一种用于油井射孔的多级压力编码起爆方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于石油领域的自动控制技术，涉及一种用于油井射孔的多级压力编码起爆方法及装置。
【背景技术】
[0002]在石油领域，石油作为重要的自然资源，在我国经济社会发展过程中占据着举足轻重的地位。改革开放以来，随着我国经济建设的快速发展，对自然资源特别是石油的依赖日益显现。我国是个石油匮乏的国家，每年一半以上的需求都需要进口，而与此相对应的是，我国的石油仪器研制在全世界范围内也处于比较落后的水平，加大先进石油仪器的研制，提高采油效率，获得更高的产量，是摆在我国石油仪器工作者面前非常迫切的问题。
[0003]在石油的开采中，新的油井打好以后，需要下放套管、固井。由于套管及水泥的阻挡，油层中的石油不会自动流出。所以，通常在固井完成后，需要将射孔枪下到预定的岩层进行射孔作业。所谓的射孔，就是使用专门的射孔枪，将套管和水泥环射开，使套管内与油层之间建立起一条通道，确保石油能够顺利从产油层流出。一条清洁无污染的通道，为后续压裂等操作创造了良好的条件，也是使油井获得最大产能的重要保证。
[0004]然而在射孔作业过程中，射孔弹引爆产生的巨大冲击力常造成射孔枪的断裂及相关测井仪器的破坏。不仅如此，射孔枪能否正确可靠的引爆往往关系着射孔作业人员的生命财产安全。射孔作业通常在距地面数千米以上的位置，仪器在工作时受到高温高压以及很多不确定因素的干扰，存在误引爆的可能。因此射孔工艺是否合理，对油井的产量及开采的安全，起着至关重要的作用。
[0005]射孔枪的正确引爆是射孔技术中的一个重要的环节。可靠的引爆技术不仅能够提高下井一次爆破的成功率，节约人力物力成本，更是对生产作业人员安全的可靠保证。随着油田开采进入中后期，为了能够获得高效的产能，简单的单级射孔引爆技术已经不能适应大规模生产的要求。而进行多级射孔作业，须保证每级射孔枪的可靠引爆，成为石油开采研究中的一个热门课题。
[0006]国内外使用的射孔枪及次级以下射孔枪的
[0007]目前国内外现有的多级起爆技术是采用多种起爆器相配合的工作方式，引爆方法有以下几种::
[0008]方式1:投棒起爆器和压力起爆器结合；
[0009]方式2:投棒起爆器和压力延时起爆器结合；
[0010]方式3:普通压力起爆器和压力延时起爆器结合；
[0011]方式I虽然可以实现多级起爆，但是当油井为大斜度井、水平井时，无法进行施工，且不能用于测试联座、带栗射孔等射孔工艺。
[0012]方式2是基于方式I的基础上，利用压力延时起爆器，避免了气井、高地层压力带来的作业风险。根据不同的井深可以采用不同延时时间的延时起爆器。这种方式同样不能用于大斜度井、水平井的施工，也无法进行于测试联座、带栗射孔等射孔工艺。
[0013]方式3的起爆方式，几乎适用于所有井况，所以是使用最多、应用最为广泛的方式，但延时起爆器下到井中后，由于延时时间固定，无法改变起爆延时时间；当需要多个延时条件时，需增加延时起爆器的数量，增加了设备体积、复杂度和成本；无法实现井下工作环境(工作压力、环境温度等参数)的监测。
[0014]此外，上述方式点火过程中，都采用单一压力值激发实施起爆，由于井下环境的多变性及压力检测方法过于简单，造成压力检测的不准确，易出现误起爆，造成工程事故、工期延误和财产损失。
【发明内容】
[0015]要解决的技术问题
[0016]为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种用于油井射孔的多级压力编码起爆方法及装置，提供了一种安全性高、可控的多级压力编码做功装置及方法，实现远程无线控制起爆，提高下井过程中的安全性，并实现一次下井完成多层位射孔作业。
[0017]技术方案
[0018]—种用于油井射孔的多级压力编码起爆方法，其特征在于步骤如下:
[0019]步骤1:温度传感器和压力传感器自井上向井下运动过程中采集井下环境温度信号和井下压力信号，当采集温度电压值大于Ut时，进行压力信号识别；t为信号采集间隔；
