申请/专利权人：物华能源科技有限公司

申请日：2018-07-16

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN108729889B

主分类号：E21B43/119

分类号：E21B43/119;E21B43/1185

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2024.03.19#著录事项变更;2018.11.27#实质审查的生效;2018.11.02#公开

摘要：本发明公开了精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置，包括接箍、本体、电池外筒和电机座；电池外筒安装在本体内，电池外筒内放有电池，其开口端设有电池盖板，电池外筒上固定有装有行程开关的行程开关支座，行程开关上方安装有压力开关，电池外筒与安装有线路板的电路骨架连接，电路骨架与电机座上的电机盖板相连，电机放于电机座中，线路板与电机相连，电机轴与定向器相连，接箍内设有绝缘套筒，绝缘套筒两端放有触帽，两个触帽之间装有弹簧，每个触帽前端装有绝缘护帽，绝缘套筒两端通过绝缘护帽固定在接箍上，本体前端安装有插针，行程开关的开关线与插针一端相连，接箍与本体连接，插针另一端与接箍的触帽导通。该装置实现精准定方位。

主权项：1.精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置，其特征在于，包括接箍1、本体2、电池外筒5和电机座8；电池外筒5安装在本体2内，电池外筒5内放置有电池，其开口端设置有电池盖板4，电池外筒5上固定有行程开关支座3，行程开关支座3上固定有行程开关，行程开关上方安装有压力开关，电池外筒5与安装有线路板的电路骨架6连接，电路骨架6与电机盖板7相连，电机盖板7安装在电机座8上，电机放于电机座8中，线路板与电机相连，电机轴与定向器10相连，压帽9与电机座8通过螺纹连接后，将定向器固定在本体2上，接箍1内设置有绝缘套筒14，绝缘套筒14两端中均放置有触帽13，两个触帽13之间安装有弹簧，每个触帽13前端安装有绝缘护帽，绝缘套筒14两端通过绝缘护帽固定在接箍1上，本体2前端安装有插针11，将行程开关的开关线从本体线孔中抽出然后与插针11一端相连，接箍1与本体2通过螺纹连接，插针11另一端与接箍1的触帽13导通；所述的本体2侧端距离密封端面30mm处开有压力开关孔，压力开关孔中安装有用于与行程开关接通的压力开关；所述的压力开关包括压力开关触头16、压力开关管帽17、弹簧18、压力开关触尾19和氟胶圈20；氟胶圈20套装于压力开关触头16上，压力开关管帽17通过螺纹连接压力开关触头16和压力开关触尾19，并将弹簧固定在压力开关触头16和压力开关触尾19之间；所述的线路板包括向上无线发送接收电路、向上无线编解码电路、控制器、向下无线编解码电路、向下无线发送接收电路、电机驱动器和电池管理模块；所述的控制器上交互连接有向上无线编解码电路和向下无线编解码电路，向上无线编解码电路上交互连接有向上无线发送接收电路，向下无线编解码电路上连接有向下无线发送接收电路，控制器上连接有电机驱动器，电机驱动器上连接有高温电机，控制器还与定向器上的重力传感器相连，电池管理模块和高温电池相连，电池管理模块分别与向上无线发送接收电路、向上无线编解码电路、控制器、向下无线编解码电路、向下无线发送接收电路和电机驱动器相连，向其供电。

