专利名称：全自动校深数控射孔仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于石油开采技术领域，涉及油井射孔施工和检测技术，是一种全自动校深数控射孔仪。
在石油开采作业时，当油井完井后需要根据现有资料校对油井的深度，在预定的深度射孔，取得油流。目前，完成此项作业时通常采用的仪器是西安石油仪器厂的SSQ-B型数控射孔取心仪，这种仪器只能完成射孔施工的一些基本功能，当井下采用咖玛计数装置测量井深时和进行射孔作业时，需要重复两次下井，费时费工，精度较差，该仪器没有高频起爆电路，不能起爆高频安全雷管，用普通工频启动雷管，安全性差。另外，对资料不能进行前期处理，其校深对图、校正值曲线、排炮、现场数据传递等均采用人工对图、手工计算，工作效率低，误差大。该仪器用多路电缆传输A、B供电电流、伽玛测量信号、接箍测量信号、高频起爆电流信号，采用DOS操作环境，作业繁杂，机柜体积大，不便移动。
本实用新型针对目前现有仪器技术状况，提供一种能够实现高频起爆、校深射孔一次完成、校深对图、排炮自动现场计算的全自动校深数控射孔仪。
本实用新型目的是由以下技术方案实现的全自动校深数控射孔仪由地面装置和井下装置两部分构成，地面装置是现有仪器改造而成，由壳体、测量点火面板、工控计算机、接口电路、显示器、键盘、绘图仪、UPS电源组成，井下装置主要由马龙头、磁定位器和HYL-160型伽玛计数器组成，地面装置增加了转换开关7和起爆电路8，起爆电路8通过转换开关7和滑环与单芯电缆1连接，单芯电缆1连接井下装置中的磁定位器3、咖玛仪4、井下电路5和射孔枪6。
本实用新型目的还可以由以下技术方案实现转换开关7是四个档位以上的组合开关。
地面装置中采用奔腾II-350工控机，母板采用计算机总线结构，I/O选用PCL830型专用接口板，A/D选用PCL812型专用接口板，工控计算机还分别与CRT显示器、键盘、鼠标、绘图仪相连接。
井下装置是由井下电路5磁定位器3、咖玛仪4和射孔枪6连接组合而成，射孔枪6可换成井下取芯枪。
转换开关7处于“磁定位”档时，工控计算机通过A/D、“磁放大”电路、转换开关7、滑环、单芯电缆1和井下的磁定位器3相连通。
当转换开关7处于“点火”档位时，工控计算机通过I/O、起爆电路8、转换开关7、滑环、单芯电缆1、马笼头2等与井下的射孔枪6相连通。
当转换开关7处于“组合”档位时，工控计算机分别通过A/D、“磁放大”电路、及I/O、“GR放大”电路和“分离”电路、转换开关7相连接，通过滑环、单芯电缆1、马笼头2和井下的磁定位器3、伽玛仪4相连接。
当转换开关7处于“取芯”挡位时，工控计算机分别通过A/D、“电阻率”电路、及I/O、换档电路与转换开关7相连接，通过滑环、单芯电缆1与井下取芯枪相连接。
起爆电路8中整流全桥B1作为高压整流，其脚B1-1通过开关K与电源相连接，脚B1-3连接R1作为限流保护，R1和B1-4脚之间接稳压管WD1-4、C1、C2构成储能电路，起爆按钮AN2、J1构成起爆控制电路。
起爆电路8变压器T1的输入端与电源相连接，输出端接整流全桥B2的脚B2-1、2，脚B2-3、4通过电阻R6、R7与继电器J1相连接，集成稳压器IC2，二极管D1与C5-8、C10连接成滤波电路。IC1和C9、C11、R11、R12连接成高频电路，IC1的脚3通过R10与三极管N1的基极相连接，三极管N1和变压器T4连接成放大电路，功放管N2和变压器T3、二极管D2、D3，电阻B5、电容C4、连接，输出端P1接井下单芯电缆1芯，P2接单芯电缆1外皮。
