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用于射孔的井下电雷管点火控制电路

阅读：197发布：2021-02-22

IPRDB可以提供用于射孔的井下电雷管点火控制电路专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种用于射孔的井下电雷管点火控制电路，包括宽范围输入稳压电源电路、信号检测处理电路以及选发开关电路；宽范围输入稳压电源电路，用于当地面系统通过单芯电缆向井下点火控制电路输入20V～40V直流电，通过宽范围输入稳压电源电路稳压后，输出10V和5V直流电，为信号检测处理电路和点火开关电路供电；信号检测处理电路接收来自地面系统的点火控制命令，并根据指令控制选发开关电路的导通与断开，并控制电雷管的起爆；选发开关电路用于与电雷管连接。本发明能安全可靠地实现井下电雷管起爆时接入电路，同时能防止电雷管由于电路意外导通接入起爆电路，在起爆电路短路的极端情况时也能起到保护点火起爆电路的效果。，下面是用于射孔的井下电雷管点火控制电路专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于射孔的井下电雷管点火控制电路，其特征在于：包括宽范围输入稳压电源电路（1）、信号检测处理电路(2)以及选发开关电路（3）；

宽范围输入稳压电源电路（1），用于当地面系统通过单芯电缆向井下点火控制电路输入20V～40V直流电，通过宽范围输入稳压电源电路（1）稳压后，输出10V和5V直流电，为信号检测处理电路(2)和点火开关电路供电；

信号检测处理电路(2)接收来自地面系统的点火控制命令，并根据指令控制选发开关电路（3）的导通与断开，并控制电雷管的起爆；

选发开关电路（3）用于与电雷管连接。

2.根据权利要求1所述的用于射孔的井下电雷管点火控制电路，其特征在于：所述宽范围输入稳压电源电路（1）包括五个二极管：D1、D2、D5、D6和D7；两个电阻：R1和R2；四个电容：C1、C8、C9和C10；两个CMOS场效应管：Q1和Q10，其连接关系是：D2阳极接电缆缆皮，阴极接R1一端，R1另一端接R2一端，R2另一端分别接Q1栅极、C1一端和D6阴极，C1另一端接缆芯，D6阳极接Q10栅极和D1阴极，D1阳极接D5阳极，D5阴极接缆芯，Q10漏极接R1一端和C1一端，C1另一端接D7阴极，D7阳极接缆芯；Q1源极接Q10漏极，Q10源极接C8一端，C8另一端接缆芯。

3.根据权利要求1所述的用于射孔的井下电雷管点火控制电路，其特征在于：所述的信号检测处理电路(2)包括五个电阻：R3、R4、R11、R12和R13，两个电容：C3、C6，一个二极管D11，一个三极管Q6，两个场效应管Q4和Q5，一个单片机U1，其连接关系是：R4、R11、R13、C3与Q6组成一个放大电路，用于对命令信号进行放大，由Q6的集电极输出，U1的5脚与Q6的集电极相连，U1的1脚接所述宽范围输入稳压电源电路（1）输出的5V电源，8脚接缆芯，

7脚接R3的一端和Q5的栅极，R3的另一端接所述宽范围输入稳压电源电路（1）输出的5V电源，R12的一端接所述宽范围输入稳压电源电路（1）输出的10V电源，另一端接Q5漏极、D11阴极、C6一端以及Q4的栅极，Q5的源极接D11阳极、C6另一端以及Q4源极并接缆芯。

4.根据权利要求1所述的用于射孔的井下电雷管点火控制电路，其特征在于：所述的选发开关电路（3）包括：三个电阻：R6、R8和R10，两个电容C5和C7，一个稳压二极管D3，三个CMOS管Q2、Q3、Q8，其连接关系是：Q3栅极接信号检测处理电路(2)的PWM控制端；R10一端接Q3栅极，另一端接Q3源极并接地；R8一端接所述宽范围输入稳压电源电路（1）输出的10V电源，另一端接Q3漏极；C5一端接Q3漏极，另一端接Q8栅极，D3阴极接Q8栅极，阳极接Q2漏极；C7一端接Q8栅极，另一端接Q8源极；Q8的漏极接电雷管的一端；R6一端接信号处理控制电路的高电平控制端，另一端接Q2的栅极，Q2的漏极接Q8的源极，Q2的源极接地。

说明书全文

用于射孔的井下电雷管点火控制电路

[0001]