全文数据：精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置技术领域[0001]本发明属于油田开采领域，主要涉及精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置。背景技术[0002]目前我国的大部分油田都到了油井开采的中后期，用常规技术难于开采的剩余油与薄层油的开采问题逐渐显现。为解决上述问题，各种新型射孔技术近年来层出不穷，如定方位射孔、超深穿透射孔、复合射孔等，虽然这些射孔方式能在一定程度上改善射孔效果，但是还不能满足精细化射孔工艺要求，存在一些问题。为了解决上述射孔技术的问题，目前又有人研宄出了一种可调整射孔弹射孔方向和角度的一体化定射角定方位射孔器，来满足射孔弹沿目的层方向射孔的精细化射孔工艺要求。但是该技术中的定向精度为±10°以内，且在井斜小于20°的井况中使用时，且必须使用外定向结构，通过在井口旋转管柱的方式调整枪串方位，劳动强度较大，操作复杂。且原有定方位技术管串下到预定位置后无法对管串方位实时测量与控制，且精度也不是很高。发明内容[0003]本发明为了解决上述技术问题，提供了精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置，该装置具有方位测量准确、实时控制、安装操作方便、不受施工场地限制、施工效果佳和安全性能好等特点。[0004]本发明是通过以下技术方案来实现：[0005]精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置，包括接箍、本体、电池外筒和电机座；电池外筒安装在本体内，电池外筒内放置有电池，其开口端设置有电池盖板，电池外筒上固定有行程开关支座，行程开关支座上固定有行程开关，行程开关上方安装有压力开关，电池外筒与安装有线路板的电路骨架连接，电路骨架与电机盖板相连，电机盖板安装在电机座上，电机放于电机座中，线路板与电机相连，电机轴与定向器相连，压帽与电机座通过螺纹连接后，将定向器固定在本体上，接箍内设置有绝缘套筒，绝缘套筒两端中均放置有触帽，两个触帽之间安装有弹簧，每个触帽前端安装有绝缘护帽，绝缘套筒两端通过绝缘护帽固定在接箍上，本体前端安装有插针，将行程开关的开关线从本体线孔中抽出然后与插针一端相连，接箍与本体通过螺纹连接，插针另一端与接箍的触帽导通。[0006]所述的本体侧端距离密封端面30mm处开有压力开关孔，压力开关孔中安装有用于与行程开关接通的压力开关。[0007]所述的压力开关包括压力开关触头、压力开关管帽、弹簧、压力开关触尾和氟胶圈；氟胶圈套装于压力开关触头上，压力开关管帽通过螺纹连接压力开关触头和压力开关触尾，并将弹簧固定在压力开关触头和压力开关触尾之间。[0008]线路板，用于接受精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置发出的指令，处理指令，测量方位-控制电机旋转定方位-引爆雷管。[0009]所述的接箍与本体通过螺纹连接时，螺纹连接过程中，压缩弹簧实现插针、触帽与弹簧导通。[0010]定向器上安装有重力传感器。[0011]所述的线路板包括向上无线发送接收电路、向上无线编解码电路、控制器、向下无线编解码电路、向下无线发送接收电路、电机驱动器和电池管理模块;所述的控制器上交互连接有向上无线编解码电路和向下无线编解码电路，向上无线编解码电路上交互连接有向上无线发送接收电路，向下无线编解码电路上连接有向下无线发送接收电路，控制器上连接有电机驱动器，电机驱动器上连接有高温电机，控制器还与定向器上的重力传感器相连，电池管理模块和高温电池相连，电池管理模块分别与向上无线发送接收电路、向上无线编解码电路、控制器、向下无线编解码电路、向下无线发送接收电路和电机驱动器相连，向其供电。[0012]与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：[0013]本发明提供的精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置，其与精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置之间的通讯，实现地面实时对每一只射孔枪的方位测量和精准调校，并控制雷管引爆完成射孔作业。定方位精度为±1°，提高传统定方位技术的精度的同时，解决原有定方位技术管串下到预定位置后无法对管串方位实时测量与控制，提高原定方位技术的技术水平。科技含量与智能化程度高，提高可靠性和施工效率，扩大此类产品使用范围。[0014]本发明提供的精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置，通过控制电机旋转弹架，实现精准定方位。该装置具有方位测量准确、实时控制、安装操作方便、不受施工场地限制、施工效果佳和安全性能好等特点。附图说明[0015]图1为本发明提供的精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置结构示意图；[0016]图2a为本发明提供的精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置中的本体的主视结构示意图；[0017]图2b为本发明提供的精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置中的本体的A-A剖视结构示意图；[0018]图3为本发明提供的精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置中的压力开关结构示意图；[0019]图4a为本发明提供的精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置中的定向器的主视结构示意图；[0020]图4b为本发明提供的精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置中的定向器的俯视结构示意图；[0021]图4c为本发明提供的精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置中的定向器的右视结构示意图；[0022]图4d为本发明提供的精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置中的定向器的剖视结构不意图；[0023]图5为电路板的电路框图。