专利名称：电控压裂开关的控制电路及控制电控压裂开关的方法
技术领域：
本发明涉及ー种电控压裂开关的电控部分。
背景技术：
随着勘探向深层、疑难层延伸，油田勘探新发现油藏特征日趋多样化、复杂化，措施难度进一步加大，对压裂エ艺的要求也越来越高。针对部分低渗薄互层类油藏，油水井层多、跨距大、物性差异大，随着地层压カ的下降，油田层间矛盾越来越制约油藏纵向动用平衡。为缓解层间矛盾，提高最终采收率，必须加强低压低渗油层改造，控制高压高渗油层改造規模，以期能改善剖面动用状况的目的。传统压裂エ艺采用多层合压或填砂(打水泥塞或下桥塞)压裂，若进行常规的多层合压，由于多油层油井层间渗透率差异大，地层的破裂压カ差别也很大，井段又长，裂缝·便在物性较好或渗透率较高的油层中延伸，此类储层首先得到较大程度的改造、采出程度较高，而低渗透油层难以被压开，产能不能释放出来，影响压裂效果。若进行填砂(打水泥塞或下桥塞)压裂，先用石英砂(桥塞)保护下部油层，封隔器保护上部油层，然后对目的层位进行改造，通过这种方法由下而上ー层ー层处理目的层，其施工周期长，エ序复杂，费用高，而且施工后冲砂(或钻塞)还有可能对油层产生二次污染。目前最常见的分层压裂方法是投球分压、填砂(或桥塞)分压。分层压裂施工吋，首先将分层压裂管柱下入井内，然后向油管内投入钢球，分层压裂管柱如图4所示。投球分压最大的不足是在压裂时投球控制不准，其投球的数量、投球速度、施工排量要求很严格，因此施工技术难度大，在一定的压カ下难以控制需重点改造的层位，分层效果并不十分理想。填砂(或桥塞)分压施工周期长，作业工作量大，费用高，且易造成二次污染。
发明内容
本发明的目的是针对传统机械式压裂在投球时存在的先压下层后压上层的顺序问题，提供ー种电控压裂开关的控制电路及控制电控压裂开关的方法。电控压裂开关的控制电路，它包括无线发射装置、无线接收装置、PCI单片机控制电路、电机控制电路和电机，所述无线接收装置接收无线发射装置发射的无线信号；无线接收装置的信号输出端连接PCI单片机控制电路的信号输入端，PCI单片机控制电路的信号输出端连接电机控制电路的信号输入端，电机控制电路的信号输出端连接电机的信号输入端。基于上述电控压裂开关的控制电路的控制电控压裂开关的方法，实现方法为步骤一、将无线发射装置放在钢球内，该无线发射装置始终发射携帯有控制压裂开关的代码和压裂开关状态的无线信号，该无线信号由五位ニ进制代码组成，包括压裂开关的代码和动作状态；将无线接收装置安装在电控压裂开关中；步骤ニ、当无线接收装置检测到无线发射装置发射出的无线信号时，证明此时钢球位于电控压裂开关的附近，执行步骤三；
步骤三、无线接收装置将接收到的无线信号输出给电机控制电路，由电机控制电路根据接收到的无线信号中的压裂开关的代码判断该无线信号是否为该电控压裂开关的开关信号；若是，则执行步骤四，若否，则结束；步骤四、电机控制电路解析所述接收到的无线信号中的动作状态，若所述动作状态为开启信号，贝1J输出电机正传信号给电机，电控压裂开关开启；否则，输出电机反传信号给电机，电控压裂开关关闭；当电流超限吋，电机停转，结束。本发明工作原理如下本发明是在现有投球分压的基础之上増加了无线发射装置I和无线接收装置2，控制电控压裂开关的无线信号是通过无线接收装置2传递给电控压裂开关的，将携带有无线发射装置I的钢球投递到管道中，进而实现了当钢球经过电控压裂开关时，两者进行通信，从而实现了控制信号的传递，解决了传统机械式压裂在投球时存在的先压下层后压上层的顺序问题。控制信号经过通信控制接收转换器产生电机的控制信号，继而实现电机的·正反转。电机正反转带动先导阀开启与闭合，最终实现了控制主阀的开启与闭合。本发明的优点电控压裂开关采用同一直径的钢球通过无线通信技术控制开关的开启或关闭，从而减小了投球的难度，同时也可避免由于投球不准而造成的堵塞现象的产生。由于电控压裂开关采用无线通信技术来控制开关的开启或关闭，通过一次投球实现任意目的层的电控压裂开关的开启或关闭，不存在原有技术由于原理而造成的先压下层后压上层的顺序问题，可以按照设计的需求实现任意顺序的压裂施工。
