一種用于油井射孔的多級壓力編碼起爆方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油領(lǐng)域的自動控制技術(shù)，涉及一種用于油井射孔的多級壓力編碼起爆方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油領(lǐng)域，石油作為重要的自然資源，在我國經(jīng)濟社會發(fā)展過程中占據(jù)著舉足輕重的地位。改革開放以來，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，對自然資源特別是石油的依賴日益顯現(xiàn)。我國是個石油匱乏的國家，每年一半以上的需求都需要進口，而與此相對應的是，我國的石油儀器研制在全世界范圍內(nèi)也處于比較落后的水平，加大先進石油儀器的研制，提高采油效率，獲得更高的產(chǎn)量，是擺在我國石油儀器工作者面前非常迫切的問題。
[0003]在石油的開采中，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擋，油層中的石油不會自動流出。所以，通常在固井完成后，需要將射孔槍下到預定的巖層進行射孔作業(yè)。所謂的射孔，就是使用專門的射孔槍，將套管和水泥環(huán)射開，使套管內(nèi)與油層之間建立起一條通道，確保石油能夠順利從產(chǎn)油層流出。一條清潔無污染的通道，為后續(xù)壓裂等操作創(chuàng)造了良好的條件，也是使油井獲得最大產(chǎn)能的重要保證。
[0004]然而在射孔作業(yè)過程中，射孔彈引爆產(chǎn)生的巨大沖擊力常造成射孔槍的斷裂及相關(guān)測井儀器的破壞。不僅如此，射孔槍能否正確可靠的引爆往往關(guān)系著射孔作業(yè)人員的生命財產(chǎn)安全。射孔作業(yè)通常在距地面數(shù)千米以上的位置，儀器在工作時受到高溫高壓以及很多不確定因素的干擾，存在誤引爆的可能。因此射孔工藝是否合理，對油井的產(chǎn)量及開采的安全，起著至關(guān)重要的作用。
[0005]射孔槍的正確引爆是射孔技術(shù)中的一個重要的環(huán)節(jié)?？煽康囊夹g(shù)不僅能夠提高下井一次爆破的成功率，節(jié)約人力物力成本，更是對生產(chǎn)作業(yè)人員安全的可靠保證。隨著油田開采進入中后期，為了能夠獲得高效的產(chǎn)能，簡單的單級射孔引爆技術(shù)已經(jīng)不能適應大規(guī)模生產(chǎn)的要求。而進行多級射孔作業(yè)，須保證每級射孔槍的可靠引爆，成為石油開采研究中的一個熱門課題。
[0006]國內(nèi)外使用的射孔槍及次級以下射孔槍的
[0007]目前國內(nèi)外現(xiàn)有的多級起爆技術(shù)是采用多種起爆器相配合的工作方式，引爆方法有以下幾種::
[0008]方式1:投棒起爆器和壓力起爆器結(jié)合；
[0009]方式2:投棒起爆器和壓力延時起爆器結(jié)合；
[0010]方式3:普通壓力起爆器和壓力延時起爆器結(jié)合；
[0011]方式I雖然可以實現(xiàn)多級起爆，但是當油井為大斜度井、水平井時，無法進行施工，且不能用于測試聯(lián)座、帶栗射孔等射孔工藝。
[0012]方式2是基于方式I的基礎(chǔ)上，利用壓力延時起爆器，避免了氣井、高地層壓力帶來的作業(yè)風險。根據(jù)不同的井深可以采用不同延時時間的延時起爆器。這種方式同樣不能用于大斜度井、水平井的施工，也無法進行于測試聯(lián)座、帶栗射孔等射孔工藝。
[0013]方式3的起爆方式，幾乎適用于所有井況，所以是使用最多、應用最為廣泛的方式，但延時起爆器下到井中后，由于延時時間固定，無法改變起爆延時時間；當需要多個延時條件時，需增加延時起爆器的數(shù)量，增加了設(shè)備體積、復雜度和成本；無法實現(xiàn)井下工作環(huán)境(工作壓力、環(huán)境溫度等參數(shù))的監(jiān)測。
[0014]此外，上述方式點火過程中，都采用單一壓力值激發(fā)實施起爆，由于井下環(huán)境的多變性及壓力檢測方法過于簡單，造成壓力檢測的不準確，易出現(xiàn)誤起爆，造成工程事故、工期延誤和財產(chǎn)損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]要解決的技術(shù)問題
[0016]為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種用于油井射孔的多級壓力編碼起爆方法及裝置，提供了一種安全性高、可控的多級壓力編碼做功裝置及方法，實現(xiàn)遠程無線控制起爆，提高下井過程中的安全性，并實現(xiàn)一次下井完成多層位射孔作業(yè)。