[0024]其中，1为接箍、2为本体、3为行程开关支座、4为电池盖板、5为电池外筒、6为电路骨架、7为电机盖板、8为电机座、9为压帽、10为定向器、11为插针、12为绝缘护帽、13为触帽、14为绝缘套筒、I6为压力开关触头、17为压力开关管帽、18为弹簧、19为压力开关触尾、20为氟胶圈。具体实施方式[0025]下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。[0026]参见图1-图5,精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置，包括接箍1、本体2、行程开关支座3、电池盖板4、电池外筒5、电路骨架6、电机盖板7、电机座8、压帽9、定向器10、插针11、绝缘护帽12、触帽13和绝缘套筒14;电池外筒5安装在本体2内，电池外筒5内放置有电池，其开口端设置有电池盖板4,电池外筒5上固定有行程开关支座3,行程开关支座3上固定有行程开关，行程开关上方安装有压力开关，电池外筒5与安装有线路板的电路骨架6连接，电路骨架6与电机盖板7相连，电机盖板7安装在电机座8上，电机放于电机座8中，线路板与电机相连，电机轴与定向器10相连，压帽9与电机座8通过螺纹连接后，将定向器固定在本体2上，接箍1内设置有绝缘套筒14,绝缘套筒14两端中均放置有触帽13,两个触帽13之间安装有弹簧，每个触帽I3前端安装有绝缘护帽12,绝缘套筒14两端通过绝缘护帽固定在接箍1上，本体2前端安装有插针11，将行程开关的开关线从本体线孔中抽出然后与插针^一端相连，接箍1与本体2通过螺纹连接，插针11另一端与接箍1的触帽13导通，定向器上安装有重力传感器。线路板，用于接受精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置发出的指令，处理指令，通过测量定向器10上安装的重力传感器测量方位，根据测量结果控制电机旋转定方位，方位测量达到预定位置后，引爆雷管。[0027]如图5所示，所述的线路板包括向上无线发送接收电路、向上无线编解码电路、控制器、向下无线编解码电路、向下无线发送接收电路、电机驱动器和电池管理模块;所述的控制器上交互连接有向上无线编解码电路和向下无线编解码电路，向上无线编解码电路上交互连接有向上无线发送接收电路，向下无线编解码电路上连接有向下无线发送接收电路，控制器上连接有电机驱动器，电机驱动器上连接有高温电机，控制器还与定向器上的重力传感器相连，电池管理模块和高温电池相连，电池管理模块分别与向上无线发送接收电路、向上无线编解码电路、控制器、向下无线编解码电路、向下无线发送接收电路和电机驱动器相连，向其供电。[0028]具体的，线路板中各个电路的作用：1•高温电池:主要是给整个枪间测控起爆装置供电。[0029]2.电池管理模块：[0030]主要功能是提供+5V和+1W供整个整个枪间测控起爆装置工作和对电池的工作状况进行监测。[0031]3.向上无线发送接收电路:主要由线圈和衔铁组成，功能是用来发送和接收电磁波信号，完成和上端的枪头测控装置或者枪间测控起爆装置的通信。[0032]4.向上无线编解码电路:主要由FPGA组成。功能是通过FPGA实行对从向上无线发送接收电路上接收的信号进行解码和实现对控制器发送到向上无线发送接收电路上的数据进行编码。目的是使通过无线通信的单通道和控制器通信的双通道可以相互转换。[0033]5•控制器:选用MICROCHIP单片机。功能：主要完成对整个智能遥传的通信，管理和控制。[0034]6•向下无线编解码电路:主要由FPGA组成。功能是通过FPGA实行对从向下无线发送接收电路上接收的信号进行解码和实现对控制器发送到向下无线发送接收电路上的数据进行编码。目的是使通过无线通信的单通道和控制器通信的双通道可以相互转换。t〇〇35]7.向下无线发送接收电路:主要由线圈和衔铁组成，功能是用来发送和接收电磁波信号，完成和枪间短接的通信。[0036]8•重力传感器:采用重力倾角加速度传感器完成对当前弹架角度的测量。[0037]9•电机驱动器:单片机通过测控电机驱动器完成对高温电机的旋转控制。[0038]10•高温电机:主要要作用是控制射孔枪弹架的旋转调节。耐温指标为125°C。[0039]其中，如图2a-2b所示，本体2侧端距离密封端面30mm处开有压力开关孔，压力开关孔中安装有用于与行程开关接通的压力开关。如图3所示。所述的压力开关包括压力开关触头ie、压力开关管帽17、弹簧1S、压力开关触尾19和氟胶圈20;氟胶圈20套装于压力开关触头16上，压力开关管帽17通过螺纹连接压力开关触头16和压力开关触尾19,并将弹簧固定在压力开关触头16和压力开关触尾19之间。所述的接箍1与本体2通过螺纹连接时，螺纹连接过程中，压缩弹簧实现插针11、触帽13与弹簧导通。当精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置随管串下放过程中，随着静液压力的作用，压力开关压缩弹簧，使压力开关触尾，打开行程开关3,接通通讯电路。[0040]如图1所示，将电池放于电池外筒5内，并用电池盖板4固定，将行程开关支座3固定在电池外筒5上，电路骨架6与电池外筒5连接，将电机放于电机座8中，用电机盖板7固定，并将连接好的两部分放入本体内，同时将行程开关的开关线从本体线孔中抽出然后与插针11相连。将定向器10与电机轴相连，压帽9与电机座8通过螺纹连接，将定向器固定在本体2上。插针11的一端穿过本体2与行程开关的导线连接，并固定在本体上。两个触帽13中间安放弹簧，放于绝缘套筒14中，绝缘套筒14两端通过螺纹与绝缘护帽12连接，固定在接箍1上，接箍1与本体2通过螺纹连接，螺纹连接过程中，压缩弹簧实现插针11、触帽13与弹簧导通。[0041]本体2侧端距离密封端面30mm处放有压力开关，当精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置随管串下放过程中，随着静液压力的作用，压力开关压缩弹簧，使压力开关触尾，打开行程开关3，接通通讯电路。