a zener diode 43 to the detonator 24, which belongs to the mold charge 26 of the module. The anode portion of the zener diode 43 is connected to the input portion 16 of the ignition line 3. In this preferred embodiment of the invention, the selection pulse of the ignition line 3 also serves to arm the module to turn on.

30 Det ovenfor beskrevne selektive énlederperforeringssystem adskiller udvælgelses- og armeringsfunktionerne for at forbedre tilbagekoblingssikkerhedsforanstaltningerne for derved at undgå funktionsfejl under tænding, som resulterer i fejlagtige operatio ner. Nærmere angivet anvendes én enkelt impuls til at udvælge et 35 modul, og en følge af tre armeringsimpulser anvendes til at armere modulet i en forudbestemt rækkefølge. Den første armeringsimpuls bringer modulet, der skal armeres, til at frembringe en strømforøgelse i tændledningen 3. Denne strømforøgelse skal ligge indenfor et forudbestemt område. En anden armeringsimpuls vil fjerne denne 9 DK 168168 B1 strømforøgelse. Hvis værdien af strømforøgelsen er akceptabel, og forøgelsen blev ophævet af den anden armeringsimpuls, afgives en tredie impuls for at armere modulet for at tændes. Tændimpulsen til detonering af ladningen kan derpå afgives med sikkerhed for, at et 5 og kun et modul vil blive tændt.30 The above-described selective single-conductor perforation system separates the selection and arming functions to improve the feedback safety measures, thereby avoiding ignition malfunctions resulting in incorrect operation. More specifically, a single pulse is used to select a module and a succession of three reinforcing pulses is used to arm the module in a predetermined order. The first arming pulse causes the module to be armored to produce a current increase in the ignition line 3. This power increase must be within a predetermined range. Another reinforcement impulse will remove this current gain. If the value of the current increase is acceptable and the increase was canceled by the second arming pulse, a third pulse is output to arm the module to turn on. The ignition pulse for detonating the charge can then be delivered with the assurance that a 5 and only one module will be switched on.

Som det ligeledes er vist i fig. 2, tjener flip-flop'en 41 i stopimpulsdetektoren 34 som en flip-flop af sætte- og tilbagestillingstypen, hvor sættesignalet kommer fra tændledningsimpulsdetek-toren 37, og ti 1bagestillingssignalet kommer fra tælleren 35.As also shown in FIG. 2, the flip-flop 41 in the stop pulse detector 34 serves as a set-and-reset type flip-flop, with the set signal coming from the ignition pulse detector 37 and the reset signal coming from the counter 35.

10 Tilbagestillingssignalet til flip-flop'en 41 er mærket TILLADE og er i en logisk et tilstand, når Qll udgangen på den binære 12bit tæller 35 er sand. Når tilbagestillingsindgangen til flip-flop'en 41 er på et logisk et, kan flip-flop'en "sættes" på et logisk et af en impuls på sætteindgangen. En impuls, som detekteres af tændledningsimpuls-15 detektoren 37, vil således kun bringe flip-flop'en 41 til at ændre tilstand (logisk nul til logisk et), hvis signalet TILLADE på signalledningen 46 fra tælleren 35 er sandt. Under den første del af aktivtidsintervallet for modulet vil signalet TILLADE ikke være på et logisk et. Efter at et vist antal taktimpulser er blevet talt, 20 bliver TILLADE sandt og bevirker starten af den anden del af modu lets aktive tidsinterval. Det er under denne anden del, at modulet kan vælges og armeres.The reset signal for the flip-flop 41 is labeled ALLOW and is in a logical state when the Q11 output of the binary 12bit counter 35 is true. When the reset input of the flip-flop 41 is on a logic one, the flip-flop can be "set" on a logical one by a pulse on the set input. Thus, a pulse detected by the ignition conduit pulse detector 37 will only cause the flip-flop 41 to change state (logic zero to logical one) if the signal ALLOW on signal line 46 from counter 35 is true. During the first part of the active time interval of the module, the signal ALLOWED will not be on a logical one. After a certain number of clock pulses have been counted, ALLOW becomes true and causes the start of the second part of the module's active time interval. It is during this second part that the module can be selected and reinforced.

Til OG-porten 33 føres også et andet udgangssignal fra den binære tæller 35 (Q12), som repræsenterer den mest betydende bit fra 25 12-bit tælleren. Signalet på Q12 udgangen, GENNEMGANG, styrer også gennemgangsafbryderen 20, der tjener til at forbinde indgangsdelen 16 af tænd!edningen 3 med udgangsdelen 22. Signalet GENNEMGANG hindrer yderligere taktsignalerne fra taktosci11 atoren 28 i at nå tælleren 35. Som tidligere forklaret tillader flip-flop'en 41 30 OG-porten 33 at overføre taktimpulser fra oscillatoren 28 til tælleren 35, uanset om der detekteres nogen impulser af tændled-ningsimpulsdetektoren 37 under den første del af det aktive interval .To the AND gate 33 is also provided another output signal from the binary counter 35 (Q12), which represents the most significant bit from the 12-bit counter. The signal at the Q12 output, AVERAGE, also controls the through switch 20, which serves to connect the input portion 16 of the ignition 3 with the output portion 22. The signal AVERAGE further prevents the rate signals from the clock 28 from reaching the counter 35. As previously explained, the flip-flop allows transmitting clock pulses from oscillator 28 to counter 35, regardless of whether any pulses are detected by the ignition conduction pulse detector 37 during the first portion of the active range.

Udløbet af den første del af tidsintervallet indikeres, når 35 signalet TILLADE på signalledningen 46 går mod logisk et og tillader derved, at eventuelle efterfølgende impulser, som detekteres af tændledningsimpulsdetektoren 37, sætter flip-flop'en 41 og spærrer OG-porten 33. I det tilfælde, hvor der ikke detekteres nogen tænd-ledningsimpulser af detektoren 37 under den anden del af det aktive 10 DK 168168 B1 tidsinterval, vil Q12 udgangen på tælleren 35 endelig blive sand og frembringe signalet GENNEMGANG for at spærre for yderligere taktstyring af tælleren 35. Samtidig sluttes gennemgangsafbryderen 20 for at føre tændledningsenergien videre til det næste modul i 5 rækkefølgen. Lukning af gennemgangsafbryderen 20 repræsenterer afslutningen af udvælgelsesprocessen for modulet med modulet derefter forbundet med tændledningsenergien. Yderligere taktstyring af tælleren 35 spærres, indtil modulet tilbagestilles ved fjernelse af energi på tænd!edningen 3.The expiration of the first portion of the time interval is indicated when the signal ALLOW on the signal line 46 goes to logic one, thereby allowing any subsequent pulses detected by the ignition pulse detector 37 to set the flip-flop 41 and block the AND gate 33. in the event that no ignition conduction pulses are detected by the detector 37 during the second part of the active time interval, the Q12 output of the counter 35 will finally become true and produce the signal AVERAGE to block further clock control of the counter 35. At the same time, the circuit breaker 20 is connected to pass the ignition line energy to the next module in the order of 5. Closing of the circuit breaker 20 represents the end of the selection process for the module with the module then connected to the ignition line energy. Further clock control of the counter 35 is blocked until the module is reset by removing energy on the ignition 3.

10 Tidsstyringsforholdene mellem signalerne fra styreenheden 14 og flerheden af tændmodulerne under sekvensstyringen af modulerne er vist i fig. 3. Som det fremgår af fi g. 3, er spændingen og strømmen på tændledningen vist for en typisk udvælgelsessekvens, som omfatter tre tændmoduler, hvor det tredie modul repræsenterer modulet, der 15 skal vælges. Ved tilførsel af energi i form af spænding og strøm på tændledningen vil modul nr. 1 begynde med internt at frembringe sit moduls aktive tidsinterval. Det aktive tidsinterval for hvert modul er i fig. 3 vist bestående af to dele henholdsvis en første og en anden del TI og T2. Den første del TI repræsenterer tidsintervallet 20 fra den indledende modtagelse af energi i modulet til det tidspunkt, hvor Qll i den binære tæller 35 bliver sand. Den anden del af tidsintervallet T2 repræsenterer den resterende del af det aktive tidsinterval og repræsenterer den tid, hvor Qll fra tælleren 35 er sand. Med andre ord bliver afslutningen af den anden del T2 af hvert 25 moduls tidsinterval indikeret, når Q12 udgangen på den binære tæller 35 bliver sand, og Qll bliver falsk (en sand tilstand er repræsen; teret ved et logisk et, og en falsk tilstand er repræsenteret ved et logisk nul).10 The timing relationships between the signals from the control unit 14 and the plurality of the ignition modules during the sequence control of the modules are shown in FIG. 3. As can be seen in Fig. 3, the voltage and current of the ignition line are shown for a typical selection sequence which includes three ignition modules, the third module representing the module to be selected. When supplying energy in the form of voltage and current to the ignition line, module # 1 will begin by internally generating its module's active time interval. The active time interval for each module is shown in FIG. 3, consisting of two parts, a first and a second part T1 and T2 respectively. The first part T1 represents the time interval 20 from the initial reception of energy in the module to the time when Q11 in the binary counter 35 becomes true. The second portion of the time interval T2 represents the remaining portion of the active time interval and represents the time when Q11 from the counter 35 is true. In other words, the termination of the second portion T2 of each 25 module time interval is indicated when the Q12 output of the binary counter 35 becomes true and Q11 becomes false (a true state is represented by a logical one, and a false state is represented by a logical zero).

Efter modtagelse af energi i modul nr. 1 frembringes en 30 identifikationsimpuls på tændledningen 3. Impulsen er vist som en strømforøgelse i tænd!edningsstrømmen. Forøgelsen indikerer overfor styreenheden 14, at et modul er blevet forbundet med tændledningen.Upon receiving energy in module # 1, an identification pulse is generated on the ignition line 3. The pulse is shown as a current increase in the ignition current. The increase indicates to the control unit 14 that a module has been connected to the ignition line.