井下电路5由继电器J2、J3组成，由电阻RY、线圈LY、二极管DY串联成“低通滤波”通道，由电容CL、CL’并联成“高通滤波”通道，继电器的触点J3-10、11、12、J2-1、4、5组成执行点火，CL、CL’的另一端与高频雷管LG连接，由继电器的触点J3-3、8、9、J2-2、6、7组成执行测量，井下电路5的S3接电路II中的S3’，S4接S4’，电路输入端H1接单芯电缆1的缆芯，H2接单芯电缆1的外皮钢丝。
本实用新型
如下图1为本实用新型结构和原理框图；图2为本实用新型地面装置的结构图3为本实用新型起爆装置原理框图；图4为本实用新型井下装置的原理框图；图5为本实用新型起爆装置的电路图；图6为本实用新型井下装置的电路图。
本实用新型优点是1)可对射孔资料的前期处理输出为现场施工准备的数据盘，到达现场后，可将磁盘数据输人计算机，不必通过键盘输入数据，有效防止因输入错误造成误射孔。
2)、传输射孔一次校深现场自动对图计算现场自动图形对比，进行深度校正，取得油管短节准确深度，确定射孔枪顶孔深度，自动计算出油管的提放数值，将射孔枪对准目的层。计算机自动对图，提高了准确性，消除了人为造成校深误差，对图速度快，节省了大量的时间，提高施工速度。
3)、现场自动校深射孔将自然伽玛曲线数据文件、通知单数据、排炮数据输入计算机，与现场实测对比，进行深度校正。自然伽玛曲线深度校正，求取校正值渐变曲线，改变人工对图，校正值分段取值的方法。可在没有接箍数据、没有校深数据的情况下，准确的完成射孔施工。改变了射孔施工跟踪接箍定深的传统模式，从资料处理到现场施工的全过程实现了计算机自动化处理，无人工参与造成的深度误差。功效提高2.5倍。
4)、单芯电缆传输四路信号采用单芯电缆挂载射孔枪及测井仪器，并传输信号。电缆传输A、B供电电流、伽玛测量信号、接箍测量信号、高频起爆电流等四路信号，为实现现场自动校深射孔提供了技术保障，节省了费用。
5)、射前资料—现场资料一回放资料采用磁盘进行数据传递由于能够对射前、射后资料进行处理，且在数据格式上进行严格统一，实现了三个环节磁盘数据传递。方便现场施工、减少操作失误、实现自动控制、便于资料的管理。
6)、可方便的进行其他功能扩展预留扩展空间，有利于实现多功能化，只要连接相应的软件和电路插件，即可进行温度、压力、梯度、液面等项目的测量。
7)仪器体积小，可直接固定在普通测井绞车上，造价较低，功能强，适合于野外及远程施工使用。
以下结合附图详细叙述本实用新型。
全自动校深数控射孔仪是地面装置和井下装置两部分构成，地面装置是现有仪器改造而成，由图2中的壳体01、测量点火面板02、工控计算机03、显示器04、键盘05、绘图仪06、UPS电源07等组成，井下装置主要由图1中的马龙头2、磁定位器3和HYL-160型伽玛计数器4组成，地面装置增加了转换开关7和起爆电路8，起爆电路8通过转换开关7和滑环与单芯电缆1连接，单芯电缆1连接井下装置中的磁定位器3、咖玛仪4和射孔枪6。转换开关7具有6个档位。
当转换开关7处于“磁定位”档时，工控计算机通过A/D、“磁放大”电路、转换开关7、滑环、电缆和井下的磁定位器3相连通，可以实现读取井筒套管接箍的信号。
当转换开关7处于“点火”档位时，工控计算机通过I/O、“起爆器”电路、转换开关7、滑环、电缆1、马笼头2等与井下的射孔枪6相连通，可实现在计算机控制下的井下射孔点火。“起爆器”电路如图3，由高压整流、限流保护、储能电容、起爆控制依次相联接后和功率放大相连接，降压整流、滤波稳压、高频振荡、推动放大、功率放大依次相连接，功率放大和输出匹配相连接，并将点火控制信号输入到起爆控制中。
当转换开关7处于“组合”档位时，工控计算机分别通过A/D、“磁放大”电路、及I/O、“GR放大”电路和“分离”电路、转换开关7相连接，通过滑环、电缆1、马笼头2和井下的磁定位器3、伽玛仪4相连接，分离电路将从井下传来的接箍信号和地层自然伽玛信号分离，分别送入计算机。