[0042]下管串的过程中，弹架通过配重自定方位，定向器上安装有重力传感器，管串下放到位置后，地面通过重力传感器数据测量弹架方位，根据测量数据结果，控制电机旋转定方位。如图4所示，定向器上距离中心孔7.5圓处为铣处平台，在平台上有两个M3螺钉孔，用于固定重力传感器和引爆雷管的芯片，引爆雷管的芯片有两个引爆线，从导引槽通过与雷管连接，定向器的引斜部分与射孔器弹架上扶正管的方位键连接，实现控制弹架功能。[0043]本发明的工作原理为：[0044]精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置连接在两支射孔器之间，与精准全方位控制无线级联通讯枪头测控装置共同连接为精准定方位射孔管串，每个精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置本体侧端距离密封端面30mm处开安放有压力开关，当精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置随管串下放过程中，随着静液压力的作用，压力开关压缩弹簧，使压力开关触尾，打开行程开关，接通电路。[0045]精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置中的线路骨架上安装有线路板，用于与精准全方位控制无线级联通讯枪头测控装置进行级联无线通讯。待精准定方位射孔管串下放至目的层，精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置的向上无线发送接收电路接收到精准全方位控制无线级联通讯枪头测控装置发出的方位测量指令后，经向上无线编解码电路解码后送入控制器，控制器控制向下无线编解码电路重新编码，通过向下无线发送接收电路向下一级精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置转发方位测量指令;转发指令后向下无线发送接收电路切换为接收信号模式，同时通过测量定向器上安装的重力传感器测量方位，并将测量结果送入控制器;待接收到下一级精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置反馈的方位测量结果后，经向下无线编解码电路解码后送入控制器，控制器控制将全部射孔器方位测量信息送入向上无线编解码电路编码，通过向上无线发送接收电路向精准全方位控制无线级联通讯枪头测控装置转发方位测量结果，发送后向上无线发送接收电路重新切换为接收指令模式；[0046]当向上无线发送接收电路接收到精准全方位控制无线级联通讯枪头测控装置发送的方位调整指令后，通过向上无线编解码电路解码后送入控制器，控制器控制向下无线编解码电路重新编码，通过向下无线发送接收电路向下一级精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置转发方位调整指令;同时，按方位调整指令控制电机旋转定方位，达到预定位置后，延时特定时间后引爆雷管。[0047]精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置与射孔器连接，连接为精准定方位射孔管串，每个精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置本体侧端距离密封端面30mm处开安放有压力开关，当精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置随管串下放过程中，随着静液压力的作用，压力开关压缩弹簧，使压力开关触尾，打开行程开关，接通通讯电路。[0048]每个精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置线路骨架上安装有线路板，用于接受精准全方位控制无线级联通讯枪头测控装置发出的指令，待精准定方位射孔管串下放至目的层，精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置接受精准全方位控制无线级联通讯枪头测控装置发出的指令，先通过测量定向器上安装的重力传感器测量方位，再根据测量结果控制电机旋转定方位，方位测量达到预定位置后，引爆雷管。[0049]本发明通过通讯技术实现精准全方位控制无线级联通讯枪头测控装置与精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置之间的通讯，精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置与精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置之间的通讯，实现地面实时对每一只射孔枪的方位测量和精准调校，并控制雷管引爆完成射孔作业。定方位精度为±1°，提高传统定方位技术的精度的同时，解决原有定方位技术管串下到预定位置后无法对管串方位实时测量与控制，提高原定方位技术的技术水平。科技含量与智能化程度高，提高可靠性和施工效率，扩大此类产品使用范围。[0050]该装置利用无线通讯技术，接收精准全方位控制无线级联通讯枪头测控装置发出的指令，根据指令，测量定向器的方位，线路板根据测量结果，控制电机旋转定方位，测量方位达到指定位置，线路板发出起爆命令，引爆雷管。在精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置中的本体侧端距离密封端面30mm处安放由压力开关，当精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置随管串下放过程中，随着静液压力的作用，压力开关压缩弹簧，使压力开关触尾，打开行程开关，接通通讯电路，确保下放过程中误起爆事件发生。[0051]本发明提供的精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置，通过控制电机旋转弹架，实现精准定方位。该装置具有方位测量准确、实时控制、安装操作方便、不受施工场地限制、施工效果佳和安全性能好等特点。[0052]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。~

