УСТРОЙСТВО АДРЕСНОГО ИНИЦИИРОВАНИЯ ДЛЯ СКВАЖИННОГО ИНСТРУМЕНТА

Полезная модель относится к относится к нефтегазовой отрасли, а именно к конструктивной части перфорационных систем, спускаемых в нефтяные или газовые скважины на геофизическом кабеле и инициируемым электродетонаторами, и может быть использовано для общепринятых безопасных и широко распространенных как на рынке РФ, так и на зарубежных рынках средств инициирования, срабатывающих от высокочастотного импульса переменного тока или от высокого напряжения постоянного тока.
Известно «Устройство для последовательного инициирования перфорационной системы» по патенту RU 2646927 С1 от 25.05.2017, опубликовано: 12.03.2018, МПК Е21В 43/1185, содержащее корпус устройства, электродетонатор, шнур детонирующий, электрический провод, устройство передачи детонации, поршень, отличающийся тем, что поршень расположен в корпусе, выполненном в виде цилиндра со ступенчатым сквозным отверстием; поршень имеет уплотнительную и инициирующую части и зафиксирован в корпусе от перемещения фиксирующей шайбой; поршень изолирован от корпуса втулкой-изолятором и изолирующей шайбой; в механическую цепочку переключения контактов дополнительно включен электронный блок переключения контактов, выполненный в виде электронного ключа, срабатывающего от изменения состояния датчика.
Основными недостатками аналога являются высокая механическая сложность срабатывания электродетонаторов и невозможность произвести инициацию оставшихся электродетонаторов при отказе детонации промежуточной ступени.
Наиболее близким техническим решением является устройство ,описанное в патенте «Скважинный инструмент для установки в скважине и способ для активации скважинного инструмента для использования в стволе скважины» (см. RU 2287669 С2, МПК Е21В 43/1185, Е21В 47/12, 2006). Описанный скважинный инструмент содержит множество блоков управления, которые предназначены для инициирования конкретного электродетонатора. Каждый блок из множества блоков управления имеет микропроцессор и инициатор, связанный с микропроцессором. Каждый микропроцессор выполнен с возможностью осуществления двухсторонней связи с контроллером, при этом указанные микропроцессоры выполнены с возможностью приема множества соответствующих команд активации из контроллера для активирования соответствующих блоков управления. Каждая команда активации содержит уникальный идентификатор, соответствующий определенному блоку управления. Каждый блок управления содержит общую гибкую плату, на опорной поверхности которой установлены соответствующие микропроцессор и инициатор. Данное решение принято за прототип.
Недостатком прототипа является невозможность работы блока управления с электродетонаторами, срабатывающими от высокочастотного импульса переменного тока.
Техническая проблема, решаемая полезной моделью, заключается в обеспечении возможности активации скважинного инструмента, снабженного различными средствами инициирования.
Поставленная техническая проблема решена за счет того, что в известном устройстве адресного инициирования для скважинного инструмента, содержащем пульт управления, связанный кабелем с корпусом с закрепленной в нем платой, на которой установлены блок питания, микропроцессор, коммутатор, снабженный выводами, датчики, приемник, передатчик, в соответствии с полезной моделью, устройство снабжено транзисторным генератором тока, установленным на плате и соединенным с микропроцессором.
Технический результат от использования всех существенных признаков полезной модели заключается в расширении функциональных возможностей при повышении надежности устройства.
За счет того, что устройство снабжено транзисторным генератором тока, обеспечивается уменьшение напряжения на передающем кабеле, что увеличивает ресурс кабеля, гарантирует поступление необходимых параметров тока на электродетонатор и повышает надежность работы устройства.
Наличие транзисторного генератора позволяет получать на выходе ток переменного или постоянного вида, что обеспечивает возможность использования устройства для инициации электродетонаторов различного типа.
Устройство адресного инициирования для скважинного инструмента представлено на чертежах.
Фиг. 1 - блок-схема примера компоновки наземной установки и скважинного инструмента,
Фиг. 2 - схема устройства.
Устройство адресного инициирования 1 для скважинного инструмента содержит пульт управления 2 расположенный на поверхности и соединенный кабелем 3 с корпусом 4. В корпусе 4 закреплена плата 5, на которой, например, посредством пайки, установлены связанные между собой блок питания 6, микропроцессор 7, датчики 8, коммутатор 9, приемник 10, передатчик 11. Для обеспечения возможности получения на выходе тока переменного или постоянного вида, устройство снабжено транзисторным генератором тока 12, установленным на плате 5 и соединенным с микропроцессором 7 (см. фиг. 1, 2). Транзисторный генератор 12 может быть построен по любой известной схеме в зависимости от требуемых параметров.
Коммутатор 9 снабжен выводами 13 (линией питания и связи (вход)) и 14 (линией питания и связи (выход)) для передачи сигнала к следующему устройству адресного инициирования. Сигнал для передачи к следующему устройству адресного инициирования поступает в коммутатор 9 от микропроцессора 7.
Транзисторный генератор тока 12 взаимодействует с электродетонатором 15 путем передачи электрических сигналов по линии подключения детонаторов 16. Сигнал для передачи электродетонатору 15 поступает на транзисторный генератор от микропроцессора 7. Транзисторный генератор 12 в соответствии с поступившим сигналом в зависимости от типа электродетонатора 15, осуществляет подачу на электродетонатор 3 необходимого количества энергии в виде постоянного или переменного тока.