Hvis amplituden af strømforøgelsen på tændledningen for identifikationsimpulsen ikke falder indenfor et forudbestemt område, vil 35 styreenheden 14 standse sekvensstyringen af modulerne, fordi en fejlbehæftet operation, såsom at mere end et modul 5 reagerer på tilførslen af energi på tændledningen 3, eller at modulet, som netop er tilsluttet ikke arbejder indenfor forudbestemte grænser, indikeres. Som signalet for tænd!edningsstrømmen vist i fig. 3 11 DK 168168 B1 indikerer, er der en forøgelse i tændledningsstrømmen, hver gang et andet modul forbindes med tændledningen, bortset fra den overlejrede strømforøgelsesimpuls for identifikationsimpulsen. Disse forøgelser i tændledningsstrømmen fremkommer, fordi hvert modul forbliver 5 tilsluttet til tændledningsstrømmen ved afslutningen af sit moduls aktive tidsinterval og fortsætter med at aftage strøm, indtil tilbagestilling ved fjernelse af tændledningsenergien.If the amplitude of the current increase on the identification pulse ignition line does not fall within a predetermined range, the control unit 14 will stop the sequence control of the modules because a faulty operation such as more than one module 5 responds to the supply of energy to the ignition line 3, or the module which just connected is not working within predetermined limits, is indicated. As the signal for the ignition current shown in FIG. 3 11 DK 168168 B1 indicates there is an increase in the ignition current each time a different module is connected to the ignition cord, except for the superimposed current increment pulse for the identification pulse. These increases in the ignition current occur because each module remains connected to the ignition current at the end of its module's active time interval and continues to decrease power until reset upon removal of the ignition energy.

I eksemplet vist i fig. 3 er gennemgangsafbryderen 20 for modulet 1 ved afslutningen af dette moduls aktive tidsinterval 10 sluttet for at forbinde modul nr. 2 med tændledningsenergien. Som vist i fig. 3 er modul 2 og modul 1 nu forbundet med tændledningen, hvilket resulterer i en nettoforøgelse af størrelsen af strømmen på tændledningen. Dette er vist generelt som en trinfunktionsforøgelse.In the example shown in FIG. 3, at the end of the active time interval 10 of this module, the circuit breaker 20 of the module 1 is closed to connect module # 2 with the ignition line energy. As shown in FIG. 3, module 2 and module 1 are now connected to the ignition line, resulting in a net increase in the amount of current on the ignition line. This is generally shown as a step function increase.

På denne trinforøgelse er overlejret identifikationsimpulsen for 15 modul nr. 2.At this increment, the identification pulse of module # 2 is superimposed.

Udover at identifikationsamplituden falder indenfor et forudbestemt område, overvåger styreenheden 14 tidsintervallet, som måles fra modtagelsen af den sidste identifikationsimpuls til modtagelse af den næste identifikationsimpuls. Med mindre hver 20 identifikationsimpuls falder indenfor et forudbestemt tidsvindue målt fra den sidste impuls på tændledningen 3 vil styreenheden 14 ophøre med yderligere sekvensstyring af tændmodulerne, fordi en fejlsituation indikeres.In addition to the identification amplitude falling within a predetermined range, the control unit 14 monitors the time interval measured from the receipt of the last identification pulse to the reception of the next identification pulse. Unless every 20 identification pulses fall within a predetermined time window measured from the last pulse on the ignition line 3, the controller 14 will cease further sequence control of the ignition modules because an error situation is indicated.

En yderligere funktion af identifikationsimpulserne til 25 styreenheden 14 er at fungere som en taktimpuls for at tillade styreenheden 14 at tælle, hvilket af modulerne, der netop er blevet forbundet med tændledningen 3's energi. Når identifikationsimpulsen for modul nr. 3 modtages, og identifikationsimpulsbetingelserne er opfyldt, vil styreenheden 14 således vide, at modulet, der skal 50 vælges, modul nr. 3, netop er blevet forbundet med tændledningen 3.A further function of the identification pulses for the controller 14 is to act as a clock pulse to allow the controller 14 to count, which of the modules has just been connected to the energy of the ignition line 3. Thus, when the identification pulse of module # 3 is received and the identification pulse conditions are met, the controller 14 will know that the module to be selected, module # 3, has just been connected to the ignition line 3.

Som tidligere forklaret vil eventuelle impulser, som optræder på tændledningen under den første del af tidsintervallet, ikke have nogen virkning på udvælgelsen og armeringen af et modul. Kun under den anden del af det aktive tidsinterval T2 vil flip-flop'en 55 41 blive i stand til at modtage sætteimpulser detekteret af tænd- 1 edningsimpulsdetektoren 37 for at vælge og armere modulet. I eksemplet vist i fig. 3 vil styreenheden 14, da modul nr. 3 er det modul, der skal vælges, frembringe en udvælgelses- og armeringsimpuls på tændledningen indikeret som en spændingsimpuls på 12 DK 168168 B1 tændledningsspændingen under T2 for modul nr. 3. Når tændlednings-impulsdetektoren 37 detekterer spændingsimpulsen på tændledningsspændingen under den anden del af modulets aktive tidsinterval, vil flip-flop'en 41 blive trigget for at afslutte yderligere tælling af 5 tælleren 35 og for at frembringe ARMERINGSSTYRING til tændafbryderen 21. Når ARMERINGSSTYRING er “sand, vil tændafbryderen 21 blive lukket for at forbinde detonatoren 24 i modul nr. 3 med tændledningen over sin zenerdiode 43.As previously explained, any impulses appearing on the ignition line during the first part of the time interval will have no effect on the selection and arming of a module. Only during the second part of the active time interval T2 will the flip-flop 55 41 be able to receive set pulses detected by the ignition pulse detector 37 to select and arm the module. In the example shown in FIG. 3, the control unit 14, since module # 3 is the module to be selected, produces a selection and arming pulse on the ignition line indicated as a voltage pulse of 12 DK 168168 B1 the ignition voltage under T2 for module # 3. When the ignition pulse detector 37 detects the voltage pulse on the ignition voltage during the second part of the module's active time interval, the flip-flop 41 will be triggered to complete further counting of the counter 35 and to produce ARM CONTROL to the ignition switch 21. When the ARM CONTROL is true, the ignition switch 21 will be closed. to connect the detonator 24 of module # 3 with the ignition line over its zener diode 43.

Da yderligere taktstyring af tælleren 35 er blevet afsluttet 10 ved modtagelse af udvælgelsesimpulsen og sætningen af flip-flop'en 41, vil modulet ikke længere være i en tilstand for frembringelse af aktivt tidsinterval, men vil skulle være i en udvalgt tilstand. Yderligere udvælgelse af lavere moduler ophører, og detonation af modul nr. 3 kan ske på et hvilket som helst tidspunkt, på hvilket 15 styreenheden 14 ønsker at føre en tændimpuls til tændledningen. Hvis detonation af det valgte og armerede modul ikke ønskes, kan udvælgelsessekvensstyringsprocessen gentages ved tilbagestilling af alle modulerne tilbage til begyndelsestilstanden ved fjernelse af tændledningsspændingen og -strømmen kortvarigt. Når energien fjernes, 20 vil alle gennemgangsafbryderne 20 og tændafbryderen 21 i modul nr. 3 blive omskiftet til deres åbne stilling, så at kun det første modul, der er forbundet med styreenheden 14, vil modtage energi på tændledningen 3, når energien igen vender tilbage.Since further clock control of the counter 35 has been completed 10 upon receipt of the selection pulse and the setting of the flip-flop 41, the module will no longer be in a state for generating active time interval, but will have to be in a selected state. Further selection of lower modules ceases, and detonation of module # 3 can occur at any time at which the 15 control unit 14 wishes to supply an ignition pulse to the ignition line. If detonation of the selected and armored module is not desired, the selection sequence control process can be repeated by resetting all the modules back to the initial state by briefly removing the ignition voltage and current. When the energy is removed, all the circuit breakers 20 and the ignition switch 21 in module # 3 will be switched to their open position so that only the first module connected to the control unit 14 will receive energy on the ignition line 3 when the energy returns again .

For at resumere den foreliggende opfindelse er der vist et 25 selektivt énlederperforeringskanonsystem, hvor et antal ens tændmo- duler er forbundet med hinanden for at danne et langstrakt sæt, der er egnet til nedsænkning i et borehul. I sættet indgår en styreenhed til frembringelse af energi og tændledningssignaler til hvert af tændmodulerne, når hvert modul forbindes enkeltvis i en rækkefølge 30 til styreenheden.To summarize the present invention, there is shown a selective single conductor perforation cannon system in which a plurality of similar ignition modules are interconnected to form an elongated set suitable for submersion in a borehole. The set includes a control unit for generating energy and ignition signals for each of the ignition modules when each module is connected individually in sequence 30 to the control unit.

Hvert af tændmodulerne frembringer internt et aktivt tidsinterval, under hvilket modulet kan vælges og armeres for at tændes ved hjælp af styreenheden. Det aktive tidsinterval begynder, når energi føres til modulet ved forbindelse af modulet til tænd- 35 ledningen. Hvert tændinterval har en første og en anden del. Under den første del frembringer tændmodulet en identifikationsimpuls til styreenheden for at indikere, at det næste modul skal forbindes med tændledningen. På denne måde tæller styreenheden modulerne, når de forbindes med tændledningen for at bestemme, når modulet, der skal 13 DK 168168 B1 vælges, frembringer et aktivt tidsinterval. Under den anden del af modulets aktive tidsinterval kan styreenheden vælge et modul for tænding ved afgivelse af en udvælgelsesstyreimpuls på tændledningen. Impulser på tændledningen under den første del af det aktive 5 tidsinterval bliver der set bort fra af modulet, da et modul kun kan vælges og armeres under den anden del af tidsintervallet.Each of the ignition modules internally produces an active time interval during which the module can be selected and armored to be turned on by the controller. The active time interval begins when energy is fed to the module by connecting the module to the power cord. Each ignition interval has a first and a second part. During the first part, the ignition module generates an identification pulse for the control unit to indicate that the next module must be connected to the ignition line. In this way, the control unit counts the modules as they are connected to the ignition line to determine when the module to be selected produces an active time interval. During the second part of the module's active time interval, the control unit may select an ignition module by issuing a selection control pulse on the ignition line. Pulses on the ignition line during the first part of the active time interval are ignored by the module, as a module can only be selected and armored during the second part of the time interval.

Som en sikkerhedsforanstaltning imod forsøg på at tænde et modul, når betingelser for modulerne ikke tillader det, frembringer hvert modul en identifikationsimpuls på tændledningen, som styreen-10 heden overvåger for at bestemme, om modulet arbejder indenfor akceptable energigrænser, og at sekvensstyringen gennem modulerne er sket indenfor foreskrevne tidsgrænser. Kun når betingelserne 'er korrekte, vil styreenheden vælge og armere det modul for tænding, der skal vælges.As a precaution against attempting to turn on a module when conditions of the modules do not allow, each module produces an identification pulse on the ignition wire that the controller monitors to determine if the module operates within acceptable energy limits and that the sequence control through the modules is happened within prescribed time limits. Only when conditions are correct will the control unit select and arm the ignition module to be selected.

