一种用于油气井多级射孔起爆器的正负电压变换电路的制作方法

本实用新型属于油气田井下勘探及开采设备技术领域，涉及一种用于油气井多级射孔起爆器的正负电压变换电路。

背景技术：

在油气井的开采中，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，为油气的开采提供一条清洁无污染的通道。而在油管传输射孔时，不可避免的要遇到过夹层的问题。传统的方式是采用夹层枪，但这种方式容易出现断爆，导致射孔失败的事故，解决这一问题的方法是采用多级射孔起爆技术。

可靠的射孔引爆技术对油气井的产量及开采的安全，都起着至关重要的作用，因而，在进行多级射孔作业时，保证每级射孔枪的依次可靠起爆，是多级射孔起爆技术的关键研究问题。

现有的多级射孔起爆技术主要有基于单一值压力检测的起爆方式和基于相似度原理的多级压力起爆方式。

基于单一值压力检测的方式包括投棒起爆器和压力起爆器结合、投棒起爆器和压力延时起爆器结合，以及普通压力起爆器和压力延时起爆器结合。在这些方式的点火起爆过程中，由于井下环境的多变性及压力检测方法过于简单，易出现压力检测不准确的现象，造成误起爆的工程事故。

基于相似度原理的多级压力起爆方式，解决了单一值压力检测易误起爆的问题，提高了起爆的准确率。该方案采用四个场效应管形成桥型连接，由一套电源供电组成做功电路(电压变换电路)，使用两套不同的压力编码命令控制做功电路导通，切换输出正、负极性电压，实现由下而上正负交替起爆。

通常，射孔起爆作业在距地面数千米以上的位置，起爆装置处于高温高压的工作环境中，而环境温度与功率器件工作的稳定性与老化速度是息息相关的。而且高温环境下，电源的使用频率越高，其因工作过程转化的热量越多，会加速电源电量的降低，电源电量的降低势必会降低起爆的准确率。而且高温环境下，电源的使用频率越高，也将引起电源寿命的加速下降。因此，一套电源供电的全桥电压变换电路，会因电源及功率器件在高温下的工作稳定性差及老化速度过快，给起爆设备的可靠性工作带来安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种用于油气井多级射孔起爆器的正负电压变换电路，解决了现有技术中存在的在高温工作条件下，电压变换电路电源及功率元件的工作稳定性引起的起爆装置可靠性降低的问题。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种用于油气井多级射孔起爆器的正负电压变换电路，包括正电压变换电路和负电压变换电路；

正电压变换电路由电源和功率开关组成，电源的正极连接功率开关的源极，电源的负极连接电路输出端的B端口，功率开关的漏极连接电路输出端的A端口；

负电压变换电路由电源和功率开关组成，电源的正极连接功率开关的源极，电源的负极连接电路输出端的A端口，功率开关的漏极连接电路输出端的B端口。

所述的正电压变换电路的电源两端分别并联有正电压变换电路的电源电压监控和稳压电源，负电压变换电路的电源两端并联负电压变换电路的电源电压监控；驱动电路分别与正电压变换电路的功率开关和负电压变换电路的功率开关的栅极连接；稳压电源、正电压变换电路的电源电压监控、驱动电路和负电压变换电路的电源电压监控均与数字控制器信号连接；数字控制器的AD采样管脚分别与温度传感器和压力传感器连接，数字控制器的串口通信管脚与通信接口连接；数字控制器另与存储器连接。

所述的正电压变换电路的电源电压监控和负电压变换电路的电源电压监控分别监控正电压变换电路的电源和负电压变换电路的电源的工作情况，正电压变换电路的电源通过稳压电源为数字控制器提供工作电源。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型提供的用于油气井多级射孔起爆器的正负电压变换电路，通过增加电压变换电路的电源和减少功率开关器件，提高整个起爆电路在高温工作环境下的工作可靠性和使用寿命。通过采用两套电源分别提供正、负电压，减少单个电源在起爆过程中的使用频率，降低单个电源在起爆过程中的发热量，以此延长单个电源在井下高温环境下的使用寿命和提高其工作稳定性。采用两个单开关电路实现正、负电压输出，减少电压变换电路中功率开关器件的使用量，以此减少起爆电路中功率器件的损耗，降低因高温环境下功率器件的因素造成整个起爆设备工作不稳定的概率。

