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    用于電子時(shí)間延遲的方法和裝置以及包括它們的系統(tǒng)制造方法及圖紙

    技術(shù)編號(hào):5463766 閱讀:201 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
    本發(fā)明專利技術(shù)公開了電子時(shí)間延遲裝置以及使用方法。可以構(gòu)造為井穿孔系統(tǒng)的炸藥或推進(jìn)劑系統(tǒng)包括電子時(shí)間延遲組件,該電子時(shí)間延遲組件包括輸入子組件、電子時(shí)間延遲電路和輸出子組件。輸入子組件由外部刺激來驅(qū)動(dòng),其中,元件進(jìn)行移動(dòng),以便起動(dòng)電子時(shí)間延遲電路。電子時(shí)間延遲電路包括時(shí)間延遲裝置,該時(shí)間延遲裝置與電壓點(diǎn)火電路連接。電子時(shí)間延遲電路計(jì)數(shù)時(shí)間延遲,且在完成時(shí)升高電壓直至超過臨界點(diǎn)火電壓。當(dāng)超過臨界點(diǎn)火電壓時(shí),電壓激發(fā)器開關(guān)將擊穿,以便將能量傳遞給電起動(dòng)器,從而起動(dòng)輸出子組件中的炸藥引爆劑。炸藥引爆劑提供引爆輸出,以便起動(dòng)下一個(gè)炸藥或推進(jìn)劑元件,例如在井穿孔系統(tǒng)中的一組聚能炸藥。

    【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
    【國外來華專利技術(shù)】
    本專利技術(shù)在各個(gè)實(shí)施例中通常涉及時(shí)間延遲裝置,特別是涉及包括適合用于起動(dòng)炸藥和推進(jìn)劑的電子時(shí)間延遲組件的裝置,本專利技術(shù)還涉及包括電子時(shí)間延遲系統(tǒng)的系統(tǒng)以及它的操作方法。
    技術(shù)介紹
    用于完成油井或天然氣井的穿孔系統(tǒng)為本領(lǐng)域公知。穿過地層鉆探以便抽取油和天然氣形式的烴的井筒通常這樣加襯,即通過將鋼殼或襯套插入井中,并使得殼或襯套的至少一部分由水泥粘接就位,以便防止高壓流體使殼或襯套向上移動(dòng)至井筒外部。通過形成穿過殼或襯套的壁和穿過周圍水泥進(jìn)入巖層的孔(稱為孔眼),可能產(chǎn)生烴的地下巖層直接與殼或襯套內(nèi)部連接。孔眼通常通過引爆聚能炸藥而形成,該聚能炸藥布置在殼內(nèi)在鄰近要生產(chǎn)油或天然氣的巖層處。聚能炸藥構(gòu)造成將炸藥引爆的能量引導(dǎo)成聚焦、狹窄的圖形(稱為“射流”),以便在殼中產(chǎn)生孔。通常,井穿孔系統(tǒng)包括點(diǎn)火頭和穿孔槍,它們都懸掛在傳送裝置例如管形繩索(它可以包括所謂的“油管柱”)上并放低至井中。井穿孔系統(tǒng)通常還包括各種部件,例如包括封隔器、撞針、炸藥引爆劑和時(shí)間延遲裝置。時(shí)間延遲裝置需要在增壓事件和隨后的穿孔事件之間向操作人員提供足夠時(shí)間,以便使用于穿孔的井壓力平衡,從而保證油或天然氣最佳地流入井中。使井壓力平衡是重要的步驟,因?yàn)楫?dāng)不這樣做或者當(dāng)步驟不正確地進(jìn)行時(shí),可能導(dǎo)致當(dāng)殼或襯套內(nèi)存在的靜液壓不充分時(shí)或者當(dāng)存在太大靜液壓時(shí)設(shè)備受損以及可能傷害設(shè)備操作人員,且在沒有補(bǔ)救措施的情況下,通過穿孔操作而暴露的生產(chǎn)巖層可能受到污染或者危及或阻礙生產(chǎn)。另外,對(duì)于正確壓力平衡的井,生產(chǎn)巖層流體將立即和快速地通過油管柱的內(nèi)部向上流動(dòng),并以合適的控制方式流向地面。