15 Udvælgelsesprocessen for hvert tændmodul 5 beskrives bedst under henvisning til fig. 5, som viser funktionsblokdiagrammet for et typisk tændmodul 5. I fig. 2 er indgangsdelen 16 af tændledningen 3 vist forbundet med en reguleret strømforsyning 29, der frembringer forsyningsspændingen for modulets kredsløb. Af hensyn til den føl -20 gende forklaring antages det, at tændmodul et vist i fig. 2 netop er blevet forbundet med tændledningsenergien ved slutning af afbryderen 20 i modulet umiddelbart ovenfor.15 The selection process for each ignition module 5 is best described with reference to FIG. 5, which shows the function block diagram of a typical ignition module 5. In FIG. 2, the input part 16 of the ignition line 3 is shown connected to a regulated power supply 29 which produces the supply voltage for the module circuit. For the sake of the following explanation, it is assumed that the ignition module shown in FIG. 2 has just been connected to the ignition line energy at the end of the switch 20 in the module immediately above.

Tændledningen er også vist forbundet med en styreimpuls-detektor 34. Styreimpulsdetektoren 34 består af et R-C netværk til 25 at forskyde jævnspændingsniveauet af styreimpulsen, som tilføres direkte til taktindgangen på et 4bit skifteregister 38. Skifteregistrets taktindgangstrin virker som en komparator til at detektere styreimpulserne.The ignition line is also shown to be connected to a control pulse detector 34. The control pulse detector 34 consists of an R-C network for displacing the DC voltage level of the control pulse which is applied directly to the clock input of a 4bit shift register 38. The shift register clock input stage acts as a comparator to detect the control pulse.

Styreimpulsdetektoren 34 frembringer på Q1 udgangen på 30 skifteregistret 38 signalet STOPTAKTGIVER i afhængighed af et udvælgelsesstyresignal på tændledningen under det aktive tidsinterval. Udvælgelsesstyresignalet udvælger, hvis det modtages på det rigtige tidspunkt under det aktive tidsinterval, modulet, der skal tændes ved at afslutte modulets aktive tidsinterval, som hindrer afbryderen 35 20 i derefter at lukkes og føre energi til modulerne under det valgte modul. Foruden at detektere et udvælgelsesstyresignal på tændledningen detekterer styreimpulsdetektoren 34 følgen af armeringsstyresignaler fra styreenheden 14. Denne følge af armeringsstyresignaler anvendes som en sikkerhedsdetekteringsmetode til' at 14 DK 168168 B1 bestemme, om et og kun et tændmodul 5 reagerer på armeringsfølgen.The control pulse detector 34 produces on the Q1 output of the switch register 38 the signal STOP TAKER depending on a selection control signal on the ignition line during the active time interval. The selection control signal, if received at the right time during the active time interval, selects the module to be turned on by terminating the active time interval of the module which prevents the switch 35 from then closing and energizing the modules during the selected module. In addition to detecting a selection control signal on the ignition line, the control pulse detector 34 detects the sequence of reinforcement control signals from the control unit 14. This sequence of reinforcement control signals is used as a security detection method to determine whether one and only one ignition module 5 responds to the arming sequence.

Som vist i fig. 5 omfatter de sidste tre trin af 4-bit registret 38 et armeringskredsløb, der reagerer på følgen af armeringsstyresignaler, som detekteres af styreimpulsdetektoren 34, for 5 at frembringe en tilbagekoblingsstrømimpuls til styreenheden 14.As shown in FIG. 5, the last three steps of the 4-bit register 38 comprise an arming circuit that responds to the sequence of arming control signals detected by the control pulse detector 34 to produce a feedback current pulse to the control unit 14.

Denne tilbagekoblingsstrømimpuls på tændledningen 3 tjener til at indikere overfor strømdetekteringsorganet 6 i styreenheden 14, at et og kun et tændmodul reagerer på følgen af armeringsstyresignaler. Som forklaret nedenfor tjener denne tilbagekoblingsstrømimpuls som 10 en sikkerhedsdetekteringsmetode for mulige problemer, som ville resultere i ukorrekt tænding af perforeringskanonerne.This feedback current pulse on the ignition line 3 serves to indicate to the current detection means 6 in the control unit 14 that one and only one ignition module responds to the result of reinforcement control signals. As explained below, this feedback current pulse serves as a safety detection method for possible problems that would result in incorrect ignition of the perforation guns.

Som tidligere nævnt har armeringsfølgetilbagekoblingsstrøm-impulsen på tændledningen 3 en forudbestemt amplitude af strømforøgelse over tænd!edningens konstante strøm for at indikere, at kun 15 et enkelt tændmodul reagerer. 4-bit skifteregistret 38 frembringer denne forudbestemte strømimpuls i tændledningen som følger: Så længe signalet på ledningen 46 til skifteregistret 38 (data (D) indgangen) er på et logisk 0, vil eventuelle detekterede styresignaler eller impulser tændledningen sekventielt skifte logiske nuller ind i de 20 forskellige trin af skifteregistret 38. Logiske nuller i trinnene i skifteregistret 38 repræsenterer ti 1 bagesti 11 ingstiIstanden. Eventuelle impulser, som detekteres af impulsdetektoren 34, når D indgangen til skifteregistret 38 er på et logisk 0, vil således resultere i, at der ikke sker nogen ændring af den logiske tilstand 25 af skifteregistret og således heller ikke nogen handling ved hjælp af armeringskredsløbet.As previously mentioned, the arming sequence feedback current pulse on the ignition line 3 has a predetermined amplitude of current increase over the constant current of the ignition to indicate that only a single ignition module is responding. The 4-bit switch register 38 generates this predetermined current pulse in the ignition line as follows: As long as the signal on line 46 to the shift register 38 (data (D) input) is at a logic 0, any detected control signals or pulses will sequentially shift the logic zeros into the 20 different steps of the shift register 38. Logical zeros in the steps of the shift register 38 represent ten in the reverse 11 position. Thus, any pulses detected by the pulse detector 34 when the D input of the shift register 38 is at a logical 0 will result in no change in the logical state 25 of the shift register and thus no action by the arming circuit.

Når dataindgangen til skifteregistret 38 er på et logisk 1, vil det første styresignal, som detekteres af stopimpulsdetektoren 34 på tændledningen, skifte et logisk 1 ind i det første trin af 30 registret. Som tidligere forklaret er udgangssignalet fra det første trin Q1 signalet STOP TAKTGIVER, som føres til signaledningen 50. Funktionen af STOP TAKTGIVER er at hindre taktosci11 atoren 28, som er den indre tidsbasis for det logiske kredsløb 18, i at frembringe yderligere taktsignaler. Fraværet af yderligere taktimpulser af-35 slutter frembringelsen af modulets aktive tidsinterval og yderligere sekvensstyring af eventuelle lavere moduler. Dette første modtagne styresignal repræsenterer udvælgelsesstyresignalet til udvælgelse af et modul, der skal tændes. Hvis STOPTAKTGIVER går mod logisk 1, vil dette modul med andre ord blive udvalgt for at tændes.When the data input to the shift register 38 is on a logic 1, the first control signal detected by the stop pulse detector 34 on the ignition line will shift a logic 1 into the first step of the register 30. As previously explained, the output of the first step Q1 is the signal STOP TRACTOR, which is fed to signal line 50. The function of STOP TRACTOR is to prevent the clock oscillator 28, which is the internal time base of the logic circuit 18, from generating additional clock signals. The absence of additional clock pulses terminates the generation of the module's active time interval and further sequence control of any lower modules. This first received control signal represents the selection control signal for selecting a module to be turned on. In other words, if the STOP RECORDER goes toward logic 1, this module will be selected to turn on.

15 DK 168168 B115 DK 168168 B1

Betingelserne, under hvilke D indgangen på skifteregistret 38 er på et logisk 1, er forklaret mere detaljeret nedenfor.The conditions under which the D input of the shift register 38 is at a logic 1 are explained in more detail below.

Eventuelle yderligere styresignaler, som detekteres af stopimpulsdetektoren 34, når D indgangen er på et logisk 1, vil 5 bevirke, at et tilsvarende logisk 1 skiftes ind i hvert af trinnene i skifteregistret 38, idet det logiske 1 skiftes for hvert detekteret styresignal. Mellem udgangen på det andet trin Q2 og det tredie trin Q3 i skifteregistret 38 er der indkoblet en modstand R2.Any additional control signals detected by the stop pulse detector 34 when the D input is on a logic 1 will cause a corresponding logic 1 to be switched into each of the steps of the shift register 38, the logic 1 being changed for each detected control signal. A resistor R2 is connected between the output of the second stage Q2 and the third stage Q3 in the switch register 38.

Hvis modulet udvælges for tænding ved modtagelse af et 10 udvælgelsesstyresignal på det rigtige tidspunkt, vil en række armeringsimpulser i henhold til den foreliggende opfindelse blive frembragt af styreenheden 14 til armeringskredsløbet i det valgte modul 5 for at frembringe armeringsstatus-tilbagekoblingsstrøm-impulsen, som indikerer, at et enkelt modul reagerer. Denne følge af 15 armeringsstyresignaler består af tre impulser på tænd!edningen. Den første impuls bringer Q2 udgangen i skifteregistret 38 til at gå mod et logisk 1. På dette tidspunkt er Q3 udgangen i skifteregistret 38 på et logisk 0 og bringer derved 4-bit registret 38 til at afgive strøm gennem R2 i retningen Q2 til Q3. Dette resulterer i en for-20 øgel se af størrelsen af strømforbruget fra strømforsyningen, som leveres af tændledningen bestemt af størrelsen af R2. Hvis et enkelt tændmodul reagerer, fremkommer der en forudbestemt strømforøgelse.If the module is selected for ignition upon receipt of a selection control signal at the correct time, a series of reinforcing pulses according to the present invention will be generated by the control unit 14 of the reinforcing circuit of the selected module 5 to produce the reinforcing status feedback current pulse indicating that a single module responds. This sequence of 15 reinforcement control signals consists of three pulses on the ignition. The first impulse causes Q2 to output logic switch 38 to a logical 1. At this point, Q3 output to switch register 38 is logic 0, thereby causing the 4-bit register 38 to output through R2 in direction Q2 to Q3. This results in an increase in the amount of power consumption from the power supply provided by the ignition line determined by the size of R2. If a single ignition module responds, a predetermined current increase will occur.

Med hensyn til den anden armeringsimpuls vil et logisk 1 også blive skiftet ind i det tredie trin i skifteregistret 38 for at 25 resultere i, at begge sider af modstanden R2 kommer på et logisk 1. Denne logiske tilstand fjerner strømforøgelsen i tændledningsstrøm-men tilbage til strømniveauet for tilbagestillingstilstanden af armeringskredsløbet 38. Hvis amplituden af strømimpulsforøgelsen i tændledningsstrømmen som et resultat af den første og anden arme-30 ringsimpuls var indenfor akceptable grænser, kan styreenheden 14 således derefter fortsætte med at armere modulet for tænding.With respect to the second arming pulse, a logic 1 will also be switched into the third step of the shift register 38 to cause both sides of the resistor R2 to arrive at a logic 1. This logic state removes the current increase in the ignition current back to The current level of the reset state of the arming circuit 38. If, as a result of the first and second arming pulses, the amplitude of the current pulse increase in the ignition current was within acceptable limits, the control unit 14 may then continue to arm the ignition module.