当转换开关7处于“取芯”挡位时，工控计算机分别通过A/D、“电阻率”电路、及I/O、换档电路与转换开关7相连接，通过滑环、电缆1与井下取芯枪相连接，即将射孔枪6更换为取芯枪。
当转换开关7处于“校验”档位时，工控计算机分别和①A/D、“磁放大”电路、“校验”电路相连接；②I/O、“GR放大”电路、“分离”电路、“校验”电路相连接；③I/O、“编码器”电路、“校验”电路相连接。
当转换开关7处于空档时，和各电路均不相连接。
本实用新型图1中“深度”是表示深度探测装置，它通过“编码器”电路、I/O、和计算机相连接，将电缆在井下的位移转换为电信号，传送到计算机；“张力”是表示张力传感器，它通过A/D、和计算机相连接，使计算机接收电缆所承受的张力信号。工控计算机还分别与CRT显示器、键盘、鼠标、绘图仪相连接。“电源”与转换开关7相连接，向井下仪器供电。图1中虚线框内的“起爆器”、“转换开关7”、加玛仪4、井下电路5、射孔抢6是本实用新型增加的部分。
图4是井下仪器部分的原理框图；“控制单元”是由一组继电器J2、J3组成，它们的触点分别组成测量电路的“执行①”和“高频雷管”电路的“执行②”。
(1)“控制单元”分别与执行①”、“执行②”、“低通滤波”电路相连接。
(2)“高通滤波”电路依次和“执行②”、高频雷管相连接，执行①、低通滤波、高通滤波的输入端相连接后与电缆芯相连接。
(3)“执行①”依次与“功率放大”电路、“信号合成”电路、“GR信号”电路、“检出放大”电路、GM计数器相连接；“信号合成”电路还和“滤波放大”电路、磁定位器相连接。
(4)“低压稳压”电路分别与“检出放大”电路、“滤波放大”电路相连接；高压稳压”电路与GM计数器相连接；“执行①”与“功率放大”电路之间接点分别与“低压稳压”、“高压稳压”相连接。
以上(3)、(4)为现有技术，对应图6中的虚线框中II部分，II部分连接在S3’、S4’之间。
本实用新型实施例如下工控计算机选用奔腾11-350型计算机，将计算机和显示器CRT、键盘、鼠标、绘图仪相连接。I/O选用PCL830型专用接口板，A/D选用PCL812型专用接口板，分别与计算机相连接。
在井上部分中，将磁放大、分离与GR放大、编码器、校验、电阻率与换档等电路按现有技术制作在5块插板上。按图5电路图制作起爆器插板，整流全桥B1作为高压整流，其脚B1-1通过开关K与电源相连接，脚B1-3连接R1作为限流保护，R1和B1-4脚之间接稳压管WD1-4、C1、C2构成储能电路，起爆按钮AN2、J1构成起爆控制电路。
变压器T1的输人端与电源相连接，输出端接整流全桥B2的脚B2-1、2，构成降压整流电路，脚B2-3、4通过电阻R6、R7与继电器J1相连接，FM1为蜂鸣器，集成稳压器IC2选用LM7812，二极管D1与C5-8、C10构成滤波稳压电路。IC1选用NE555和C9、C11、R11、R12构成高频振荡电路，IC1的脚3通过R10与三极管N1的基极相连接，三极管N1选用BU805和变压器T4构成推动放大电路，功放管N2选用BU14A和变压器T3、二极管D2、D3，电阻B5、电容C4、电流表A构成功率放大电路，R13作为匹配输出电阻，输出端P1接电缆芯，P2接电缆外皮。
将制作好的插板插在电路母板上。电路母板采用计算机总线的结构形式，插板槽可以通用，可预留有插板槽。将具有6位的手动旋转开关安装在面板的适当位置上，将电源装置安放在电器柜壳体内。①将“分离”电路分别与“磁放大”、GR放大”电路通过导线相连接，②“磁放大”电路、“起爆器”电路、“电阻率”电路通过导线分别与A/D连接，③“GR放大”电路、编码器、“起爆器”电路、“换档”电路通过导线分别与I/O连接，④“校验”电路分别与“磁放大”、“GR放大”、“编码器”通过导线相连接，⑤“转换开关7”转换开关分别与“磁放大”、“分离”、“起爆器”、“校验”、“电阻率”、“换档”等电路通过导线相连接，⑥将“深度”探测器与“编码器”连接，“张力”传感器与A/D连接，直流电源与“转换开关7”转换开关连接，“转换开关7”转换开关依次与滑环、单芯电缆1相连接。滑环是由可转动的导体环和二片不动的导体片组成，动环和单芯电缆1的缆芯相连接，转换开关7、单芯电缆1的外皮和滑环的导体片相连接。形成地面装置。