[0017]技術(shù)方案
[0018]—種用于油井射孔的多級壓力編碼起爆方法，其特征在于步驟如下:
[0019]步驟1:溫度傳感器和壓力傳感器自井上向井下運動過程中采集井下環(huán)境溫度信號和井下壓力信號，當采集溫度電壓值大于Ut時，進行壓力信號識別；t為信號采集間隔；
[0020]所述Ut為設(shè)定的溫度開關(guān)電壓，設(shè)定數(shù)值低于射孔層位的環(huán)境溫度的電壓；
[0021]步驟2、壓力判斷:當U1+1-U1SUH (Upn-U1)彡U1，則啟動壓力識別成功，進行步驟3 ;若不滿足上述條件，判斷為干擾信號，則繼續(xù)對下一個采集到的壓力數(shù)據(jù)進行啟動壓力判別，不斷重復這個過程，直到啟動壓力識別成功，開始靜壓力測量，其中η = 2，3，...，60 ；
[0022]其中:U1為對應7兆帕壓力的電壓數(shù)值，U1ST1時刻采集到壓力信號電壓，{i e {O, + 00 }}；
[0023]步驟3、靜壓力測量:在啟動壓力識別成功后，延時3分鐘的泄壓時間，然后保持壓力采集間隔不變，連續(xù)采集60個壓力值，對60個壓力值求平均值為靜壓力值U2 ;
[0024]步驟4、壓力編碼識別:保持壓力采集間隔不變繼續(xù)進行壓力信號采集，
[0025]正起爆編碼命令的識別:
[0026]當某時刻采集到電壓為U2+U:，且其后采集到的連續(xù)59個電壓值也為U2+U:，判斷起爆方式為正起爆，完成正起爆第一條命令判斷；
[0027]所述U1= 0.5伏，為第一條正起爆編碼電壓，I = 1，2，…，60;
[0028]若其后某時刻采集到電壓為U2+U:，且其后采集到的連續(xù)59個電壓值為112+?，完成正起爆編碼命令的識別；
[0029]所述Uj= I伏，為第二條正起爆編碼電壓，J= 1，2，…，60;
[0030]負起爆編碼命令的識別:
[0031]當某時刻采集到電壓為U2+UM伏，且其后采集到的連續(xù)59個電壓值為U2+UM伏，判斷起爆方式為正起爆，完成負起爆第一條命令判斷；
[0032]所述Um= I伏，為第一條負起爆編碼電壓，M= 1，2，…，60;
[0033]若其后某時刻采集到電壓為1]2+仏伏，且其后采集到的連續(xù)59個電壓值為U2+Un伏，完成負起爆編碼命令的識別；
[0034]所述Un= 0.5伏，為第二條負起爆編碼電壓，N= 1，2，…，60;
[0035]當正起爆編碼命令的識別完成時，單片機與開關(guān)電路KA、KB、KC、KD的四個管腳電位分別為:KA、KC同為低電平，KB, KC全為高電平時，OUTl與電池正極導通，0UT2與電池負極導通，實現(xiàn)正極性導通，啟動起爆射孔彈的指令；
[0036]當負起爆編碼命令的識別完成，單片機與開關(guān)電路KA、KB、KC、KD的四個管腳電位分別為:KA、KC同為高電平，KB, KC全為低電平時，OUTl與電池負極導通，0UT2與電池正極導通，實現(xiàn)負極性導通，啟動起爆射孔彈的指令。
[0037]—種實現(xiàn)所述用于油井射孔的多級壓力編碼起爆方法的裝置，其特征在于包括壓力傳感器、溫度傳感器、信號調(diào)理電路、單片機、供電電路、外部儲存器、做功電路和通訊電路；所述的做功電路包括U8、U9、UlO和Ull四個場效應管，四個場效應管以源極與漏極相連形成橋型連接，U8源極與UlO漏極連接端為輸出端OUTl，U9源極與Ull漏極連接端為輸出端0UT2，四個場效應管的柵極KA、KB、KC、KD分別與單片機I/O端口連接；單片機通過通訊電路與上位機連接，接收上位機發(fā)送的壓力編碼命令，將接收到的壓力編碼命令，按照約定格式及地址寫入單片機EEPROM內(nèi)，形成預定編碼命令；壓力傳感器和溫度傳感器置于油氣井內(nèi)，采集的油氣井下的壓力信號和溫度信號傳輸至信號調(diào)理電路中，信號調(diào)理電路對接收到的壓力信號和溫度信號分別進行濾波和放大后輸入到單片機中；單片機將壓力信號和溫度信號與存儲在單片機EEPROM內(nèi)的預定編碼命令進行比較，若壓力信號與預定編碼命令相符合，單片機系統(tǒng)根據(jù)正或負起爆編碼命令，控制與做功電路KA、KB、KC、KD相連單片機管腳的電位，做功電路輸出端0UT1、0UT2輸出正或負極性電壓，起爆射孔彈。
[0038]有益效果
[0039]本發(fā)明提出的一種用于油井射孔的多級壓力編碼起爆方法及裝置，通過設(shè)置壓力傳感器、溫度傳感器以及單片機系統(tǒng)，壓力傳感器和溫度傳感器實時檢測油氣井射孔層位的壓力和溫度信號，并將采集到的壓力信號和溫度信號經(jīng)放大后發(fā)送到單片機系統(tǒng)中，單片機系統(tǒng)將接收到的溫度信號與溫度開關(guān)所設(shè)置溫度進行比較，達到或超過度開關(guān)所