多级射孔冗余点火控制装置.pdf

本发明涉及一种多级射孔冗余点火控制装置，在校深仪器下端的枪头引出二条线路，一条线路连接压控开关，一条线路连接电选开关。每个压控开关接有二极管，每个压控开关串联直至接桥塞点火器，每个电选开关串联，顶端接有电阻；每个压控开关和每个电选开关连接一个电雷管，电雷管经二极管接该级压控开关。本发明在每支射孔枪内有压控开关控制、有电选开关控制或二极管控制的两支电雷管。第一级射孔枪内，压控开关击发电雷管，或二极管线路击发另一支电雷管。第二、三级射孔枪内，压控开关击发电雷管，或用电子开关击发另一支电雷管。本发明同时用压控式与电子式多次点火技术，点火操作方便，提高射孔作业可靠性，适于页岩气开采射孔作业。

1.  多级射孔冗余点火控制装置，其特征在于：在作业水平井筒中的校深仪器与坐封工具之间依次串接多支用于射开地层的射孔枪及相对应的多级用于进行电路控制的点火装置，在校深仪器下端的枪头引出二条并联线路，一条线路接压控开关，一条线路用于连接电选开关；每个压控开关接有二极管；每个压控开关串联直至接装桥塞点火器，每个电选开关串联，顶端接有电阻，每个二极管串联直至接单芯电缆；每个压控开关和每个电选开关连接一个电雷管，电雷管经二极管接该级压控开关。