[0020]所述Ut为设定的温度开关电压，设定数值低于射孔层位的环境温度的电压；
[0021]步骤2、压力判断:当U1+1-U1SUH (Upn-U1)彡U1，则启动压力识别成功，进行步骤3 ;若不满足上述条件，判断为干扰信号，则继续对下一个采集到的压力数据进行启动压力判别，不断重复这个过程，直到启动压力识别成功，开始静压力测量，其中η = 2，3，...，60 ；
[0022]其中:U1为对应7兆帕压力的电压数值，U1ST1时刻采集到压力信号电压，{i e {O, + 00 }}；
[0023]步骤3、静压力测量:在启动压力识别成功后，延时3分钟的泄压时间，然后保持压力采集间隔不变，连续采集60个压力值，对60个压力值求平均值为静压力值U2 ;
[0024]步骤4、压力编码识别:保持压力采集间隔不变继续进行压力信号采集，
[0025]正起爆编码命令的识别:
[0026]当某时刻采集到电压为U2+U:，且其后采集到的连续59个电压值也为U2+U:，判断起爆方式为正起爆，完成正起爆第一条命令判断；
[0027]所述U1= 0.5伏，为第一条正起爆编码电压，I = 1，2，…，60;
[0028]若其后某时刻采集到电压为U2+U:，且其后采集到的连续59个电压值为112+?，完成正起爆编码命令的识别；
[0029]所述Uj= I伏，为第二条正起爆编码电压，J= 1，2，…，60;
[0030]负起爆编码命令的识别:
[0031]当某时刻采集到电压为U2+UM伏，且其后采集到的连续59个电压值为U2+UM伏，判断起爆方式为正起爆，完成负起爆第一条命令判断；
[0032]所述Um= I伏，为第一条负起爆编码电压，M= 1，2，…，60;
[0033]若其后某时刻采集到电压为1]2+仏伏，且其后采集到的连续59个电压值为U2+Un伏，完成负起爆编码命令的识别；
[0034]所述Un= 0.5伏，为第二条负起爆编码电压，N= 1，2，…，60;
[0035]当正起爆编码命令的识别完成时，单片机与开关电路KA、KB、KC、KD的四个管脚电位分别为:KA、KC同为低电平，KB, KC全为高电平时，OUTl与电池正极导通，0UT2与电池负极导通，实现正极性导通，启动起爆射孔弹的指令；
[0036]当负起爆编码命令的识别完成，单片机与开关电路KA、KB、KC、KD的四个管脚电位分别为:KA、KC同为高电平，KB, KC全为低电平时，OUTl与电池负极导通，0UT2与电池正极导通，实现负极性导通，启动起爆射孔弹的指令。
[0037]—种实现所述用于油井射孔的多级压力编码起爆方法的装置，其特征在于包括压力传感器、温度传感器、信号调理电路、单片机、供电电路、外部储存器、做功电路和通讯电路；所述的做功电路包括U8、U9、UlO和Ull四个场效应管，四个场效应管以源极与漏极相连形成桥型连接，U8源极与UlO漏极连接端为输出端OUTl，U9源极与Ull漏极连接端为输出端0UT2，四个场效应管的栅极KA、KB、KC、KD分别与单片机I/O端口连接；单片机通过通讯电路与上位机连接，接收上位机发送的压力编码命令，将接收到的压力编码命令，按照约定格式及地址写入单片机EEPROM内，形成预定编码命令；压力传感器和温度传感器置于油气井内，采集的油气井下的压力信号和温度信号传输至信号调理电路中，信号调理电路对接收到的压力信号和温度信号分别进行滤波和放大后输入到单片机中；单片机将压力信号和温度信号与存储在单片机EEPROM内的预定编码命令进行比较，若压力信号与预定编码命令相符合，单片机系统根据正或负起爆编码命令，控制与做功电路KA、KB、KC、KD相连单片机管脚的电位，做功电路输出端0UT1、0UT2输出正或负极性电压，起爆射孔弹。
[0038]有益效果
[0039]本发明提出的一种用于油井射孔的多级压力编码起爆方法及装置，通过设置压力传感器、温度传感器以及单片机系统，压力传感器和温度传感器实时检测油气井射孔层位的压力和温度信号，并将采集到的压力信号和温度信号经放大后发送到单片机系统中，单片机系统将接收到的温度信号与温度开关所设置温度进行比较，达到或超过度开关所