技术领域

[0002] 本发明涉及分簇控制射孔井下电雷管点火控制技术领域，分簇控制射孔是一种能够在非常规天然气（页岩气等）开采中实现低成本、高效益的射孔工艺技术，属于油气井射孔仪器领域。

背景技术

[0003] 非常规天然气开采中，由于页岩气储层薄，储层多且不连续，利用常规的油管传输射孔和电缆传输射孔时，需要多次起下射孔枪，存在工作量大、成本高，施工效率低等缺点，因而需要一种能够实现油气井开发低成本、高效率的射孔工艺技术。分簇射孔技术在该背景下应运而生，该技术利用单芯电缆一次性将多支射孔器输送下井，完成射孔枪管串一次性下井，对井下不同深度的射孔层位进行多次选择性射孔，确保实现分段射孔、压裂等油气开发工艺目的。

[0004] 公开号为CN102704898A，公开日为2012年10月3日的中国专利文献公开了一种编码式分级选发射孔仪。包括由射孔枪、雷管、雷管控制系统组成的射孔单元，以及通过电缆连接的多级射孔单元、测井地面系统和通讯系统，多级射孔单元按编码顺序连接电缆后，中间通过地面控制系统与测井地面系统和通讯系统连接；其中每支射孔单元的雷管控制系统是由电源电路、脉冲接收电路、MCU、电子开关、电子开关控制电路连接组成；地面控制系统包括D/A转换器，与D/A转换器相连接的MCU；地面控制系统与雷管控制系统之间的通信方式为脉冲信号。该仪器通过地面控制系统和雷管控制系统的脉冲开关控制，在确定井下状态正确无误的前提下，通知程控电源送出点火信号，完成本层位的射孔，并准备下一层位的作业。

[0005] 但是，以上述专利文献为代表的现有技术，其存在如下缺陷：1、在实际使用中，该编码式分级选发射孔仪无法实现可靠地接通井下电雷管，且电雷管经常由于电路意外导通接入点火电路而引爆，产生误射孔工程事故。

[0006] 2、电雷管引爆射孔枪后，射孔枪破裂涌入井液，会导致电路短路。

发明内容

[0007] 本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种用于射孔的井下电雷管点火控制电路，本发明能安全可靠地实现井下电雷管起爆时接入电路，同时能防止电雷管由于电路意外导通接入起爆电路，在起爆电路短路的极端情况时也能起到保护点火起爆电路的效果。

[0008] 本发明是通过采用下述技术方案实现的：一种用于射孔的井下电雷管点火控制电路，其特征在于：包括宽范围输入稳压电源电路、信号检测处理电路以及选发开关电路；
宽范围输入稳压电源电路，用于当地面系统通过单芯电缆向井下点火控制电路输入
20V～40V直流电，通过宽范围输入稳压电源电路稳压后，输出10V和5V直流电，为信号检测处理电路和点火开关电路供电；保证其正常工作；
信号检测处理电路接收来自地面系统的点火控制命令，并根据指令控制选发开关电路的导通与断开，并控制电雷管的起爆；
选发开关电路用于与电雷管连接。

[0009] 所述宽范围输入稳压电源电路包括五个二极管：D1、D2、D5、D6和D7；两个电阻：R1和R2；四个电容：C1、C8、C9和C10；两个CMOS场效应管：Q1和Q10，其连接关系是：D2阳极接电缆缆皮，阴极接R1一端，R1另一端接R2一端，R2另一端分别接Q1栅极、C1一端和D6阴极，C1另一端接缆芯（地），D6阳极接Q10栅极和D1阴极，D1阳极接D5阳极，D5阴极接缆芯（地），Q10漏极接R1一端和C1一端，C1另一端接D7阴极，D7阳极接缆芯（地）；Q1源极接Q10漏极，Q10源极接C8一端，C8另一端接缆芯（地）。

[0010] 所述的信号检测处理电路包括五个电阻：R3、R4、R11、R12和R13，两个电容：C3、C6，一个二极管D11，一个三极管Q6，两个场效应管Q4和Q5，一个单片机U1，其连接关系是：R4、R11、R13、C3与Q6组成一个放大电路，用于对命令信号进行放大，由Q6的集电极输出，U1的5脚与Q6的集电极相连，U1的1脚接所述宽范围输入稳压电源电路输出的5V电源，8脚接缆芯（地），7脚接R3的一端和Q5的栅极，R3的另一端接所述宽范围输入稳压电源电路输出的5V电源，R12的一端接所述宽范围输入稳压电源电路输出的10V电源，另一端接Q5漏极、D11阴极、C6一端以及Q4的栅极，Q5的源极接D11阳极、C6另一端以及Q4源极并接缆芯（地）。