多级射孔冗余点火控制装置
技术领域
本发明涉及油气井电缆传输射孔技术领域,具体涉及一种多级射孔冗余点火控制装置。
背景技术
在页岩气开发中，由于水平井完井条件与压裂改造地层的需要，射孔作业常常采用水平井电缆泵送多级射孔桥塞联作的工艺。该工艺需在水平井进行电缆泵送，将管柱输送至目的层后，先通电引燃桥塞火药，坐封桥塞，形成临时封堵，然后上提至预定位置，通电引爆第一发电雷管，实现第一支射孔枪射孔，然后上提至下一个位置，通电引爆第二发电雷管，实现第二支射孔枪射孔，以此类推。
目前，单芯电缆的多级点火技术主要通过压力控制逐级点火或电子控制选发点火这两种不同的方式实现。压力控制式逐级点火(以下简称压控式)，一般使用井下的压力源(或者井液压力，或者爆轰冲击)作为线路切换源，依靠二极管进行点火限制，从而实现由下而上的多次点火，依次引爆多个电雷管；而电子控制式选发点火(以下简称电子式)，则依靠电路设计，通过在每个电雷管前端加接一个电子模块，可在地面通讯后选择性接通某一电子模块的线路，然后击发引爆其后方对应的单个电雷管。两种方式各有优缺点：压控式的机械结构较为复杂，电路设计简单，点火操作方便；电子式的机械结构简单，电路设计较为复杂，一般需专用的点火面板与程序，可实时监测记录点火过程。两种技术在国内的页岩气开采中，均有使用。但由于点火控制方法的设计裕度不足，常有出现点火失败的情况，带来高额的返工成本和复杂的后续处理作业。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术现状，旨在提供一种点火操作方便，可实时监测记录点火过程，可大大提高射孔作业可靠性的多级射孔冗余点火控制装置。
本发明目的的实现方式为，多级射孔冗余点火控制装置，在作业水平井筒中的校深仪器与坐封工具之间依次串接多支用于射开地层的射孔枪及相对应的多级用于进行电路控制的点火装置，在校深仪器下端的枪头引出二条并联线路，一条线路接压控开关，一条线路用于连接电选开关；每个压控开关接有二极管；每个压控开关串联直至接装桥塞点火器，每个电选开关串联，顶端接有电阻，每个二极管串联直至接单芯电缆；每个压控开关和每个电选开关连接一个电雷管，电雷管经二极管接该级压控开关。
本发明在每支射孔枪的导爆索两端，连接压控开关和电选开关的两支电雷管，可在上一级坐封桥塞或射孔作业完成后，使用压控式点火方式击发电雷管，引爆导爆索，起爆射孔枪；也可使用电子式的点火方式击发另一支电雷管，引爆导爆索的另一端，起爆射孔枪。
本发明同时使用压控式与电子式多次点火技术，点火操作方便，可实时监测记录点火过程，可大大提高射孔作业可靠性，可有效避免坐封桥塞成功后射孔失败而导致的意外封井，保证后续作业的顺利进行。
本发明适用于非常规油气资源的射孔作业，特别适用于页岩气开采的射孔作业。
附图说明
图1为本发明管串结构示意图，
图2为本发明电路图。
具体实施方式
本发明在作业水平井筒13中的校深仪器2与坐封工具11之间依次串接多支用于射开地层的射孔枪及相对应的多级用于进行电路控制的点火装置，在校深仪器下端的枪头引出二条并联线路，一条线路接压控开关，一条线路用于连接电选开关；每个压控开关接有二极管；每个压控开关串联直至接装桥塞点火器，每个电选开关串联，顶端接有电阻，每个二极管串联直至接单芯电缆1；每个压控开关和每个电选开关连接一个电雷管，电雷管经二极管接该级压控开关。
图1，图2是有三支射孔枪和三级点火装置的实施例图。下面参照附图详述本发明。
参照图1、图2，本发明在作业水平井筒13中的校深仪器2与坐封工具11之间依次串接多级用于射开地层的射孔枪及三级用于进行电路控制的点火装置。所述校深仪器2内装线圈24和二极管14，校深仪器2接单芯电缆1。校深仪器下端的枪头3引出两条分接压控开关和电选开关的线路，压控开关线路接有电阻15，电选开关线路接二极管14。二极管14接第三级压控开关19，第三级压控开关19装在第三级点火装置5内。装在第三级射孔枪4内的电雷管17分接第三级压控开关19和第三级电子开关16；二极管14接第二级压控开关20，第二级压控开关20装在第二级点火装置7内；装在第二级射孔枪6内的第二级电雷管17分别接第二级压控开关20和第二级电子开关18；第一级二极管14接第一级压控开关21，第一级压控开关21装在第一级点火装置9内；装在第一级射孔枪8内的两个第一级电雷管17，其中一个分接第一级压控开关21，另一个通过二极管14与单芯电缆1连接，第一级压控开关21接装在桥塞坐封工具点火头10内的桥塞点火器23。
采用本发明，将管柱下入目的层后，通过压控线路，地面通直流电(负电)引爆桥塞点火器23，桥塞火药燃烧产生的压力使桥塞12坐封、丢手，形成临时封堵。同时桥塞火药产生的气体压力经桥塞坐封工具点火头10的孔道进入第一级压控开关21，使第一级压控开关21实现电路转换，上提管柱后，地面通直流电(正电)引爆第一级射孔枪8内第一级压控开关19连接的第一级电雷管17，液柱压力使第二级压控开关20实现电路转换，通负电引爆第二级射孔枪6内第二级压控开关20连接的第二级电雷管17，液柱压力使第三级压控开关19实现电路转换，通正电引爆第三级射孔枪4内第三级压控开关19连接的第三级电雷管17。若出现压控开关不正常工作，第一级射孔枪8内可引爆二极管线路22连接的第一级电雷管17，第二级射孔枪6内可引爆第二级电子开关18连接的第二级电雷管17，第三级射孔枪4内可引爆第三级电子开关16连接的第三级电雷管17，一旦电雷管17引爆，就可引爆射孔枪，从而射开作业水平井筒13。
也就是说，本发明可使用压控式点火线路击发某级电雷管，引爆导爆索， 起爆某支射孔枪；也可使用二极管线路点火方式或电子式点火线路击发同级射孔内另一支电雷管，引爆导爆索的另一端，起爆本级射孔枪。
本发明将压控式与电子式多次点火技术兼容，点火操作方便，可实时监测记录点火过程，可大大提高射孔作业可靠性，可有效避免坐封桥塞成功后射孔失败而导致的意外封井，保证后续作业的顺利进行。
本发明适用于非常规油气资源的水平井射孔作业，特别适用于页岩气开采的射孔作业，在涪陵页岩气田应用12口井，成功率100％。