一种井下无线自动射孔装置

本发明涉及采油工程领域，具体涉及一种井下无线自动射孔装置。

背景技术：

1、射孔是指采用特殊聚能器材进入井眼预定层位并进行爆炸开孔，使井下地层内流体进入井眼的作业活动，射孔作业被广泛应用于油气田和煤田开采。在进行射孔作业时，需要将射孔枪下至井下预定深度，依靠射孔弹射开目标层位的套管和水泥环，构成地层至井筒的连接通道，便于油气开采作业。目前油气开采作业中广泛使用的射孔方式为有线射孔，例如油管传输和电缆传输射孔。但是有线射孔方式还存在不少缺陷，例如因线缆长度的限制，电缆输送射孔不能对较深的层岩进行射孔作业；因人工操作、器材安装等因素导致的部分起爆和提前起爆问题会使得油管传输射孔作业不成功等。

2、人们对于自动化技术的需求随着现代生产和科学技术的发展日益提升，尤其表现为对系统化、集成化和智能化的追求。无线射孔技术可以完成射孔作业的自动化，在节省人力的同时排除人工操作产生的干扰，也解决了有线射孔中线缆长度对于作业深度的限制。然而，想要无线射孔装置自动完成射孔作业，在预定深度位置准确起爆，需要确定射孔枪在井下的深度和速度。但是井下环境情况复杂，特别是大斜度井、水平井、稠油井等复杂井，无线射孔装置难以确定自身深度位置和速度情况，也就无法精确地在预定位置起爆，导致射孔作业不成功。因此，如何能确定射孔装置在井下的深度和速度成为了一个亟需解决的难题。

技术实现思路

1、针对上述存在的问题或不足，为解决现有无线射孔装置难以确定自身深度位置和速度导致无法精确起爆使得射孔作业不成功的问题，本发明提供了一种井下无线自动射孔装置，采用高频信号发生模块、ccl信号采集模块和控制模块相结合，精确地计算射孔装置在井内下落时通过接箍的瞬时速度参数，以用于射孔装置的运动状态（深度、速度、加速度参数）的计算，从而大幅提高射孔装置起爆位置精确度，降低作业失败几率。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种井下无线自动射孔装置，包括ccl信号采集模块、高频信号发生模块和控制模块。

4、所述ccl信号采集模块由采集电路、滤波电路和放大电路组成，用于采集射孔装置通过接箍时产生的ccl信号，并对采集到的ccl信号进行滤波降噪和放大的预处理，再输出预处理后的ccl信号至控制模块。

5、所述高频信号发生模块由振荡电路模块、滤波电路和放大电路构成，用于产生高频振荡信号，并将信号传输至控制模块。

6、所述控制模块包括ccl信号处理模块、ccl信号识别模块、振荡信号处理模块、计算模块和导航校准模块。

7、ccl信号处理模块用于对ccl信号采集模块输入的ccl信号进行数字化处理，并通过ccl信号识别模块对ccl信号进行识别，提取有效的ccl信号，最终输入计算模块；

8、振荡信号处理模块用于处理高频信号发生模块输入的高频振荡信号，识别并测量高频振荡信号的频率。

9、计算模块根据ccl信号识别模块提取的识别后ccl信号的持续时间及其变化，并根据当前接箍宽度计算出射孔装置在通过该接箍时的瞬时速度参数，最后传递给导航校准模块。

10、导航校准模块根据计算模块传递来的瞬时速度参数，结合当前接箍的深度信息，对射孔装置的运动状态进行计算，并在达到预定深度时发出点火控制信号。

11、进一步的，所述射孔装置的运动状态包括深度、速度和加速度参数。

12、进一步的，所述高频振荡信号为频率1ghz以上的高频低相噪正弦振荡信号，信号周期小于等于1ns；使得控制模块对于ccl信号存续时间的判定提升至纳秒级别，大大提升了对射孔装置井下深度计算的精度和准确度。

13、上述井下无线自动射孔装置，具体工作流程为：

14、（1）将装有控制模块的射孔装置投放下井。

15、（2）高频信号发生模块正常工作，产生的高频振荡信号输出至控制模块，同时控制模块开始检测高频振荡信号。

16、（3）ccl信号采集模块将射孔装置通过接箍时产生的ccl信号，经过滤波降噪、放大预处理，将预处理后的ccl信号传输至控制模块。

17、（4）控制模块对预处理后的ccl信号进行数字化、识别并提取出有效ccl信号，随后将信号输入计算模块。

18、（5）控制模块的振荡信号处理模块，测量出高频信号发生模块产生的高频振荡信号的频率与周期；通过高频振荡信号与ccl信号识别模块提取的有效ccl信号对比，测量出ccl信号所持续的时间。

19、（6）控制模块中的计算模块根据ccl信号持续的时间和当前接箍的宽度，计算得出射孔装置通过该接箍瞬间的瞬时速度；控制模块中的导航校准模块根据计算出的瞬时速度，对射孔装置在井下各时刻的随时间变化的运动状态（深度、速度、加速度参数）进行实时计算。

20、（7）控制模块根据计算出的当前时刻的深度参数，在射孔装置到达预定起爆深度时发出点火控制信号。

21、（8）射孔装置内的火工品收到控制模块的点火控制信号点火起爆，完成射孔作业。

22、综上所述，本发明的有益效果是：

23、1、本发明结合高频信号发生模块、ccl信号采集模块和控制模块，利用高频振荡信号测量ccl信号持续时间，测量射孔装置通过预定深度接箍的时间，从而计算出射孔装置的瞬时速度，并将计算出的运动状态用于射孔装置的井下深度计算和点火控制。本发明是一种测量射孔装置在井下深度的方法，使用本方法可以有效解决判断射孔装置在井下复杂环境中所处深度的问题。本发明集成度高，适合射孔作业的应用场景。

24、2、本发明采用的高频信号发生模块可以输出频率为1ghz以上的高频低相噪正弦振荡信号，信号周期小于等于1ns。控制模块对该信号周期进行计数，利用ccl信号存续时间内，振荡信号的周期数和高频振荡信号的频率，可以大幅有效地将控制模块对于ccl信号存续时间的判定提升至纳秒级别，极大提升了对射孔装置井下深度计算的精度和准确度。

技术特征：

1.一种井下无线自动射孔装置，其特征在于：包括ccl信号采集模块、高频信号发生模块和控制模块；

2.如权利要求1所述井下无线自动射孔装置，其特征在于：所述射孔装置的运动状态包括深度、速度和加速度参数。

3.如权利要求1所述井下无线自动射孔装置，其特征在于：所述高频振荡信号为频率1ghz以上的高频低相噪正弦振荡信号，信号周期小于等于1ns。

4.如权利要求1所述井下无线自动射孔装置，其特征在于，具体工作流程为：

技术总结本发明涉及采油工程领域，具体涉及一种井下无线自动射孔装置。本发明利用高频振荡信号测量CCL信号持续时间，以大幅有效地将CCL信号存续时间的判定提升至纳秒级别，极大的提升了对射孔装置井下深度计算的精度和准确度；进而测量射孔装置通过预定深度接箍的时间，从而计算出射孔装置在当前接箍的瞬时速度，并将计算出的射孔装置的瞬时速度用于射孔装置的井下深度计算和点火控制。且本发明所用高频振荡信号的频率越高，周期越小，这种判定精度越高。本发明有效解决了现有无线射孔装置难以确定自身深度位置和速度导致无法精确起爆使得射孔作业不成功的问题，且集成度高。技术研发人员：胡浩,王俊杰,刘益安,刘爽,肖斯宇,刘洋受保护的技术使用者：电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18