[0011] 所述的选发开关电路包括：三个电阻：R6、R8和R10，两个电容C5和C7，一个稳压二极管D3，三个CMOS管Q2、Q3、Q8，其连接关系是：Q3栅极接信号检测处理电路的PWM控制端；R10一端接Q3栅极，另一端接Q3源极并接地；R8一端接所述宽范围输入稳压电源电路输出的10V电源，另一端接Q3漏极；C5一端接Q3漏极，另一端接Q8栅极，D3阴极接Q8栅极，阳极接Q2漏极；C7一端接Q8栅极，另一端接Q8源极；Q8的漏极接电雷管的一端；R6一端接信号处理控制电路的高电平控制端，另一端接Q2的栅极，Q2的漏极接Q8的源极，Q2的源极接地。

[0012] 与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：1、本发明的宽范围输入稳压电源电路，地面系统通过单芯电缆向井下点火控制电路输入20V～40V直流电，通过宽范围输入稳压电源电路稳压后，输出10V和5V直流电，供给信号检测处理电路和选发开关电路。此时井下点火控制电路工作在低压状态，信号检测处理电路识别来自地面系统的各种命令，根据指令控制点火开关电路的导通与截止，从而保证电雷管与点火供电电路的导通与截止；电雷管导通后，需要在单芯电缆上供给井下点火控制电路80V～300V的宽范围直流电以便能启爆电雷管，此时控制电路工作在高压状态。

[0013] 单芯电缆的缆芯与缆皮之间接入电源，无论输入电源在20—40V的低电压还是大于250V的高压电压雷管点火启爆时的，稳压电路的输出电压始终在安全范围内，能可靠稳定地输出5V和10V电压，供给井下点火控制电路工作，满足分簇射孔井下点火控制电路的特殊需要。

[0014] 2、本发明的信号检测处理电路，地面系统在单芯电缆的缆芯与缆皮之间为井下点火控制电路提供命令信号，地面系统发出的命令由地址命令和控制指令组成，信号检测处理电路接收到经过电缆传来的命令后，先确认是否是本机地址，是则接收控制指令，并根据命令信号对选发开关电路进行选通和截止，以此来控制电雷管与点火供电电路的导通和断开。如果不是本机地址则不对其作任何处理。这样就实现了地址查询和点火的双重功能，从而实现对特定地址的井下点火控制电路进行点火的目的。

[0015] 3、本发明的选发开关电路，采用两级串联开关，将电雷管与点火电源连接，两级开关采用不同控制方式导通，一级开关采用高电平电压控制导通，另一级开关采用PWM脉冲宽度调制波控制实现断续的导通方式。此方式一方面实现电路在命令控制下能可靠地将雷管接入起爆电路并引爆，另外由于两级开关采用不同控制方式，杜绝了电雷管意外接入起爆电路。由于雷管接通电路是断续导通，也可防止在雷管引爆后发生起爆电路短路的极端情况，可实现保护点火起爆电路的目的。

[0016] 4、综上所述，本发明能安全可靠地实现井下电雷管起爆时接入电路，同时能防止电雷管由于电路意外导通接入起爆电路，在起爆电路短路的极端情况时也能起到保护点火起爆电路的效果。

附图说明

[0017] 下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：图1为带有选发开关电路的井下电雷管点火控制电路原理图；
图2为带有信号检测处理电路的井下电雷管点火控制电路原理图；
图3为带有宽范围输入稳压电源电路的井下电雷管点火控制电路原理图。

[0018] 图中标记：1、宽范围输入稳压电源电路，2、信号检测处理电路，3、选发开关电路。

具体实施方式

[0019] 实施例1参照说明书附图1，本发明的一较佳实施方式是：本发明的选发开关电路3由电阻R6、R8、R10，电容C5、C7，稳压二极管D3，场效应管Q2、Q3、Q8组成。其连接关系是：Q3栅极接信号检测控制电路的PWM控制端；R10一端接Q3栅极，另一端接Q3源极并接地；R8一端接
10V电源，另一端接Q3漏极；C5一端接Q3漏极，另一端接Q8栅极，D3阴极接Q8栅极，阳极接Q2漏极；C7一端接Q8栅极，另一端接Q8源极；Q8的漏极接电雷管的一端；R6一端接信号处理控制电路的高电平控制端，另一端接Q2的栅极，Q2的漏极接Q8的源极，Q2的源极接地。