Armering af modulet for tænding udføres ved afgivelse af et tredie armeringsstyresignal på tændledningen 3. Dette resulterer i, at det fjerde trin Q4 i skifteregistret 38 får et logisk 1. Q4 ud-35 gangssignalet fra skifteregistret 38 føres til signalledningen 39 som signalet ARMERINGSSTYRING. Signalet ARMERINGSSTYRING føres til den styrbare armeringsafbryder 21. I forbindelse med den foreliggende opfindelse er armeringsafbryderen 21 og gennemgangsafbryderen 2o hver faststofafbrydere fremstillet af International Rectifier som 16 DK 168168 B1 dets modul IRSC 232. Lukning af afbryderen 21 forbinder detonatoren 24 for den formede ladning 26 med indgangsdelen 16 af tændledningen 3 for derved at armere modulet for tænding.Arming of the ignition module is effected by issuing a third arming control signal on the ignition line 3. This results in the fourth step Q4 of the shift register 38 getting a logic 1. Q4 output signal from the shift register 38 is applied to the signal line 39 as the signal ARMING CONTROL. The signal ARM CONTROL is applied to the controllable armor switch 21. In the present invention, the armor switch 21 and the through switch 2o each are solid state switches manufactured by International Rectifier as its module IRSC 232. Closing the switch 21 connects the detonator 24 for the shaped charge 26 the input portion 16 of the ignition line 3, thereby arming the ignition module.

Som tidligere forklaret sker udvælgelse og armering af mo-5 dulet for tænding, når et styresignal detekteres af stopimpulsde-tektoren 34, når dataindgangen D til 4-bit skifteregistret 38 er på et logisk 1. Dataindgangen til skifteregistret 38 er på et logisk 1 under en del af modulernes aktive tidsinterval og frembringes som følger: Et taktoscillatorkredsløb 28 er tilvejebragt som modulets 10 tidsbasis for frembringelse af taktimpulser, der bliver talt af en 14-bit binær tæller 34 for at frembringe det akive tidsinterval for modulet. Det aktive tidsinterval for hvert modul er opdelt i to ens dele TI og T2 (se fig. 3). Under den første del TI vil modul.et udføre en identificeringsproces, hvorved modulet 5 frembringer et 15 antal tilbagekoblingsimpulser til styreenheden 14. Impulserne behandles af styreenheden 14 for entydigt at identificere, hvilket modul 5 der på det tidspunkt frembringer et aktivt tidsinterval.As previously explained, selection and arming of the ignition module occurs when a control signal is detected by the stop pulse detector 34 when the data input D to the 4-bit shift register 38 is on a logic 1. The data input to the shift register 38 is on a logic 1 below a portion of the active time interval of the modules and is generated as follows: A clock oscillator circuit 28 is provided as the time base of the module 10 for generating clock pulses which are counted by a 14 bit binary counter 34 to produce the active time interval of the module. The active time interval for each module is divided into two equal parts T1 and T2 (see Fig. 3). During the first part T1, the module will perform an identification process whereby the module 5 generates a number of feedback pulses to the control unit 14. The pulses are processed by the control unit 14 to uniquely identify which module 5 at that time produces an active time interval.

D indgangen til skifteregistret 38 er på et logisk 0 under den første del TI af det aktive tidsinterval og forhindrer en 20 eventuel udvælgelse af modulet for tænding. Under den anden del T2 af det aktive tidsinterval bliver modulet "tilladt" at vælges, armeres og tændes af styreenheden 14. Under T2 er D indgangen på skifteregistret 38 på et logisk 1. D indgangens logiske niveau styres af den binære 14-bit tæller 35, hvis virkemåde er beskrevet 25 mere detaljeret nedenfor.The input of the shift register 38 is at a logical 0 during the first part T1 of the active time interval and prevents a possible selection of the ignition module. During the second part T2 of the active time interval, the module is "allowed" to be selected, armored and turned on by the control unit 14. Under T2, the D input of the shift register 38 is on a logic 1. The logical level of the input is controlled by the binary 14-bit counter 35 , the operation of which is described in more detail below.

Som tidligere nævnt bliver der under den første del af modulets aktive tidsinterval frembragt en entydigt identificerende impuls i styreenheden 14 for at identificere, hvilket modul 5 der på det tidspunkt frembringer et aktivt tidsinterval. Frembringelsen af 30 denne entydigt identificerende impuls sker som følger: En identifikationssignalgenerator bestående af energi-op ti1 bagestiΠings-kredsløbet 30 og et 4-bit skifteregister 33 findes for hvert tænd-modul 5 til frembringelse af et antal tilbagekoblingsstrømimpulser til styreenheden 14 under den første del af et moduls aktive 35 tidsinterval. Energi-op tilbagestillingskredsløbet 30 frembringer en energitilbagestillingsimpuls for at slette de logiske kredsløb 18 ved modtagelse af energi på indgangsdelen 16 af tændledningen.As previously mentioned, during the first part of the active time interval of the module, a unique identifying pulse is generated in the control unit 14 to identify which module 5 at that time produces an active time interval. The generation of this uniquely identifying pulse occurs as follows: An identification signal generator consisting of power-up to the reverse circuit 30 and a 4-bit shift register 33 is provided for each switch module 5 for generating a number of feedback current pulses for the control unit 14 during the first part. of a module's active 35 time interval. The energy-up reset circuit 30 generates an energy reset pulse to erase the logic circuits 18 upon receiving energy at the input portion 16 of the ignition line.

4-bit skifteregistret 33 fungerer på lignende måde som skifteregistret 38. Det vil sige, at hvis dataindgangen D er på et mm i — ™ ^--- 17 DK 168168 B1 logisk 1, vil taktimpulser bevirke, at et logisk 1 skiftes gennem de forskellige trin af registret.The 4-bit shift register 33 functions in a similar manner to the shift register 38. That is, if the data input D is one mm in - logically, clock pulses will cause a logic 1 to be switched through the different steps of the register.

Som vist i fig. 5 er taktkilden for skifteregistret 33 udgangen på taktoscillatoren 28. Dataindgangen for skifteregistret 5 33 kommer fra en binær 14-bit tæller 35, der også reagerer på taktoscillatoren 28. Q6 eller udgangen på det sjette trin af den binære tæller 35 anvendes som data D indgangen til skifteregistret 33. En følge af ettere og nullere vil således blive taktstyret gennem skifteregistret 33 i afhængighed af ændringerne i logiske 10 tilstande af Q6 udgangen på den binære tæller 35. En modstand R3 er forbundet mellem Q1 og Q3 udgangene på skifteregistret 33 og arbejder på lignende måde som R2 for at skabe en strømforøgelse i tænd-ledningsenergien, når der er en forskel i de logiske tilstande af Q1 og Q3. I henhold til den foreliggende opfindelse repræsenterer 15 modstandene R2 og R3, der virker sammen med skifteregistrene henholdsvis 38 og 33, et første og et andet belastningsforbindelsesorgan til frembringelse af strømforøgelser på tændledningen 3.As shown in FIG. 5 is the clock source of switch register 33 output of clock oscillator 28. The data input of switch register 5 33 comes from a binary 14 bit counter 35 which also responds to clock oscillator 28. Q6 or the output of the sixth stage of binary counter 35 is used as the data D input to the shift register 33. A sequence of nodes and zeros will thus be clock controlled through the shift register 33 in response to the changes in logic 10 states of the Q6 output of the binary counter 35. A resistor R3 is connected between the Q1 and Q3 outputs of the shift register 33 and operates on similar to R2 to create a current increase in the ignition line energy when there is a difference in the logic states of Q1 and Q3. According to the present invention, the resistors R2 and R3, which cooperate with the shift registers 38 and 33, respectively, represent a first and a second load connection means for generating current increases on the ignition line 3.

Q13 udgangen på den binære tæller 35 er også forbundet med signal edni ngen 48 som styreindgangen til faststofgennemgangsafbry-20 deren 2o, der reagerer på den logiske tilstand af Q13 og forbinder indgangsdelen 16 af tændledningen med udgangsdelen 22 for derved at energi forsyne det næste lavere modul i strengen. Standsningen af osci11atortaktsignalerne ved forekomsten af et logisk 1 på Q13 udgangen vil derefter holde gennemgangsafbryderen 20 lukket, indtil 25 energitilførslen til tændledningen er fjernet.The Q13 output on the binary counter 35 is also connected to the signal 48 as the control input to the solid state switch 20, which responds to the logic state of Q13 and connects the input portion 16 of the ignition line to the output portion 22, thereby supplying the next lower module in the string. The stopping of the oscillator clock signals by the occurrence of a logic 1 on the Q13 output will then keep the through switch 20 closed until the power supply to the ignition line is removed.

Som tidligere nævnt vil det aktive tidsinterval for modulet være bestemt af den tid, der kræves til at tælle et forudbestemt antal taktperioder af taktoscillatoren 28. I forbindelse med den foreliggende opfindelse bliver den første del af modulets aktive 30 tidsinterval TI målt fra tilførslen af tændledningsenergien til modulet (forekomsten af energitilbagestillingsimpulsen) og indtil det tidspunkt, hvor Q12 udgangen på den binære tæller 35 bliver et logisk 1. Den anden del T2 af modulets aktive tidsinterval måles ved længden af den tid, hvor Q12 er på et logisk 1 (tidslængden fra det 35 tidspunkt, hvor Q12 bliver et logisk 1, indtil Q13 bliver et logisk 1).As previously mentioned, the active time interval of the module will be determined by the time required to count a predetermined number of clock periods of the clock oscillator 28. In the present invention, the first part of the module's active time interval T1 is measured from the supply of the ignition power to the module (the occurrence of the energy reset pulse) and until the time when the Q12 output of the binary counter 35 becomes a logic 1. The second part T2 of the module's active time interval is measured by the length of the time that Q12 is at a logic 1 (the time from the 35 when Q12 becomes a logical 1 until Q13 becomes a logical 1).