权利要求：1.精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置，其特征在于，包括接箍（1、本体2、电池外筒⑸和电机座8;电池外筒⑸安装在本体⑵内，电池外筒⑸内放置有电池，其开口端设置有电池盖板4，电池外筒⑸上固定有行程开关支座3，行程开关支座⑶上固定有行程开关，行程开关上方安装有压力开关，电池外筒5与安装有线路板的电路骨架⑹连接，电路骨架⑹与电机盖板⑺相连，电机盖板⑺安装在电机座⑻上，电机放于电机座⑻中，线路板与电机相连，电机轴与定向器（10相连，压帽⑼与电机座⑻通过螺纹连接后，将定向器固定在本体2上，接箍1内设置有绝缘套筒（14，绝缘套筒14两端中均放置有触帽（13，两个触帽（13之间安装有弹簧，每个触帽（13前端安装有绝缘护帽，绝缘套筒（14两端通过绝缘护帽固定在接箍（1上，本体2前端安装有插针（11，将行程开关的开关线从本体线孔中抽出然后与插针（11一端相连，接箍（1与本体2通过螺纹连接，插针（11另一端与接箍（1的触帽（13导通。2.根据权利要求1所述的精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置，其特征在于，所述的本体2侧端距离密封端面30mm处开有压力开关孔，压力开关孔中安装有用于与行程开关接通的压力开关。3.根据权利要求2所述的精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置，其特征在于，所述的压力开关包括压力开关触头（16、压力开关管帽（17、弹簧18、压力开关触尾19和氟胶圈（20;氟胶圈（20套装于压力开关触头（16上，压力开关管帽（17通过螺纹连接压力开关触头16和压力开关触尾19，并将弹簧固定在压力开关触头16和压力开关触尾19之间。4.根据权利要求1所述的精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置，其特征在于，线路板，用于接受精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置发出的指令，处理指令，测量方位-控制电机旋转定方位-引爆雷管。5.根据权利要求1所述的精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置，其特征在于，所述的接箍（1与本体2通过螺纹连接时，螺纹连接过程中，压缩弹簧实现插针（11、触帽13与弹簧导通。6.根据权利要求1所述的精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置，其特征在于，定向器上安装有重力传感器。7.根据权利要求1所述的精准全方位控制无线级联通讯枪间测控装置，其特征在于，所述的线路板包括向上无线发送接收电路、向上无线编解码电路、控制器、向下无线编解码电路、向下无线发送接收电路、电机驱动器和电池管理模块;所述的控制器上交互连接有向上无线编解码电路和向下无线编解码电路，向上无线编解码电路上交互连接有向上无线发送接收电路，向下无线编解码电路上连接有向下无线发送接收电路，控制器上连接有电机驱动器，电机驱动器上连接有高温电机，控制器还与定向器上的重力传感器相连，电池管理模块和高温电池相连，电池管理模块分别与向上无线发送接收电路、向上无线编解码电路、控制器、向下无线编解码电路、向下无线发送接收电路和电机驱动器相连，向其供电。

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