附图说明

图1是本实用新型的提供的用于油气井多级射孔起爆器的正负电压变换电路的系统电路连接框图。

图中，1.正负电压变换电路，2.正电压变换电路，3.负电压变换电路，4.正电压变换电路的电源，5.负电压变换电路的电源，6.正电压变换电路的功率开关，7.负电压变换电路的功率开关，8.输出端，9.稳压电源，10.正电压变换电路的电源电压监控，11.驱动电路，12.负电压变换电路的电源电压监控，13.数字控制器，14.温度传感器，15.压力传感器，16.通信接口，17.存储器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

本实用新型的用于油气井多级射孔起爆器的正负电压变换电路，如图1所示，包括正电压变换电路2和负电压变换电路3；正电压变换电路2由电源4和功率开关6组成，电源4的正极连接功率开关6的源极，电源4的负极连接电路输出端8的B端口，功率开关6的漏极连接电路输出端8的A端口；负电压变换电路3由电源5和功率开关7组成，电源5的正极连接功率开关7的源极，电源5的负极连接电路输出端8的A端口，功率开关7的漏极连接电路输出端8的B端口。

进一步地，电源4两端分别并联有电源电压监控10和稳压电源9，电源5两端并联电源电压监控12。稳压电源9、电源电压监控10、驱动电路11和电源电压监控12均与数字控制器13信号连接。数字控制器13的AD采样管脚分别与温度传感器14和压力传感器15连接，数字控制器13的串口通信管脚与通信接口16连接；数字控制器13另与存储器17连接。驱动电路11分别与功率开关6和功率开关7的栅极连接。

该正负电压变换电路应用于整个系统时的工作原理：

电源电压监控10和12分别监控正负电压变换电路的电源4和电源5的工作情况，电源4通过稳压电源9为数字控制器13提供工作电源。数字控制器13通过通信接口接收上位机发送的压力编码命令，形成正负起爆预定编码命令，写入存储器17；数字控制器13将温度传感器14、压力传感器15采集的温度信号和压力信号与预定编码命令进行比较，根据相似度判断方式，进行正负起爆信号判断，发出正、负起爆命令。驱动电路11根据正起爆命令，驱动功率开关6导通，电路输出端8输出正极性电压，起爆射孔枪。驱动电路11根据负起爆命令，驱动功率开关7导通，电路输出端8输出负极性电压，起爆射孔枪。

本实用新型提供的用于油气井多级射孔起爆器的正负电压变换电路，其中的油气井多级射孔起爆器为基于压力的油气井多级射孔起爆器，该正负电压变换电路正是应用到基于压力的油气井多级射孔起爆器上，该正负电压变换电路，解决了现有技术中存在的在高温工作条件下，电压变换电路电源及功率元件的工作稳定性引起的起爆装置可靠性降低的问题。

本实用新型提供的用于油气井多级射孔起爆器的正负电压变换电路，通过增加电压变换电路的电源和减少功率开关器件，提高整个起爆电路在高温工作环境下的工作可靠性和使用寿命。通过采用两套电源分别提供正、负电压，减少单个电源在起爆过程中的使用频率，降低单个电源在起爆过程中的发热量，以此延长单个电源在井下高温环境下的使用寿命和提高其工作稳定性。采用两个单开关电路实现正、负电压输出，减少电压变换电路中功率开关器件的使用量，以此减少起爆电路中功率器件的损耗，降低因高温环境下功率器件的因素造成整个起爆设备工作不稳定的概率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。