Микропроцессор 7 выполнен с возможностью осуществления двухсторонней связи с помощью приемника 10 и передатчика 11 с пультом управления 2 по линии питания и связи (вход) 13 и с возможностью приема от пульта управления 2 команд управления и активирования устройства адресного инициирования за счет передачи команды на транзисторный генератор тока 12. Датчики 8, подключенные к микропроцессору 7 обеспечивают передачу информации об условиях окружающей среды ствола скважины, об устройстве адресного инициирования 1, о типе подключенного электродетонатора 15. Блок питания 6 предназначен для стабилизимованного питания микропроцессора 7, приемника 10 и передатчика 11.
Устройство адресного инициирования 1 предназначено для инициирования зарядов скважинного инструмента 17 и включено в адресную систему скважинного инструмента 17, содержащую требуемое количество устройств адресного инициирования и обслуживающую скважинный инструмент при проведении взрывных работ, как показано на фиг. 1. Кабель 3 содержит один или более электрических проводов. Кабель 3 доставляет скважинный инструмент 17 в ствол скважины 18. Скважинный инструмент 17 может быть представлен взрывной посадочной камерой, перфоратором, пакером или иным устройством, содержащим электродетонаторы 15. Для спуска скважинного инструмента могут быть также использованы геофизический кабель или гибкие насосно-компрессорные трубы (ГНКТ), которые могут обеспечить передачу сигнала от пульта управления 2 на устройство адресного инициирования 1.
Передача управляющего сигнала на устройство адресного инициирования 1 осуществляется с пульта управления 2, соединенного посредством кабеля 3 с корпусом 4, который выполняет функцию проводника (массы). Каждое устройство адресного инициирования 1, входящее в адресную систему скважинного инструмента, через вывод 14 (линию питания и связи (выход)) соединен с линией питания и связи (вход) 13 следующего устройства адресного инициирования.
Скважинный инструмент 17 снабжен детонаторами 15, при этом количество устройств адресного инициирования 1, связанных со скважинным инструментом, соответствует количеству детонаторов.
Адресная система инициирования, в состав которой входит устройство адресного инициирования 1 для скважинного инструмента, работает следующим образом:
После операции снаряжения скважинного инструмента оператором-подрывником с пульта управления 2 осуществляется проверка перфорационной системы на поверхности. Сборку перфорационной системы спускают в скважину. После позиционирования на требуемом интервале перфорации оператором-подрывником с пульта управления 2 осуществляется контроль перфорационной системы, выбор необходимого устройства адресного инициирования 1, инициация электродетонатора 15 скважинного инструмента, позиционирование на следующем интервале, выбор следующего устройства адресного инициирования 1 и инициация соответствующего электродетонатора 15 скважинного инструмента. Аналогичный порядок повторяется для инициации других электродетонаторов 15.
Пульт управления 1 осуществляет двустороннюю связь с устройством адресного инициирования 1, дает команды: на подключение следующего устройства адресного инициирования 1, считывание уникальной информации об устройстве адресного инициирования 1, считывание информации с датчиков 8, переход в режим инициации электродетонаторов 15.
Устройство адресного инициирования 1 при получении команды от пульта управления 2 выдает ответы на команды в зависимости от полученной команды, например: данные с датчиков 8, уникальную информацию устройства адресного инициирования 1, состояние устройства адресного инициирования 1, информацию о подключенном типе электродетонатора и другое. После получения информации устройством адресного инициирования 1 о подключенном типе электродетонатора 15, микропроцессор 7 устройства адресного инициирования 1 выбирает режим работы транзисторного генератора тока 12.
Пульт управления 2 выдает достаточное количество энергии в устройство адресного инициирования 1 для подрыва электродетонатора 15, по команде оператора, после ответа устройства адресного инициирования 1 о готовности к инициации.
Итогом вышеописанных работ является получение безопасного и работоспособного устройства адресного инициирования 1, осуществляющего инициирование электродетонатора 15 скважинного инструмента 17 генератором тока 12, расположенным в устройства адресного инициирования 1 при погружении в скважину, а также безопасное тестирование перфорационной системы или другой сборки, имеющей электродетонаторы до погружения в скважину. Данная проверка позволяет безопасно, без возможности передать энергию необходимую для срабатывания электродетонатора, проверить сборку и уменьшить риск не срабатывания перфорационной системы в скважине в рабочем положении в заданном интервале.
Использование данного устройства адресного инициирования 1 скважинного инструмента не ограничено возможностью применения только совместно со скважинным инструментом, но позволяет применять его и с другими устройствами, начинающимися с электродетонаторов.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является обеспечение надежного срабатывания, от подачи одного импульса высокой энергии с пульта управления, электродетонатора любого типа за счет использования в устройстве адресного инициирования транзисторного генератора 12, генерирующего ток необходимых параметров для инициации данного типа электродетонатора.
Таким образом, использование заявляемого устройства адресного инициирования позволит применять как отечественные, так и зарубежных средства инициирования, срабатывающие как от высокочастотного импульса переменного тока, так и от высокого напряжения постоянного тока.
Устройство адресного инициирования может быть изготовлено с применением известных элементов на современном оборудовании.
Устройство может быть использовано в нефтегазовой отрасли или других областях промышленности, где требуется проведение безопасных взрывных работ.