[实用新型]直流分级射孔系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于油气井勘探开发领域的分级射孔系统，具体涉及一种可双向通信的电子选发式分级射孔系统。

背景技术

水平井分段射孔压裂改造技术是目前国际上的先进技术，代表着采油、采气工艺技术的发展方向。所谓分段射孔压裂技术，就是在采用分级射孔技术将一个水平段的多个层位进行分次射孔后，通过一次压裂施工同时压开几个水平段油层，压裂完一段，再重复进行下一段的分层射孔、压裂。

现有技术中，通常一次下井只能完成一个层位的射孔，然后上井为第二次射孔做准备，整个操作过程复杂，效率低。

发明内容

本实用新型所要解决的问题是提供一种一次下井可以完成数个层位射孔作业的直流分级射孔系统。

解决上述问题的技术方案：所提供的直流分级射孔系统，包括上位机、地面控制仪和多个串联的井下电子开关，所述上位机与地面控制仪通过串口进行信息通信，所述地面控制仪与井下电子开关通过电缆进行双向通信；

所述地面控制仪包括主控板和程控电源；所述主控板与上位机连接。

所述井下电子开关包括MCU控制单元、发码解码单元、供电开关控制电路和雷管开关控制电路；所述MCU控制单元、发码解码单元和供电开关控制电路依次与主控板串联连接，所述雷管开关控制电路与供电开关控制电路并联连接。

上述主控板包括MCU微控制器芯片、上位机通信接口模块、电压电流采样模块、发码电路模块、解码电路模块、外围控制电路模块和程控电源模块；所述上位机通信接口模块、电压电流采样模块、发码电路模块、解码电路模块和都设置在外围控制电路模块都设置在MCU微控制器芯片上。

上述地面控制仪与井下电子开关通过ST编码进行双向通信。

上述MCU微控制器芯片为C8051F040。

上述上位机通信接口模块采用RS-232接口。

上述程控电源采用Ametek的XG300-2.8型。

上述井下电子开关采用耐高温材质并进行灌封。

本实用新型的优点：

本实用新型只需要一次下井就可以完成数个层位射孔作业的直流分级射孔系统；设备简单，操作简便，效率高。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图2是本发明地面控制仪的原理框图；

图3是本发明井下电子开关的原理框图；

图4是本发明在实际作业时的工作流程图。

具体实施方式

本实用新型的原理框图如图1所示，直流分级射孔系统包括：地面控制仪、井下电子开关(可以是任意多个)上位机。

地面控制仪与井下电子通过单芯电缆进行连接，采用ST编码进行双向通信；上位机通过USB-232接口与地面控制仪进行通信；系统的通信电压根据电缆阻抗的不同进行选择计算；系统的工作电压(起爆电压)根据电缆阻抗、雷管阻抗和雷管激发电流的不同进行选择计算。

如图1和图2，地面控制仪包括主控板和程控电源两个单元模块，微控制器单元、外围控制电路、电流电压采样以及发码解码电路都是包含在主控板中；井下电子开关是和雷管一并装配到相应的射孔枪中。

如图1，第1级枪是指下井射孔枪串最底部的一支射孔枪，往上依次是第2级，第3级，依次类推；图1中第1级到第3级井下电子开关的ID地址分别为500C、500B、500A；在分级射孔作业中，首先起爆第1级射孔枪，依次是第2级，第3级，直流分级射孔系统支持跳过某支枪，直接起爆下一级，比如可以直接起爆第3级，但是第3级起爆后，第1和第2级枪将失效，不能被起爆，因为给第1级和第2级枪的供电线已经在第3级枪中被炸毁。

如图3，井下电子开关主要包括MCU及发码解码单元、供电开关控制电路和雷管开关控制电路；井下电子开关的缆芯入口端连接缆芯或上面射孔枪中的井下电子开关的缆芯出，井下电子开关的缆芯出口端连接下面射孔枪中的井下电子开关的缆芯入，若是最底部的一支枪，缆芯出口端悬空即可，雷管线连接雷管的一支脚线，雷管的另一支脚线连接地线；图3中雷管开关是一支开关，实际电路中为了确保可靠性与安全性，采用两道开关串联组合。

以要起爆第1级射孔枪为例，本直流分级射孔系统操作流程如下：