Som vist i fig. 5 anvendes udgangen Q13 på den binære tæller 35 som en anden tillade-indgang til taktoscillatoren 28 for således at spærre frembringelsen af eventuelle taktsignaler, når Q13 er' på 18 DK 168168 B1 et logisk 1. Spærringen af taktoscillatoren 28, når Q13 er sand (logisk 1), indikerer, at modulets aktive tidsinterval for dette modul er blevet afsluttet, uden at dette modul er blevet valgt for tænding, og indtil energitilførslen til tænd!edningen fjernes, vil 5 dette modul være i en omledet tilstand.As shown in FIG. 5, the output Q13 on the binary counter 35 is used as a second allow input to the clock oscillator 28 so as to block the generation of any clock signals when Q13 is on a logical 1. The blocking of the clock oscillator 28 when Q13 is true ( logically 1) indicates that the module's active time interval for this module has been terminated without this module being selected for ignition and until the power supply to the ignition is removed, this module will be in a diverted state.

Da styreenheden 14 er i stand til entydigt at identificere hvert modul, som frembringer et aktivt tidsinterval, kan den vide nøjagtigt, om modulet, der på det tidspunkt frembringer et aktivt tidsinterval, er det modul, der skal vælges og armeres for at tæn-10 des. Et forkert modul, som ikke frembringer et aktivt tidsinterval nede i hullet, kan detekteres ud fra fraværet af sin entydigt identificerende impulsindhyllingskurve i følgen af indhyl!ingskurver for modulerne, når alle modulerne sekvensstyres, og ingen vælges for tænding.Since the control unit 14 is able to uniquely identify each module which produces an active time interval, it can know exactly whether the module which at that time generates an active time interval is the module to be selected and armed for firing. des. An incorrect module that does not produce an active downhole time interval can be detected from the absence of its uniquely identifying impulse envelope curve following the envelope curves for the modules when all the modules are sequentially controlled and none is selected for ignition.

15 Ved den foretrukne udførelsesform for den foreliggende opfindelse frembringer hvert modul 64 strømimpulser på tænd!edningen i løbet af TI. Styreenheden 14 vil tælle impulserne, som modtages i løbet af TI af hvert moduls aktive tidsinterval, for at bestemme størrelsen af den tid, som kræves for modulet til frembringelse af 20 de 64 impulser. Det således frembragte tidsinterval repræsenterer indhyl!ingskurven for tilbagekoblingsidentifikationssignalet fra et bestemt modul. Da oscillatortaktkredsløbene vil variere noget, antages hvert modul at frembringe en impulskurve, der er særegen for modulet.In the preferred embodiment of the present invention, each module generates 64 power pulses on the ignition during T1. The controller 14 will count the pulses received during the TI of each module's active time interval to determine the amount of time required for the module to produce 20 of the 64 pulses. The time interval thus produced represents the envelope curve for the feedback identification signal from a particular module. Since the oscillator clock circuits will vary somewhat, each module is assumed to produce an impulse curve that is peculiar to the module.

25 For at sikre at dette er tilfældet, kan hvert tændmoduls taktoscillator 28 let ændres til at frembringe særegne indhyl!ings-kurveimpulser for hvert modul, og denne indhyl!ingskurve kan måles ovenfor hullet eller nede i hullet for entydigt at identificere hvert modul. På denne måde er der ikke noget behov for at tælle, 30 hvor mange moduler, der er blevet forbundet med tænd!edningen i udvælgelsessekvensen. Den entydigt identificerende impuls bestemmer, når et givet modul er forbundet med tændledningen og frembringer et aktivt tidsinterval. Isolerede støjimpulser på tændledningen vil ikke frembringe en fejltilstand, fordi der skal modtages 64 impul-35 ser.To ensure this is the case, each ignition module clock oscillator 28 can be easily changed to produce distinctive envelope curve pulses for each module, and this envelope curve can be measured above the hole or down the hole to uniquely identify each module. In this way, there is no need to count, how many modules have been associated with the ignition in the selection sequence. The uniquely identifying pulse determines when a given module is connected to the ignition line and produces an active time interval. Isolated noise pulses on the ignition line will not cause a malfunction because 64 pulses must be received.

Selv om 64 impulser er det ideelle antal, er det muligt at tillade et lille bånd eller en lille variation af de samlede antal impulser, der skal modtages, og stadig resultere i entydig identifikation af modulet. 64 + n impulser tillades og er stadig i stand 19 DK 168168 B1 til entydigt at identificere et givet modul.Although 64 pulses are the ideal number, it is possible to allow a small band or small variation of the total number of pulses to be received and still result in unambiguous identification of the module. 64 + n pulses are allowed and are still capable of uniquely identifying a given module.

Q12 udgangen på den binære tæller 35 er forbundet med tilbagestillingsindgangen på skifteregistret 33. Skifteregistret 33 frembringer således, idet det arbejder i kombination med Q6 udgangen 5 på den binære tæller 35 og taktosci11 atoren 28, et forudbestemt antal strømimpulser med kort varighed på tændledningen 3, indtil det tidspunkt, hvor Q12 bliver et logisk 1. Når Q12 bliver et logisk 1, bliver skifteregistret 33 tilbagestillet og spærret mod yderligere frembringelse af strømimpulser på tændledningen. Foruden tilbage-10 stilling af skifteregistret 33 bliver Q12 udgangssignalet fra den binære tæller 35 også anvendt som data D indgangssignalet til skifteregistret 38 som signalet med betegnelsen TILLADE.The Q12 output of the binary counter 35 is associated with the reset input of the switch register 33. Thus, the switch register 33 produces, in combination with the Q6 output 5 of the binary counter 35 and the clock oscillator 28, a predetermined number of short-duration current pulses on the ignition line 3. until the time when Q12 becomes a logic 1. When Q12 becomes a logic 1, the shift register 33 is reset and barred from further generating current pulses on the ignition line. In addition to resetting the shift register 33, the Q12 output signal from the binary counter 35 is also used as the data D input signal to the shift register 38 as the signal designated "ALLOW".

Der henvises nu til fig. 4, hvor der er vist et tidsstyrediagram for forskellige signaler i énl ederperforeringssystemet 15 ifølge den foreliggende opfindelse. For signalerne vist i fig. 4 er det tredie modul nedad fra styreenheden 14 det modul, der skal vælges.Referring now to FIG. 4, there is shown a timing diagram for various signals in the single perforation system 15 of the present invention. For the signals shown in FIG. 4, the third module downward from the control unit 14 is the module to be selected.

Fig. 4 viser den første og anden del af hvert moduls aktive tidsinterval henholdsvis TI og T2. Under den første del TI af hvert 20 moduls aktive tidsinterval frembringes 64 strømimpulser i strøm signalet på tændledningen 3. Af hensyn til illustrationen er tidsintervallet, som er nødvendigt for at frembringe de 64 impulser af hvert af modulerne, forskelligt, så at bredden af den resulterende indhyl!ingsimpuls betegnet ti til t4 er forskellige, og hver impuls 25 entydigt identificerer sit tilhørende modul. Støjimpulserne, som optræder mellem modul nr. 1 og modul nr. 2, resulterer i en snæver impulsindhyllingskurve for en identifikationsimpuls, og da den ikke indeholdt det korrekte antal strømimpulser, vil der blive set bort fra den af styreenheden 14, og der bliver rapporteret til overfladen 30 med henblik på en mulig aktion.FIG. 4 shows the first and second parts of each module's active time interval T1 and T2 respectively. During the first part T1 of each 20 module active time interval, 64 current pulses are generated in the current signal on the ignition line 3. For the sake of illustration, the time interval necessary to produce the 64 pulses of each of the modules is different so that the width of the resulting envelope pulses denoted ten through t4 are different and each pulse 25 uniquely identifies its associated module. The noise pulses occurring between module # 1 and module # 2 result in a narrow pulse envelope for an identification pulse, and since it did not contain the correct number of current pulses, it will be disregarded by the control unit 14 and reported to the surface 30 for a possible action.

Da modul nr. 3 er det modul, der skal vælges, vil styreenheden 14 frembringe moduludvælgelsesstyresignalet og sekvensen af tre armeringsudvælgelsesstyresignaler under den anden del T2 af modulets aktive tidsinterval. Disse styresignaler anvendes som spæn- 35 dingsimpulser på strømforsyningsspændingen på tændledningen. Det første styresignal, som modtages under den anden del af modul nr.Since module # 3 is the module to be selected, the controller 14 will produce the module selection control signal and the sequence of three reinforcement selection control signals during the second part T2 of the module's active time interval. These control signals are used as voltage pulses on the power supply voltage of the ignition line. The first control signal received during the second part of module no.

3's aktive tid T2, vil vælge modulet, der skal tændes, og derved afsutte yderligere frembringelse af modulets aktive tid. Dette forhindrer igen yderligere sekvensstyring af eventuelle lavere 20 DK 168168 B1 moduler.3's active time T2 will select the module to be turned on, thereby terminating further generation of the module's active time. This in turn prevents further sequence control of any lower 20 DK 168168 B1 modules.

Med hensyn til en udvælgelsesstyreimpuls under T2 af modulets aktive tid for modul nr. 3 vil modulet komme ind i en valgt tilstand, under hvilken det kan armeres for at tændes, hvis sikke.r-5 hedstilbagekoblingsdetekteringssekvensen konstaterer, at modulerne arbejder korrekt. Denne sikkerhedsdetekteringssekvens begynder med modtagelse af det første armeringsstyresignal ved hjælp af armeringskredsløbet. Som tidligere forklaret frembringer armerings kredsløbet den forudbestemte strømimpulsforøgelse i tændlednings-10 strømmen vist i fig. 4 som armeringsstatusimpulsen. Den anden armeringsimpuls vil afgives af styreenheden 14 for at fjerne armeringsstatusstrømimpulsen, hvis den korrekte værdi for strømforøgelsen blev detekteret.With respect to a selection control pulse during T2 of the module's active time for module # 3, the module will enter a selected state, under which it can be armored to be turned on if the security feedback feedback detection sequence determines that the modules are working properly. This security detection sequence begins with the receipt of the first armor control signal by the armor circuit. As previously explained, the arming circuit produces the predetermined current pulse increase in the ignition current 10 shown in FIG. 4 as the reinforcement status pulse. The second arming pulse will be output by the control unit 14 to remove the arming state current pulse if the correct value for the current increase was detected.

Hvis den korrekte værdi for armeringsstatusimpulsen blev 15 detekteret, fortsætter styreenheden 14 med at afgive et tredie armeringsstyresignal for at bringe armeringsafbryderen 21 (se fig.If the correct value for the arming status pulse was detected, the control unit 14 continues to output a third arming control signal to bring the arming switch 21 (see FIG.