[0020] 本例中，可以选用本领域中常见的稳压电源电路和信号检测处理电路2来实现，并与选发开关电路3配合。

[0021] 同时，在单芯电缆的缆芯与缆皮之间接入电源，经过宽范围输入稳压电源电路1后，输出10V直流电供给选发开关电路3，以保证其正常工作。来自信号检测处理电路2的控制信号包括PWM控制信号和高电平控制信号两种，在信号检测处理电路2识别到本机地址的点火命令后，将首先输出一高电平去控制Q2导通，然后输出一PWM脉冲宽度调制波控制Q3和Q8导通，此时，Q8的漏极便与缆芯（地）接通，电雷管即接入了点火供电电路中。此时从缆芯与缆皮之间接入80V～300V的直流电，即可起爆电雷管。

[0022] 实施例2参照说明书附图2，本发明的又一较佳实施方式是：本发明所述的信号检测处理电路2由电阻R3、R4、R11、R12、R13，电容C3、C6，二极管D11，三极管Q6，场效应管Q4、Q5，单片机U1组成。R4、R11、R13、C3与Q6组成一个放大电路，用于对命令信号进行放大，由Q6的集电极输出， U1的5脚与Q6的集电极相连，U1的1脚接5V电源，8脚接缆芯（地），7脚接R3的一端和Q5的栅极，R3的另一端接5V电源，R12的一端接10V电源，另一端接Q5漏极、D11阴极、C6一端以及Q4的栅极，Q5的源极接D11阳极、C6另一端以及Q4源极并接缆芯（地）。

[0023] 本例中，可以选用本领域中常见的稳压电源电路和选发开关电路3来实现，并与信号检测处理电路2配合。

[0024] 来自地面控制系统的命令控制信号经过一个隔直电容后由三极管Q6的基极输入，经过由R4、R11、R13、C3以及Q6组成的放大电路放大后，由Q6集电极输出，进入U1的5脚，由U1进行识别和处理，并由U1的2脚和3脚输出两个控制信号去控制选发开关电路3的导通和断开。由7脚输出的控制信号去控制由Q5、Q4以及R3、R12、C6、D11组成的开关电路。当地面控制系统输出的是查询地址命令时，7脚将会输出一控制信号，将Q5、Q6导通，此时查询命令将接入到下一级控制电路进行地址查询；当地面系统发出的是点火控制信号时，将由U1的2脚和3脚输出一控制信号去控制选发开关电路3导通，从而对电雷管进行点火。这样就实现了地址查询和点火的双重功能，从而实现对特定地址的井下点火控制电路进行点火的目的。

[0025] 实施例3参照说明书附图3，本发明的再一较佳实施方式是：宽范围输入稳压电源电路1包括5个二极管D1、D2、D5、D6、D7；两个电阻R1和R2；四个电容C1、C8、C9、C10；2个CMOS场效应管Q1、Q10。其连接关系是：D2阳极接电缆缆皮，阴极接R1一端，R1另一端接R2一端，R2另一端接Q1栅极、C1一端和D6阴极。C1另一端接缆芯（地），D6阳极接Q10栅极和D1阴极，D1阳极接D5阳极，D5阴极接缆芯（地）。Q10漏极接R1一端和C1一端，C1另一端接D7阴极，D7阳极接缆芯（地）；Q1源极接Q10漏极，Q10源极接C8一端，C8另一端接缆芯（地）。

[0026] 本例中，可以选用本领域中常见的信号检测处理电路2和选发开关电路3来实现，并与宽范围输入稳压电源电路1配合。

[0027] 本发明在单芯电缆的缆芯与缆皮之间接入电源，当向1输入20V～40V的低压直流电时，通过D2降压，D1、D6稳压，分别从场效应管Q1、Q10的源极可靠稳定地输出5V和10V直流电压，供给信号检测处理电路2和选发开关电路3，此时井下点火控制电路工作在低压状态，信号检测处理电路2识别来自地面系统的各种命令，根据指令控制点火开关电路的导通与截止，从而保证电雷管与点火供电电路的导通与截止；电雷管导通后，需要在单芯电缆上供给井下点火控制电路80V～300V的宽范围直流电以便能启爆电雷管，此时控制电路工作在高压状态，此时，C1起了重要的隔直通交的作用，低压交流的命令信号能够通过该电容进入信号检测处理电路2进行识别和处理，而高压的直流电压不能通过，以此达到保护后续电路的目的。因此，该稳压电源电路能够适应20V～300V的宽范围电压，以保证井下点火控制电路能够以低压工作方式对信号进行识别和处理，同时又能够在高压下，将点火电压输送给电雷管实现可靠正常的点火。