马笼头2是联结电缆与井下仪器的一种装置，单芯电缆1的外皮和马笼头固定连接在一起。马笼头2依次与磁定位器3、伽玛仪4、射孔枪6通过螺纹密封联结，电缆芯穿过马笼头2的顶丝接头与井下电路5相连接，射孔枪6与伽玛仪4连接在一起。
在并下电路5中，“控制单元”由继电器J2、J3组成，“低通滤波”由电阻RY、线圈LY、二极管DY串联组成，“高通滤波”由电容CL、CL’并联组成，继电器的触点J3-10、11、12、J2-1、4、5组成执行②，CL、CL’的另一端与高频雷管LG连接，由继电器的触点J3-3、8、9、J2-2、6、7组成执行①，将现有技术的电路II中的S3接S3’，S4接S4’，电路输入端H1接单芯电缆1的缆芯，H2接单芯电缆1的外皮钢丝。
当射孔枪6、伽玛仪4等与电缆1一起下入井中时，深度探测器通过井口滑轮将电缆移动的距离(下入深度)转变成脉冲信号经编码器、A/O、送入计算机，可在CRT屏幕上显示深度数据。
电源通过转换开关7、滑环向井下仪器提供100毫安的直流电，伽玛仪4加电工作。直流供电电流经“执行①”、“高压稳压”电路加在GM计数器上，计数器开始工作，接收地层发出的自然伽玛信号，经GM计数器、检出放大电路、GR信号电路，进入信号合成电路；磁定位器通过接箍时，将接箍的信号经滤波放大电路送入信号合成电路，两种信号合成后，经功率放大电路、执行①、电缆送到地面设备中。此时若地面设备中的“转换开关7”转换开关处于“磁定位”位置上，信号经过滑环、转换开关7、磁放大电路、A/D进入计算机进行处理，可将下入深度显示在CRT显示器上。若转换开关处于“组合位”位置上，井下合成信号经过滑环、转换开关7、分离电路，经分离后分别进入磁放大电路、A/D和GR放大电路、I/O然后再进入计算机进行处理。信号经计算机处理后在CTR显示屏上可显示出深度测量曲线，并可自动实施测量曲线与标准曲线深度校正，根据校正结果确定射孔枪位置。
当需要进行井下射孔时，使“转换开关7”转换开关处于点火位置，工控计算机将点火信号经I/O送入起爆器电路。形成高频点火电流经转换开关7、滑环和电缆送入井下仪器，高频点火电流经高频滤波电路、执行②、引爆高频雷管进行井下射孔。
当需要进行井下取芯时，使“转换开关7”转换开关处于取芯位，此时下入井内的仪器连接取芯枪，取代射孔枪。计算机根据电阻率电路提供的井下的电阻率信号，确定取芯层位，再通过I/O、换档电路，向取芯枪发出取芯信号。
当需要检验仪器本身是否正常时，使“转换开关7”转换开关处于校验位，校验板电路发出模拟井下信号，与计算机中的标准曲线进行对比，以检查仪器的工作状态。
权利要求1.全自动校深数控射孔仪由地面装置和井下装置两部分构成，地面装置是现有仪器改造而成，由壳体、测量点火面板、工控计算机、接口电路、显示器、键盘、绘图仪、UPS电源组成，井下装置主要由马龙头、磁定位器和伽玛计数器组成，其特征在于地面装置增加了转换开关(7)和起爆电路(8)，起爆电路(8)通过转换开关(7)和滑环与单芯电缆(1)连接，单芯电缆(1)连接井下装置中的磁定位仪(3)、咖玛仪(4)、井下电路(5)和射孔枪(6)。
2.根据权利要求1所述的全自动校深数控射孔仪，其特征在于转换开关(7)是四个档位以上的组合开关。
3.根据权利要求1所述的全自动校深数控射孔仪，其特征在于地面装置中采用奔腾II-350工控机，母板采用计算机总线结构，I/O选用PCL830型专用接口板，A/D选用PCL812型专用接口板，工控计算机还分别与CRT显示器、键盘、鼠标、绘图仪相连接。