5) til at lukke og forbinde detonatoren 24 med tændledningen 3. Ved lukningen af armeringsafbryderen 21 kan styreenheden 14 derpå afgive en tændimpuls på tændledningen på et hvilket som helst tidspunkt, 20 den ønsker at tænde modulet. I stedet for at detonere modulet kan styreenheden 14 imidlertid tilbagestille modulerne for at vælge et andet modul ved simpel fjernelse af strømtilførslen på tændledningen uden at frembringe en tændimpuls. Denne sikkerhedsforanstaltning kan anvendes til sekvensstyring gennem hvert af tændmodulerne for at 25 bestemme, om alle moduler arbejder korrekt og for yderligere at fastlægge den særegne identificeringsindhyllingskurve for hver impuls som en funktion af de givne arbejdsbetingelser, som kanonen på det pågældende tidspunkt er underkastet, da temperaturvariationer, som optræder nede i hullet, kan forårsage variationer i 30 tidsbasen i hvert tændmodul. En tidsbasisvariation vil ændre den tid, som kræves til frembringelse de 64 impulser, der entydigt identificerer modulet.5) to close and connect the detonator 24 to the ignition line 3. Upon closing the armature switch 21, the control unit 14 can then deliver an ignition pulse on the ignition line at any time it wishes to turn on the module. However, instead of detonating the module, the control unit 14 can reset the modules to select another module by simply removing the power supply on the ignition line without generating an ignition pulse. This security measure can be used for sequence control through each of the ignition modules to determine if all modules are operating properly and to further determine the distinctive identification envelope for each pulse as a function of the given operating conditions to which the gun is subject at that time, as temperature variations which appear downhole can cause variations in the time base of each ignition module. A time base variation will change the time required to generate the 64 pulses that uniquely identify the module.

Som en redundanskontrol på sikkerhedsarmeringsstatusimpulsen under armeringssekvensen kan styreenheden 14 bestemme, om modulerne 35 arbejder som forventet ved måling af størrelsen af strømforøgelsen, når hvert modul forbindes med tændledningen. Forøgelsen i tændled-ningens strøm, når hver modul forbindes med tændledningen, er vist i fig. 4 ved starten af hvert moduls aktive tidsinterval som en trinfunktion.As a redundancy check on the safety armor status pulse during the arming sequence, the control unit 14 can determine if the modules 35 work as expected in measuring the magnitude of the power increase when each module is connected to the ignition line. The increase in the ignition line current as each module is connected to the ignition line is shown in FIG. 4 at the start of each module's active time interval as a step function.

21 DK 168168 B121 DK 168168 B1

Det er et af de væsentlige træk ved den foreliggende opfindelse, at redundante sikkerhedsdetekteringsmetoder er tilvejebragt for at bestemme fejltilstande eller funktionsfejl i tændsy-stemet, før der gøres noget forsøg på at tænde kanonerne. Disse 5 funktionsfejl kan betegnes som fejl, der resulterer i tænding af en forkert kanon, hvilket kunne blive bemærket, eller de fejl, som forårsager den ikke-detekterede tænding af en forkert kanon.It is one of the essential features of the present invention that redundant safety detection methods are provided to determine malfunctions or malfunctions of the ignition system before any attempt is made to light the guns. These 5 malfunctions can be referred to as errors that result in ignition of a wrong cannon, which could be noticed, or the errors that cause the undetected ignition of a wrong cannon.

Som tidligere omtalt er svaret fra hvert modul under den første del af modulets aktive tidsinterval et tog af 64 tilbagekob-10 1 ingsstrømimpulser. Styreenheden 64 detekterer disse tilbagekob lingsimpulser og danner indhyl 1 ingskurven af impulstoget for entydigt at identificere modulerne, når de forbindes med tændledningen. For at forøge modstandsdygtigheden mod støj på tændledningen 3 bliver de 64 impulser, som frembringes under den første del af hvert 15 moduls aktive tidsinterval, anerkendt som korrekte, hvis antallet af impulser, der detekteres i følgen, ligger indenfor et vist antal af det korrekte antal. Falske impulstog, såsom støjimpulserne vist i fig. 4, vil der således blive set bort fra, og overfladeudstyret kan informeres om deres forekomst.As previously discussed, the response of each module during the first part of the module's active time interval is a train of 64 feedback current pulses. The controller 64 detects these feedback pulses and forms the envelope curve of the pulse train to uniquely identify the modules as they are connected to the ignition line. To increase the resistance to noise on the ignition line 3, the 64 pulses generated during the first part of each 15 module's active time interval are recognized as correct if the number of pulses detected in the sequence is within a certain number of the correct number. . False pulse trains, such as the noise pulses shown in FIG. 4 will thus be disregarded and the surface equipment may be informed of their occurrence.

20 En sikkerhedsforanstaltning til bestemmelsen af at modulerne fungerer korrekt forefindes i de aktive tidsintervaller for de forskellige moduler. Indhyl 1ingskurven af tilbagekoblingsimpulserne under den første del af det aktive tidsinterval er et måleligt tidsinterval på ca. halvdelen af den aktive periode for modulet.A precautionary measure for determining the proper functioning of the modules is provided in the active time intervals of the various modules. The envelope of the feedback pulses during the first part of the active time interval is a measurable time interval of approx. half of the active period for the module.

25 Styreenheden 14 er bygget til at godkende et bredt område af aktive periodeværdier og er i stand til at måle den med høj opløsning. Hvert modul 5 i kanonstrengen 10 kan individualiceres ved en spredning i deres forskellige taktoscillatorfrekvenser. Selv hvis frekvenserne ikke gøres forskellige, repræsenterer sekvensfordelingen 30 af de forskellige frekvenser en tilfælde-proces, hvor forskellen mellem hosliggende moduler eventuelt ikke altid er målelig, men sandsynligheden for at denne tilstand efterlader en ikke-detekteret fejl er tilstrækkeligt lille. Ellers kan modulerne afstemmes til forskellige værdier af deres aktive perioder og placeres sekventielt 35 i strengen.The control unit 14 is built to accept a wide range of active period values and is capable of measuring it at high resolution. Each module 5 of the gun string 10 can be individualized by a scatter in their different clock oscillator frequencies. Even if the frequencies are not differentiated, the sequence distribution 30 of the different frequencies represents a case process in which the difference between adjacent modules may not always be measurable, but the probability that this state leaves an undetected error is sufficiently small. Otherwise, the modules can be tuned to different values of their active periods and placed sequentially 35 in the string.

Da systemet ifølge den foreliggende opfindelse er i stand til at sekvensstyre gennem hvert af modulerne uden tænding af noget modul, er det muligt, før kanonerne tændes, at måle tidsintervallerne for hvert af modulerne. Disse værdier kan danne en 22 DK 168168 B1 referencetabel af aktive tider i afhængighed af modulposition, som kan anvendes senere til at verificere udvælgelserne under perfore-ri ngsoperati onerne.Since the system of the present invention is capable of sequencing through each of the modules without switching on any module, it is possible, before the cannons are turned on, to measure the time intervals for each of the modules. These values can form a reference table of active times depending on module position, which can be used later to verify the selections during the perforation operations.

Et andet sikkerhedsdetekteringssystem indebærer måling af 5 liniestrømmen på tændledningen 3. Styreenheden 14 indbefatter en højopløsningsmåling af strømmen, som føres til tændledningen. Efter at et modul er valgt, er strømmen på tændledningen proportional med antallet af moduler, som er forbundet med ledningen, og indikerer derfor det valgte modul.Another safety detection system involves measuring the line current on the ignition line 3. The control unit 14 includes a high resolution measurement of the current which is fed to the ignition line. After a module is selected, the current on the ignition cord is proportional to the number of modules connected to the cord, and therefore indicates the selected module.

10 Det samlede strømtog, som frembringes af alle tændmodulerne, der er forbundet med tændledningen, er eventuelt ikke nøjagtigt nok til at indikere antallet af moduler, men den enkelte addition eller subtraktion af et modul på tændledningen frembringer en forudsigelig ændring i strømmen. Med perforeringsstrengen 10 nede i hullet og før 15 tænding af kanonerne kan referenceværdier af forsyningsstrøm måles med udvælgelsesperioder med stadigt større længde. Med andre ord kan en udvælgelsescyklus for udvælgelse af modul nr. 1 fulgt af en udvælgelsescyklus for modul nr. 2 osv. køres for at bestemme, hvorledes denne forøgelse i tændledningsstrøm optræder for hver 20 modul. Disse målinger kan udføres samtidig med identifikationsimpulsmål i ngerne.10 The total power train produced by all of the ignition modules connected to the ignition line may not be accurate enough to indicate the number of modules, but the individual addition or subtraction of a module on the ignition line produces a predictable change in current. With the perforation string 10 down in the hole and before firing the guns, reference values of supply current can be measured with selection periods of ever increasing length. In other words, a selection cycle for selecting module # 1 followed by a selection cycle for module # 2, etc. can be run to determine how this increase in ignition current occurs for each module. These measurements can be performed at the same time as identification pulse targets in the scanner.

Verificeringen af det aktive tidsinterval og ledningsstrømmen er en sikkerhedsforanstaltning i situationer, hvor en funktionsfejl reducerer den aktive periode for et modul til nul og det 25 fejl behæftede modul for forøget energi sammen med det næste lavere modul, og der passeres igennem det, uden at det tages i betragtning.The verification of the active time interval and the wiring current is a safety measure in situations where a malfunction reduces the active period of one module to zero and the 25 faulty module for increased energy together with the next lower module and passes through it without it taken in consideration.

I de fleste perforeringssystemer, hvor den foreliggende opfindelse kan anvendes, ødelægger tænding af kanonen den elektriske ledning, som passerer gennem den. Denne situation er uhensigtsmæs-30 sig, da det begrænser den vilkårlige beskaffenhed af udvælgelsen, men er nyttig for at finde positionen af den sidst tændte kanon. Dette kan udføres ved at tælle de moduler, der stadig er i stand til at kommunikere med styreenheden 14.In most perforation systems where the present invention can be used, ignition of the cannon destroys the electrical conduit passing through it. This situation is inconvenient as it limits the arbitrary nature of the selection, but is useful for finding the position of the last lit cannon. This can be accomplished by counting the modules that are still capable of communicating with the controller 14.

Antallet af indbyrdes forbundne moduler måles ved en ud-35 vælgel sescyklus med ubegrænset længde. Styreenheden 14 vil tælle tilbagekoblingsimpulstogene og dermed antallet af moduler. Når der sker gennemgang i det sidste modul, vil målingen af forsyningsstrømmen indikere tilstanden af ledningen under den sidste ikke tændte kanon. Den samme måling kan lokalisere en eventuel 23 DK 168168 B1 funktionsfejl i ledningsføringen mellem modulerne. Styreenheden 14 kan detektere et åbent eller kortsluttet kredsløb i ledningen og bestemme frem til, hvilken kanon strengen stadig er funktionsdygtig.The number of interconnected modules is measured by an unlimited length selection cycle. The control unit 14 will count the feedback pulse trains and thus the number of modules. When reviewing the last module, the measurement of the supply current will indicate the state of the cord during the last un-lit cannon. The same measurement can locate any possible malfunction in the wiring between the modules. The control unit 14 can detect an open or short circuit in the line and determine which cannon string is still operable.

