一种用于油井射孔的多级压力编码起爆装置的制造方法
【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的装置。
【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的装置，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]一种用于油井射孔的多级压力编码起爆的装置，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、U10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Ul O漏极连接端为输出端OUT I，U9源极与Ul I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OUT 1、0UT2输出正或负极性电压，起爆射孔弹。
[0019]所述温度传感器采用热电偶、热敏电阻或辐射式温度传感器。
[0020]有益效果
[0021]本发明提出的一种用于油井射孔的多级压力编码起爆的装置，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设置温度后，开始起爆信号(启动压力命令、压力编码命令)识别，单片机系统将接收到的压力信号与预存设定的启动压力命令进行比较，当在井下检测到压力信号和设置的预定启动压力命令符合时，完成启动压力命令识别，接下来，单片机系统将后续接收到的压力信号与预存设定的压力编码命令进行比较，将接收到的压力信号与预先设定的正编码命令、负编码命令进行比较，当在井下检测到压力信号和设置的预定正编码命令符合时，向做功电路发出正做功命令，控制做功电路输出正极性电压，起爆射孔弹，实现一级射孔枪起爆，同样原理可实现负起爆射孔，就这样使用两套不同压力编码命令控制做功电路导通，通过控制电源正负极性切换，配合压力转换装置，实现由下而上正负交替起爆，完成多层分级射孔作业，实现的高安全可控起爆。
[0022]当在井下控制电路检测到压力信号和设置的预定启动压力命令与编码命令相同时，向做功电路发出做功命令，控制做功电路起爆射孔弹，实现的可靠起爆。同时，压力起爆采用启动压力命令与压力编码命令数据，可以提高抗干扰的能力，实现可控起爆。
【附图说明】
[0023]图1:本发明的用于油井射孔的多级压力编码起爆的装置
[0024]图2:本发明装置中的做功电路原理图
【具体实施方式】
[0025]现结合实施例、附图对本发明作进一步描述:
[0026]附图1为本发明的用于油井射孔的多级压力编码起爆方法的装置的原理框图，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。其中所述做功电路包括U8、U9、U10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/0端口连接。
[0027]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OUT 1、0UT2输出正或负极性电压，起爆射孔弹。
[0028]所述的压力传感器，用于采集油气井下的压力信号，并将采集到的压力信号传输到信号调理电路中；
[0029]所述的温度传感器，用于采集油气井下的温度信号，并将采集到的温度信号传输到信号调理电路中；温度检测的方法很多，有不同类型的传感器可供选择，比较常见的有热电偶、热敏电阻、辐射式测温等多种方法。在选择温度传感器时，要综合考虑如下几个因素:温度测量范围、测量精度、响应时间、稳定性、线性度和灵敏度等。除此之外，考虑到油气井下仪器的特殊工作环境以及对仪器体积大小等的诸多限制，在选择时尽可能选择体积小巧、温度测量范围较宽、功耗较低的传感器。为进一步减小体积，本发明使用的温度传感器应选择输出为电压信号的传感器，来简化温度信号调理电路的复杂程度。
[0030]所述的信号调理电路，用于接收输入到其内部的压力信号或者温度信号，并对接收到的压力信号和温度信号分别进行滤波和放大，并将放大后的压力信号和温度信号输入到单片机系统中；
[0031]所述的单片机系统，用于接收上位机发送的温度开关、起爆信号信息，将接收到的温度开关、起爆信号信息，按照约定格式及地址写入单片机里，形成预设的温度开关、起爆信号，并接收经信号调理电路放大后的压力信号和温度信号，根据温度开关设置对温度进行判断，当温度值达到或超过温度开关设置值时，开始起爆信号(启动压力命令、压力编码命令)识别，单片机系统将接收到的压力信号与预存设定的启动压力命令进行比较，当在井下检测到压力信号和设置的预定启动压力命令符合时，完成启动压力命令识别，接下来，单片机系统将后续接收到的压力信号与预存设定的压力编码命令进行比较，将接收到的压力信号与预先设定的正编码命令、负编码命令进行比较，当在井下检测到压力信号和设置的预定正编码命令符合时，向做功电路发出正做功命令，控制做功电路输出正极性电压，起爆射孔弹，实现一