4.根据权利要求1所述的全自动校深数控射孔仪，其特征在于井下装置是由井下电路(5)、磁定位仪(3)、咖玛仪(4)和射孔枪(6)连接组合而成，射孔枪(6)可换成井下取芯枪。
5.根据权利要求1或者2所述的全自动校深数控射孔仪，其特征在于转换开关(7)处于“磁定位”档时，工控计算机通过A/D、“磁放大”电路、转换开关(7)、滑环、单芯电缆(1)和井下的磁定位器(3)相连通。
6.根据权利要求1或者2所述的全自动校深数控射孔仪，其特征在于当转换开关(7)处于“点火”档位时，工控计算机通过I/O、起爆电路(8)、转换开关(7)、滑环、单芯电缆(1)、马笼头(2)等与井下的射孔枪(6)相连通。
7.根据权利要求1或者2所述的全自动校深数控射孔仪，其特征在于当转换开关(7)处于“组合”档位时，工控计算机分别通过A/D、“磁放大”电路、及I/O、“GR放大”电路和“分离”电路、转换开关(7)相连接，通过滑环、单芯电缆(1)、马笼头(2)和井下的磁定位仪(3)、伽玛仪(4)相连接。
8.根据权利要求1或者2所述的全自动校深数控射孔仪，其特征在于当转换开关(7)处于“取芯”挡位时，工控计算机分别通过A/D、“电阻率”电路、及I/O、换档电路与转换开关(7)相连接，通过滑环、单芯电缆(1)与井下取芯枪相连接。
9.根据权利要求1所述的全自动校深数控射孔仪，其特征在于起爆电路(8)中整流全桥B1作为高压整流，其脚B1-1通过开关K与电源相连接，脚B1-3连接R1作为限流保护，R1和B1-4脚之间接稳压管WD1-4、C1、C2构成储能电路，起爆按钮AN2、J1构成起爆控制电路。
10.根据权利要求1或者9所述的全自动校深数控射孔仪，其特征在于起爆电路(8)变压器T1的输入端与电源相连接，输出端接整流全桥B2的脚B2-1、2，脚B2-3、4通过电阻R6、R7与继电器J1相连接，集成稳压器IC2，二极管D1与C5-8、C10连接成滤波电路。IC1和C9、C11、R11、R12连接成高频电路，IC1的脚3通过R10与三极管N1的基极相连接，三极管N1和变压器T4连接成放大电路，功放管N2和变压器T3、二极管D2、D3，电阻B5、电容C4、连接，输出端P1接井下单芯电缆(1)芯，P2接单芯电缆(1)外皮钢丝。
11.根据权利要求1或者4所述的全自动校深数控射孔仪，其特征在于井下电路(5)由继电器J2、J3组成，由电阻RY、线圈LY、二极管DY串联成“低通滤波”通道，由电容CL、CL’并联成“高通滤波”通道，继电器的触点J3-10、11、12、J2-1、4、5组成执行点火，CL、CL’的另一端与高频雷管LG连接，由继电器的触点J3-3、8、9、J2-2、6、7组成执行测量，
12.根据权利要求1或者4所述的全自动校深数控射孔仪，其特征在于井下电路(5)的S3接电路II中的S3’，S4接S4’，电路输入端H1接单芯电缆1的缆芯，H2接单芯电缆(1)的外皮钢丝。
专利摘要本实用新型是油井射孔施工和检测技术的全自动校深数控射孔仪,是现有仪器的改造,由壳体、测量点火面板、工控计算机、显示器、井下装置组成,地面装置增加了转换开关和起爆电路,起爆电路通过转换开关和滑环与单芯电缆连接,单芯电缆连接井下装置中的磁定位器、咖玛仪、井下电路和射孔枪。优点是:能够实现高频起爆、校深射孔一次完成、校深对图、排炮自动现场计算,节省时间,提高施工速度,无人为误差,功效提高2.5倍,仪器体积小,可装在普通测井车上,造价低,适合野外施工。
文档编号G05D3/12GK2443145SQ0023422
公开日2001年8月15日 申请日期2000年4月27日 优先权日2000年4月27日
发明者曹云安, 粱光磊, 文浩, 王雅雄, 张双林 申请人:华北石油管理局井下作业公司