Efter udvælgelsescyklussen, i hvilken et modul udvælges pg 5 armeres for at tændes, skal kun det aktive modul være i stand til at føre tændstrømmen til sprænghætten. Et hvilket som helst af modulerne, som der er gået uden om, kan imidlertid være defekt og forblive "aktiv", efter at der er gået uden om det. Modulet med det fejlbehæftede kredsløb kan tænde i parallel med det udvalgte kreds-10 løb og eventuelt forblive ikke-detekteret. Som en sikkerhedsforanstaltning imod denne funktionsfejl er det valgte modul ikke parat til at modtage tændstrømmen umiddelbart, efter at udvælgelsesstyresignalet er ført til tændledningen 3, men kræver en armeringsfølge af flere armeringsstyresignaler.After the selection cycle in which a module is selected pg 5 to be armored for ignition, only the active module must be capable of passing the ignition current to the blast cap. However, any of the modules that have been skipped can be defective and remain "active" after skipping. The faulty circuit module may turn on in parallel with the selected circuit-10 run and possibly remain undetected. As a precaution against this malfunction, the selected module is not prepared to receive the ignition current immediately after the selection control signal is fed to the ignition line 3, but requires a reinforcement sequence of multiple reinforcement control signals.

15 Som tidligere forklaret udføres armering i henhold til den foreliggende opfindelse med tre yderligere styreimpulser på tændledningen 3 svarende til den, der anvendes i udvælgelsesprocessen.As previously explained, reinforcement according to the present invention is performed with three additional control pulses on the ignition line 3 similar to that used in the selection process.

Kun de udvalgte moduler skal kunne modtage disse impulser.Only the selected modules must be able to receive these impulses.

Den første armeringsimpuls vil med en fastsat størrelse 20 forøge forsyningsstrømmen, som løber i det aktive modul, når den anden impuls fører strømmen tilbage til dens tidligere værdi. Hvis forøgelsen i strømmen lå indenfor akceptable grænser, vil en tredie impuls endelig lukke armeringsafbryderen 21 mellem detonatoren eller sprænghætten 24 og tændledningen 3. Samtidig eller noget efter den 25 tredie armeringsstyreimpuls vil styreenheden 14 forbinde en tænd- kondensator med tændledningen og frembringe tændstrømmen.The first arming pulse will, with a set size 20, increase the supply current flowing in the active module as the second pulse returns the current to its previous value. If the increase in current was within acceptable limits, a third pulse would finally close the armor switch 21 between the detonator or explosion cap 24 and the ignition line 3. Simultaneously or somewhat after the 25th armor control pulse, the control unit 14 would connect an ignition capacitor to the ignition line and generate the ignition current.

Hvis et defekt modul er beliggende i et eller andet mellemliggende armeringstrin efter udvælgelsen indbefattende den tilstand, hvor afbryderen til sprænghætten er sluttet, vil målingen af led-30 ningsstrømmen før og under armeringssekvensen detektere den fejlbehæftede tilstand.If a defective module is located in some intermediate reinforcement stage after selection, including the state in which the detonator switch is closed, the measurement of the conductor current before and during the reinforcement sequence will detect the faulty state.

For at resumere den foreliggende opfindelse er der vist et selektivt énlederperforeringskanonsystem, hvor et antal ens tændmo-duler er forbundet med hinanden for at danne et langstrakt sæt, som 35 er egnet til nedsænkning i et brøndborehul. I sættet indgår der en styreenhed til frembringelse af energi- og tændledningssignaler til hvert af tændmodulerne, når hvert modul forbindes enkeltvis i en rækkefølge med styreenheden.To summarize the present invention, there is shown a selective single-conductor perforation cannon system in which a plurality of similar ignition modules are interconnected to form an elongated set suitable for immersion in a wellbore. The set includes a control unit for generating energy and ignition signals for each of the ignition modules when each module is connected individually in sequence to the control unit.

Hvert af tændmodulerne frembringer internt et aktivt 24 DK 168168 B1 tidsinterval, under hvilket modulet kan udvælges og armeres for at tændes af styreenheden. Det aktive tidsinterval begynder, når energi føres til modulet ved forbindelse af modulet med tændledningen. Hvert tændinterval har en første og en anden del. Under den første 5 del frembringes en særegen identifikationsimpuls i styreenheden for at indikere, at et bestemt modul blandt flerheden af moduler er forbundet med tændledningen og frembringer et aktivt tidsinterval.Each of the ignition modules internally produces an active time interval during which the module can be selected and armored to be turned on by the controller. The active time interval begins when energy is fed to the module by connecting the module with the power cord. Each ignition interval has a first and a second part. During the first part, a peculiar identification pulse is generated in the control unit to indicate that a particular module among the plurality of modules is connected to the ignition line and produces an active time interval.

På denne måde er styreenheden i stand til at bestemme, når et bestemt modul er til rådighed for udvælgelse.In this way, the controller is able to determine when a particular module is available for selection.

10 Under den anden del af modulets aktive tidsinterval kan styreenheden udvælge et modul for at tændes ved afgivelse af en udvælgelsesstyreimpuls på tændledningen. Impulser på tændledningen under den første del af det aktive tidsinterval bliver der set bort fra af modulet, da et modul kun kan udvælges og armeres under den 15 anden del af tidsintervallet.During the second part of the module's active time interval, the control unit may select a module to be turned on by the delivery of a selection control pulse on the ignition line. Pulses on the ignition line during the first part of the active time interval are ignored by the module, as a module can only be selected and reinforced during the second part of the time interval.

Når et modul er valgt, vil styreenheden afgive en følge af tre armeringssignaler for at armere modulet. Den første og anden armeringsstyreimpuls vil frembringe en strømimpulsforøgelse af tændledningsenergien med en forudbestemt amplitude for at angive 20 overfor styreenheden, om et og kun et modul reagerer på armeringsfølgen. Hvis strømforøgelsen ligger indenfor akceptable grænser, vil styreenheden derpå afgive et tredie armeringsstyresignal for at forbinde detonatoren for ladningen i modulet med tændledningen. Når modulet er armeret for tænding, kan styreenheden 14 afgive en 25 tændimpuls for at detonere ladningen, eller den kan fjerne tændled-ningsenergien for at tilbagestille alle modulerne og tillade, at udvælgelsesprocessen gentages for at vælge et andet modul.When a module is selected, the controller will output a succession of three reinforcing signals to arm the module. The first and second arming control pulses will produce a current pulse increase of the ignition line energy of a predetermined amplitude to indicate 20 to the control unit whether one and only one module responds to the arming sequence. If the current increase is within acceptable limits, the control unit will then output a third armor control signal to connect the detonator of the charge in the module to the ignition line. When the module is armed for ignition, the control unit 14 can emit a 25 ignition pulse to detonate the charge, or it can remove the ignition line energy to reset all the modules and allow the selection process to repeat to select another module.

Ved beskrivelse af opfindelsen er der henvist til den foretrukne udførelsesform. Der kan imidlertid foretages tilføjelser, 30 sletninger eller andre modifikationer, som vil ligge indenfor opfindelsens rammer. Eksempelvis er opfindelsen blevet beskrevet under henvisning til en enkelt tændledning 3, som fører både energi og styresignaler mellem styreenheden 14 og flerheden af tændmoduler 5. Det vil forstås, at fordelene ved den foreliggende opfindelse kan 35 opnås ved anvendelse af mere end én signalledning til at overføre energi og styresignaler fra styreenheden til modulerne. En enkelt ledning til at overføre styresignalerne for udvælgelse og armering separat og adskilt fra tændledningsenergien og tilbagekoblingssignalerne kan anvendes, når signalledningerne er opdelt i segment på M I · --- 26 DK 168168 B1 PATENTKRAV.In the description of the invention, reference is made to the preferred embodiment. However, additions, deletions or other modifications may be made which will be within the scope of the invention. For example, the invention has been described with reference to a single ignition line 3 which carries both energy and control signals between the control unit 14 and the plurality of ignition modules 5. It will be appreciated that the advantages of the present invention can be obtained by using more than one signal line to transmit energy and control signals from the control unit to the modules. A single wire to transmit the control signals for selection and arming separately and separately from the ignition line energy and feedback signals can be used when the signal lines are divided into segments on the M I · --- 26 DK 168168 B1 PATENT REQUIREMENT.

1. Fremgangsmåde til udvælgelse af et modul for tænding i et system til selektiv perforering med et toleder-arrangement, hvoraf 5 den ene leder udgør en tændledning (3), en tændstyreenhed (14) forbundet med tændledningen, og en række affyringsmoduler forbundet med tændledningen, idet hvert modul er indrettet til at forbinde et næste af de nævnte moduler med tændledningen, hvilken fremgangsmåde udøves af hvert modul, som derved udvælger det næste af de nævnte 10 moduler for tænding, kendetegnet ved, at en identificeringsimpuls genereres fra hvert modul til styreenheden (14), når modulet (5) er forbundet med tændledningen (3), at hvert modul afventer modtagelse af en udvælgelsesimpuls fra styreenheden, og 15 såfremt udvælge!sesimpulsen ikke modtages af modulet indenfor et aktivt tidsinterval, forbindes det næste modul med tændledningen.A method of selecting an ignition module in a selective perforation system with a two-conductor arrangement, one of which comprises an ignition line (3), an ignition control unit (14) connected to the ignition line, and a series of firing modules connected to the ignition line , each module being adapted to connect a next of said modules to the ignition line, which method is practiced by each module, thereby selecting the next of said 10 ignition modules, characterized in that an identification pulse is generated from each module to the control unit (14), when the module (5) is connected to the ignition line (3), each module awaits receipt of a selection pulse from the control unit, and 15 if the selection pulse is not received by the module within an active time interval, the next module is connected to the ignition line.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, og hvor en ladning (26) er forbundet med det nævnte modul, kendetegnet ved, at ladningen tændes, såfremt udvælgelsesimpulsen modtages af det nævnte 20 modul (5).The method of claim 1, wherein a charge (26) is connected to said module, characterized in that the charge is turned on if the selection pulse is received by said module (5).

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at der i hvert modul (5) i løbet af det aktive tidsinterval for hvert modul genereres en identifikationsimpuls, som entydigt identificerer modulerne.Method according to claim 2, characterized in that in each module (5), during the active time interval of each module, an identification pulse is identified which uniquely identifies the modules.