图I是本发明的电控压裂开关的电控电路结构示意图；图2是控制电控压裂开关的方法流程图；图3是电控压裂开关的整体机械图，图中I为位于钢球内的无线发射装置，2为位于电控压裂开关中的无线接收装置；图4是分层压裂管柱结构示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一下面结合图I和图3说明本实施方式,本实施方式所述的ー种电控压裂开关的控制电路，它包括无线发射装置I、无线接收装置2、PCI单片机控制电路3、电机控制电路4和电机5，所述无线接收装置2接收无线发射装置I发射的无线信号；无线接收装置2的信号输出端连接PCI单片机控制电路3的信号输入端，PCI单片机控制电路3的信号输出端连接电机控制电路4的信号输入端，电机控制电路4的信号输出端连接电机5的信号输入端。
具体实施方式
ニ 下面结合图I和图3说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一的无线发射装置I和无线接收装置2的进ー步说明，本实施方式所述的无线发射装置I和无线接收装置2是采用nRF905单片无线收发器实现的。
具体实施方式
三下面结合图I说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一的电机控制电路4的进ー步说明，本实施方式所述的电机控制电路4是采用L6205芯片实现的。
具体实施方式
四下面结合图2和3说明本实施方式，本实施方式为ー种电控压裂开关的控制电路及控制电控压裂开关的方法，实现方法为步骤一、将无线发射装置I放在钢球内，该无线发射装置I始终发射携帯有控制压裂开关的代码和压裂开关状态的无线信号，该无线信号由五位ニ进制代码组成，包括压裂开关的代码和动作状态；将无线接收装置2安装在电控压裂开关中；步骤ニ、当无线接收装置2检测到无线发射装置I发射出的无线信号吋，证明此时钢球位于电控压裂开关的附近，执行步骤三；步骤三、无线接收装置2将接收到的无线信号输出给电机控制电路4，由电机控制电路4根据接收到的无线信号中的压裂开关的代码判断该无线信号是否为该电控压裂开关的开关信号；若是，则执行步骤四，若否，则结束；步骤四、电机控制电路4解析所述接收到的无线信号中的动作状态，若所述动作状态为开启信号，贝1J输出电机正传信号给电机，电控压裂开关开启；否则，输出电机反传信·号给电机，电控压裂开关关闭；当电流超限吋，电机停转，结束。
具体实施方式
五下面结合图2和3说明本实施方式，本实施方式是对实施方式四的进ー步说明，本实施方式所述的压裂开关的代码是由四位ニ进制代码表示；压裂开关动作状态由“ 0 ”和“ I”表示，“ 0 ”代表压裂开关关闭，“ I ”代表压裂开关打开。
具体实施方式
六，下面结合图I至图3说明本实施方式，本实施方式为本发明的一个具体实施例，本实施方式所述的电控压裂开关的控制电路中的无线接收装置2和无线发射装置I选定的是nRF905单片无线收发器，其工作电压为I. 9-3. 6V，32个引脚QFN封装(5_X5mm)，工作于433/868/915MHz3个ISM频道。nRF905单片无线收发器工作由ー个完全集成的频率调制器，ー个带解调器的接收器，一个功率放大器，一个晶体震荡器和ー个调节器组成。电机控制电路4采用ST公司的L6205芯片。其工作电压为8-52V，输出峰值电流5.6A。结合已有的硬件方案进行修改，完成电机的驱动电路设计。单片机选用技术成熟度高的PIC单片机，其工作电压为5V。电机5选用普通的直流电机。结合实际情况，主阀的运动对电机的运动精度没有要求，仅仅实现开启与闭合功能，故无需对电机做特殊要求。电控压裂开关中的电源为无线接收装置2、PCI单片机控制电路3、电机控制电路4供电，则需合理选择电源类型及其电压。根据实际情况，暂定12V蓄电池为上述耗能部件供电。基于上述电控压裂开关的控制电路的控制电控压裂开关的方法中的控制电控压裂开关的无线信号是通过无线接收装置2传递给电控压裂开关的，将携带有无线发射装置I的钢球投递到管道中，当钢球经过电控压裂开关时，两者进行通信，从而实现了控制信号的传递。将无线发射装置I放在钢球内，上面携帯有需要控制的开关的代码和开关的状态信号。该信号由五位ニ进制代码组成，主要由两部分組成。