[0028] 实施例4作为本发明的最佳实施方式为：其包括宽范围输入稳压电源电路1、信号检测处理电路2以及选发开关电路3；
宽范围输入稳压电源电路1，用于当地面系统通过单芯电缆向井下点火控制电路输入
20V～40V直流电，通过宽范围输入稳压电源电路1稳压后，输出10V和5V直流电，为信号检测处理电路2和点火开关电路供电；保证其正常工作；
信号检测处理电路2接收来自地面系统的点火控制命令，并根据指令控制选发开关电路3的导通与断开，并控制电雷管的起爆；
选发开关电路3用于与电雷管连接。

[0029] 所述宽范围输入稳压电源电路1包括五个二极管：D1、D2、D5、D6和D7；两个电阻：R1和R2；四个电容：C1、C8、C9和C10；两个CMOS场效应管：Q1和Q10，其连接关系是：D2阳极接电缆缆皮，阴极接R1一端，R1另一端接R2一端，R2另一端分别接Q1栅极、C1一端和D6阴极，C1另一端接缆芯（地），D6阳极接Q10栅极和D1阴极，D1阳极接D5阳极，D5阴极接缆芯（地），Q10漏极接R1一端和C1一端，C1另一端接D7阴极，D7阳极接缆芯（地）；Q1源极接Q10漏极，Q10源极接C8一端，C8另一端接缆芯（地）。

[0030] 所述的信号检测处理电路2包括五个电阻：R3、R4、R11、R12和R13，两个电容：C3、C6，一个二极管D11，一个三极管Q6，两个场效应管Q4和Q5，一个单片机U1，其连接关系是：R4、R11、R13、C3与Q6组成一个放大电路，用于对命令信号进行放大，由Q6的集电极输出，U1的5脚与Q6的集电极相连，U1的1脚接所述宽范围输入稳压电源电路1输出的5V电源，8脚接缆芯（地），7脚接R3的一端和Q5的栅极，R3的另一端接所述宽范围输入稳压电源电路1输出的5V电源，R12的一端接所述宽范围输入稳压电源电路1输出的10V电源，另一端接Q5漏极、D11阴极、C6一端以及Q4的栅极，Q5的源极接D11阳极、C6另一端以及Q4源极并接缆芯（地）。

[0031] 所述的选发开关电路3包括：三个电阻：R6、R8和R10，两个电容C5和C7，一个稳压二极管D3，三个CMOS管Q2、Q3、Q8，其连接关系是：Q3栅极接信号检测处理电路2的PWM控制端；R10一端接Q3栅极，另一端接Q3源极并接地；R8一端接所述宽范围输入稳压电源电路1输出的10V电源，另一端接Q3漏极；C5一端接Q3漏极，另一端接Q8栅极，D3阴极接Q8栅极，阳极接Q2漏极；C7一端接Q8栅极，另一端接Q8源极；Q8的漏极接电雷管的一端；R6一端接信号处理控制电路的高电平控制端，另一端接Q2的栅极，Q2的漏极接Q8的源极，Q2的源极接地。

标题	发布/更新时间	阅读量
雷管-专利编号CN1387620A	2020-05-11	557
安全雷管-专利编号CN1017924B	2020-05-12	964
雷管组件-专利编号CN100478641C	2020-05-13	955
雷管-专利编号CN1171073C	2020-05-11	471
安全雷管-专利编号CN1059423C	2020-05-13	336
雷管管塞-专利编号CN104101268A	2020-05-11	980
安全雷管-专利编号CN1562918A	2020-05-11	196
识别雷管-专利编号CN1078043A	2020-05-12	772
安全雷管-专利编号CN1043199A	2020-05-12	629
安全雷管-专利编号CN1235839C	2020-05-13	967

用于射孔的井下电雷管点火控制电路

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