25 4. Fremgangsmåde ifølge krav 1,2 eller 3, kendeteg ne t ved, at forbindelsen af hvert modul (5) med tændledningen (3) omfatter følgende trin: (a) tilførsel af energi til tændledningen i form af spænding og strøm for strømforsyning af modulerne, der er forbundet med tændledningen, (b) frembringelse af et aktivt 30 tidsinterval i modulet, der sidst er forbundet med tændledningens energi, (c) styring ved afslutningen af hvert moduls aktive tidsinterval af en gennemgangsafbryder (20) for at føre tændledningens energi til det næste modul i rækken, og (d) gentagelse af trin (b) og (c), indtil modulet, der skal vælges, frembringer et aktivt 35 tidsinterval.Method according to claim 1,2 or 3, characterized in that the connection of each module (5) to the ignition line (3) comprises the following steps: (a) supply of energy to the ignition line in the form of voltage and current for power supply (b) generating an active time interval in the module last associated with the energy of the ignition line; (c) controlling at the end of each module's active time interval a through switch (20) to conduct the ignition line energy for the next module in the series, and (d) repeating steps (b) and (c) until the module to be selected produces an active time interval.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 2 eller 3, kendetegnet ved, at hvert moduls aktive tidsinterval indbefatter (a) en første del (TI), under hvilken modulet frembringer og tilfører identifikationsimpulsen til tændledningen (3), ogMethod according to claim 2 or 3, characterized in that the active time interval of each module includes (a) a first part (T1), during which the module generates and supplies the identification pulse to the ignition line (3), and

Claims

The method according to claim 2, characterized in that the generation of the identification pulse comprises generating a current increase in the ignition line, wherein the amplitude of the ignition current change is in a predetermined range.

Method according to claim 2 or 6, characterized in that the identification pulse for each module must occur within a predetermined time interval measured from the occurrence of the last identification pulse.

The method according to claim 1, characterized by the following step (a) generating an arming pulse for the active module when said module is to be armored to be turned on, and (b) connecting the detonation portion (24) of the charge (26). in the selected module for the ignition line (3) when the module is armed for ignition of the arming pulse, whereby an ignition pulse on the ignition line can detonate the selected charge.

Method according to claim 3 or 4, 20, characterized in that the generation of the identification pulse, which uniquely identifies the module, includes the generation of a predetermined number of current pulses on the ignition line (3), the time interval for generating the current pulses representing the identification pulse.

Method according to claim 9, characterized in that each module is provided with a different predetermined time base for generating the identification pulse, the time intervals of the identification pulses for the modules being different.

Method according to claim 10, characterized in that the charge (26) of the selected module (5) is connected to the ignition line (3) when the module is selected for ignition, whereby an ignition pulse on the ignition line can detonate the selected charge.

Method according to claim 11, characterized in that the connection of the charge to the ignition line (3) includes the following step (a) producing a predetermined increase in the ignition current in response to a first reinforcement control pulse, the predetermined increase of the current indicating, (b) removing the predetermined current increase in the ignition current in dependence on another arming control pulse, and (c) connecting the charge to the ignition lead in response to a third armor input control pulse generated; if the predetermined change in ignition current is within acceptable limits.

Method according to any one of the preceding claims, characterized by grounding the charge (26) in each module which was connected to, but not selected by, the control unit (14).

Method according to any one of the preceding claims, characterized by generating an energy reset in each module when each module (5) is connected to the ignition line (3) thereby initiating each active time interval.

Method according to claim 5, characterized in that the first and second parts of each active time interval are of equal length.

Method according to any one of the preceding claims, characterized in that each module (5) connected to the ignition line (3) but not selected remains connected to the ignition line in an inactive state and the modules of a 20 inactive state can be reset to sequence control by temporarily removing the energy from the ignition line.

A system for selective borehole perforation by a two-conductor arrangement, one conductor of which is an ignition line (3) for selectively detonating the charges (26) in a plurality of ignition modules with one at a time comprising (a) a control unit (14). ) operatively coupled to the modules (5) by means of the ignition line (3) which carries both energy and control signals between the control unit and the modules, and (b) a plurality of selectable ignition modules (5) vertically connected with each other to form an elongate assembly suitable for immersion in a borehole, each module containing at least one charge (26) and automatically connected one at a time to the ignition line (3) in a predetermined order to receive energy therein, characterized in that each module (5) is adapted to generate, in response to receiving energy on the ignition line, an active time interval for the module, during which the module and its charge can select is provided for ignition by means of the control unit, each module not selected for ignition during its active time interval automatically switches the ignition lead to the next module in sequence and the elongated assembly comprises the control unit (14).

System according to claim 17, characterized in that each module, depending on the reception of energy on the ignition line (3) during the active time interval, produces an identification-signal which uniquely identifies the module.

System according to claim 17 or 18, characterized in that the control unit (14) includes (a) a means (6) for detecting the amount of the supply current present on the ignition line (3), thereby detecting when a module (5) has been connected to the ignition line, (b) a means (7) for generating the control signal on the ignition line including (i) the selection control signal for selecting the module to be selected for ignition, (ii) a sequence of reinforcement control signals for connecting the charge (26) of the selected module with the ignition line, and (iii) an ignition control signal for detonating the charge in the module selected for ignition.

System according to claim 19, characterized in that the ignition line (3) in each of the ignition modules includes an input 20 (16) and an output part (22), each ignition module comprising (a) an identification signal generator (42) which is adapted to produce, depending on the reception of energy on the input portion (16) of the ignition line (3), the identification signal to the control unit indicating that a particular of the modules has been connected to the ignition line, (b) an active time interval generator (32) for the module adapted to produce, depending on the identification signal generator, the active time interval of the module, during which the module may be selected to be turned on, (c) a stop pulse detector (34) adapted to depend on the selection signal 30 on the input portion (16). ) of the ignition line (3) and of the time interval generator (32) to terminate generation of the active time interval of the module and to terminate further module selection, (d) a reinforcement circuit loop (21) adapted to, depending on the sequence of reinforcement control signals and the stop pulse detector (34), connect the charge in the module to the ignition line to thereby arm the module for ignition, and (e) a through switch (20) arranged to depend on the active time interval generator (32) of the module at the end of the module's active time interval, to connect the input part of the ignition line (3) to the output part (22), thereby passing energy to the next ignition module in the assembly.

System according to claim 18, 19 or 20, characterized in that the identification signal generator (42) comprises (a) an energy backlit circuit (30) adapted for depending on the reception of energy on the input part (16) by the ignition line generating an energy reset pulse to initiate the active time interval of the module; (b) a first load connection means adapted to produce a predetermined number of pulses on the ignition lead depending on the energy restart pulse, the time required for generating the predetermined number of pulses represents the identification signal that uniquely identifies the module.

System according to claim 17, characterized in that the ignition line in each of the ignition modules includes an input (16) 15 and an output part 22), wherein each ignition module comprises (a) an identification pulse generator (42) adapted for (b) an active time interval generator (32) for the module, 20 adapted to depend on the identification pulse generator (42), depending on the reception of energy on the input portion of the ignition line; generating the active time interval of the module during which the module may be selected to be turned on; (c) a stop pulse detector (34) adapted to depend on a selector! pulse is seen on the input portion of the ignition line and by the time interval generator (32) to terminate the generation of the active time interval of the module and to connect the charge (26) of the module to the ignition line, thereby selecting the module to be turned on and (d) a through switch (20) arranged to depend on the active time interval generator (32) of the module at the end of the module's active time interval, to connect the input portion (16) of the ignition line to the output portion (22), thereby supplying energy to the next ignition module in the assembly.

System according to claim 20 or 21, characterized in that the identification pulse generator (42) comprises (a) an energy reset circuit (30) adapted to produce an energy reset pulse depending on the reception of energy on the input part (16). to initiate the active time interval of the module, and (b) a load connection means adapted to increase the current on the ignition, whereby the current pulse increase in ignition current represents the identification pulse of the module.

System according to claim 23, characterized in that the generator of the power module (32) for the active time interval comprises (a) a clock oscillator (28) for generating a digital time base clock signal, and (b) a binary counter (35), adapted to count, depending on the stop pulse detector and the clock signal, a predetermined number of clock pulses to determine the length of the active time interval of the module 10, which counts (i) a first signal when a first portion (T1) of the time interval has elapsed, and ( ii) emits another signal when another portion (T2) of the time interval has elapsed.

System according to claim 24, characterized in that (a) the identification signal is generated during the first part of the time interval and (b) the module is enabled to receive a selection pulse during the second part of the time interval.

System according to claim 24 or 25, characterized in that the stop pulse detector (34) comprises (a) a means (37) for detecting an increase in the voltage on the input part (16) of the ignition, an increase in the voltage below the second portion of the active time interval represents the selection pulse, (b) a blocking means (41) adapted to block, depending on the detection means (37) and the module's time interval generator, the binary counter clock signals (35) and produce an on / off switch signal, if a selection pulse is detected by the detection means during the second part (T2) of the active time interval of the module, and (c) a controllable switch (21) adapted to connect, depending on the ignition switch signal, the input portion of the ignition line to the charge (26) of the ignition module .

System according to claim 26, characterized in that the stop pulse detector (34) comprises (a) a means (37) for detecting control signals on the input part of the ignition line, a control signal received during the second part (T2) of the active 35. time interval, selects the ignition module, and (b) a blocking means (41) adapted to block the clock signals to the binary counter (35), depending on the detection means and the module's time interval generator, thereby terminating additional module sequence control if a selection pulse was received under the second part 32 of the active time interval B1 (T2).

A system according to claim 27, characterized in that the sequence of reinforcement signals includes a first, second and third reinforcement control signals, and that the reinforcing circuit comprises (a) a second load connection means adapted to depend on the stop pulse detector (34) and the first and second arming signal to produce a predetermined magnitude pulse for the control unit (14) to indicate that only one module responds to the arming signals, and (b) a charge connection switch (21) 10 adapted to depend on the third arming signal and the stop pulse detector. connecting the input portion of the ignition to the charge thereby arming the ignition module.

System according to claim 26, characterized in that the stop pulse detection means (34) further includes a zener diode (43) connected between the ignition line (3) and the controllable switch (21) to prevent any voltage pulses less than a predetermined voltage in the reaching the charge (26) when the module has been selected to be turned on, the ignition pulse having a voltage amplitude greater than the predetermined voltage.

Use of the system according to any one of claims 17-29 in a borehole perforation operation, wherein (a) the ignition line (3) is applied to electrical energy having a voltage and current of sufficient size to supply the modules (5), but without sufficient energy to light a charge 25 (26), and where (b) during the active time interval of a module, a selection pulse is generated if the active module is to be selected, thereby selecting the module for ignition by means of an ignition pulse of sufficient energy. on the ignition cord to detonate a charge. 30 35