第一部分为开关代码，第二部分为开关动作状态。开关的代码由四位ニ进制代码表示，如“ 0001”代表第一个开关，“1111”代表第十五个开关，若需要控制的开关数目增多，只需要增加此部分ニ进制代码的位数即可。开关动作状态由“0”和“I”表示，“0”代表开关关闭，“I”代表开关打开。常态下，开关处于关闭状态。当将携带信号的钢球投入管柱内以后，信号发射装置I 一直向外发射它所携帯的控制信号，当钢球经过电控压裂开关时，位于电控压裂开关中的无线接收装置接收到钢球中携帯的控制信号，经过解调，变换成开关动作的代码，从而是实现开关的开启和关闭。代码指令如表I所示。表I开关及其代码指令
开关代码开关状态信号代码Kl开00001
Kl关00000
K2开00011
K2关00010·
K3开00101
K3关00100本实施方式所述电控压裂开关的整体机械电控示意图如图3所示钢球中携帯ー个无线发射装置，将天线置于钢球的壳体之外，以防止信号屏蔽，安装好天线，并进行防水密封的处理。本发明不局限于上述实施方式，还可以是上述各实施方式中所述技术特征的合理组合。
权利要求
1.电控压裂开关的控制电路，其特征在于它包括无线发射装置(I)、无线接收装置(2)、PCI单片机控制电路(3)、电机控制电路⑷和电机(5)，所述无线接收装置⑵接收无线发射装置(I)发射的无线信号；无线接收装置(2)的信号输出端连接PCI单片机控制电路⑶的信号输入端，PCI单片机控制电路(3)的信号输出端连接电机控制电路⑷的信号输入端，电机控制电路(4)的信号输出端连接电机(5)的信号输入端。
2.根据权利要求I所述的电控压裂开关的控制电路，其特征在于所述的无线发射装置(I)和无线接收装置(2)是采用nRF905单片无线收发器实现的。
3.根据权利要求I所述的电控压裂开关的控制电路，其特征在于所述的电机控制电路(4)是采用L6205芯片实现的。
4.基于权利要求I所述的电控压裂开关的控制电路的控制电控压裂开关的方法，其特征在于实现方法为 步骤一、将无线发射装置(I)放在钢球内，该无线发射装置(I)始终发射携带有控制压裂开关的代码和压裂开关状态的无线信号，该无线信号由五位二进制代码组成，包括压裂开关的代码和动作状态；将无线接收装置(2)安装在电控压裂开关中； 步骤二、当无线接收装置(2)检测到无线发射装置(I)发射出的无线信号时，证明此时钢球位于电控压裂开关的附近，执行步骤三； 步骤三、无线接收装置(2)将接收到的无线信号输出给电机控制电路(4)，由电机控制电路(4)根据接收到的无线信号中的压裂开关的代码判断该无线信号是否为该电控压裂开关的开关信号；若是，则执行步骤四，若否，则结束； 步骤四、电机控制电路(4)解析所述接收到的无线信号中的动作状态，若所述动作状态为开启信号，贝1J输出电机正传信号给电机，电控压裂开关开启；否则，输出电机反传信号给电机，电控压裂开关关闭；当电流超限时，电机停转，结束。
5.根据权利要求4所述的基于电控压裂开关的控制电路的控制电控压裂开关的方法，其特征在于压裂开关的代码由四位二进制代码表示；压裂开关动作状态由“0”和“I”表示，“ 0 ”代表压裂开关关闭，“ I ”代表压裂开关打开。
全文摘要
电控压裂开关的控制电路及控制电控压裂开关的方法，涉及一种电控压裂开关的电控部分。目的是为了解决传统压裂过程中对投球无法控制的问题。它包括无线发射装置、无线接收装置、PCI单片机、电机控制芯片和电机，所述无线接收装置接收无线发射装置发射的无线信号；无线接收装置的信号输出端连接PCI单片机的信号输入端，PCI单片机的信号输出端连接电机控制芯片的信号输入端，电机控制芯片的信号输出端连接电机的信号输入端。将控制信号装在钢球内，控制信号经过通信控制接收转换器产生电机的控制信号，继而实现电机的正反转。电机正反转带动先导阀开启与闭合，最终实现主阀的开启与闭合。
文档编号G05B19/042GK102789183SQ20121030921
公开日2012年11月21日 申请日期2012年8月28日 优先权日2012年8月28日
发明者刘旭, 宋文平, 张广玉, 李天龙, 李隆球, 王武义 申请人:哈尔滨工业大学