因此,重要的是使用的時(shí)間延遲裝置要可靠和精確,以便有充分的時(shí)間來使井壓力平衡。現(xiàn)有技術(shù)中通常使用的時(shí)間延遲裝置使用煙火(pyrotechnic)時(shí)間延遲保險(xiǎn)絲。如后面更詳細(xì)所述,基于保險(xiǎn)絲的煙火時(shí)間延遲裝置可靠和準(zhǔn)確以及有時(shí)間限制,這可能最終導(dǎo)致更復(fù)雜,并增加了油工具廠的顧客的成本。圖1顯不了在井10中的普通井芽孔系統(tǒng)20。井10通過首先鉆出井筒12而構(gòu)成,井殼14布置在該井筒12內(nèi),并由水泥粘接就位,如在16處所示。特別是,穿孔槍34、機(jī)械釋放器28、封隔器24和點(diǎn)火頭32由油管柱22攜帶。穿孔槍34和點(diǎn)火頭32在油管柱22上放低至井10中的選定位置并鄰近要進(jìn)行生產(chǎn)的地下巖層18。密封件通過封隔器24而布置在油管柱22的外部和殼14的壁38之間,以便確定在封隔器24上面的井環(huán)形部分40以及在封隔器24下面的隔離區(qū)域42。穿孔系統(tǒng)20還包括位于封隔器24下面的通氣孔56。通氣孔56允許在隔離區(qū)域42和管孔58之間直接連接,以便保證在管孔58和隔離區(qū)域42內(nèi)的流體壓力基本相等。當(dāng)命令點(diǎn)火穿孔槍34時(shí),在點(diǎn)火頭32內(nèi)的驅(qū)動(dòng)活塞50響應(yīng)由操作人員起動(dòng)的、油管柱22中的流體壓力升高而運(yùn)動(dòng)。活塞50的運(yùn)動(dòng)釋放撞針52,從而起動(dòng)點(diǎn)火順序。如上所述,普通的穿孔系統(tǒng)可以提供有位于點(diǎn)火頭28內(nèi)的煙火時(shí)間延遲裝置30。煙火時(shí)間延遲裝置30用于在點(diǎn)火頭28的起動(dòng)和由穿孔槍34承載的聚能炸藥的隨后點(diǎn)火之間提供時(shí)間延遲,以便如上所述使井10壓力平衡,用于優(yōu)化穿孔。本領(lǐng)域已知的煙火時(shí)間延遲裝置提供最大8分鐘的時(shí)間延遲。因此,為了獲得更長延遲,操作人員被迫使得多個(gè)煙火時(shí)間延遲裝置以串聯(lián)形式串在一起。例如,附加延遲裝置可以連接在一起,以便獲得更長延遲的定時(shí)器。由于在穿孔井孔中涉及的時(shí)間和成本以及使用的裝置的炸藥功率,重要的是使它們的操作可靠和精確。串在一起的多個(gè)煙火時(shí)間延遲裝置降低了系統(tǒng)的可靠性,并增加了系統(tǒng)成本和復(fù)雜性。因此需要一種提高井穿孔系統(tǒng)的系統(tǒng)可靠性和操作靈活性的方法和裝置。特別是,需要一種在井穿孔系統(tǒng)中使用的時(shí)間延遲裝置,以便使井穿孔系統(tǒng)能夠充分和準(zhǔn)確地進(jìn)行定時(shí)操作,從而使井壓力平衡,用于優(yōu)化穿孔結(jié)果。這樣的時(shí)間延遲裝置優(yōu)選是具有很高的可靠性水平以及較低的成本水平和制造復(fù)雜性。
    技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
    本專利技術(shù)的實(shí)施例包括一種時(shí)間延遲裝置,該時(shí)間延遲裝置包括輸入組件,該輸入組件包括布置成用于移動(dòng)以便能夠進(jìn)行電源連接的元件。時(shí)間延遲裝置還包括電子時(shí)間延遲電路,該電子時(shí)間延遲電路與輸入組件連接,并構(gòu)造成響應(yīng)啟用的電源連接而提供時(shí)間延遲,并在時(shí)間延遲完成時(shí)起動(dòng)點(diǎn)火指令。本專利技術(shù)的另一實(shí)施例包括井穿孔系統(tǒng),該井穿孔系統(tǒng)包括傳送裝置;穿孔槍,該穿孔槍懸掛在傳送裝置上;點(diǎn)火頭,該點(diǎn)火頭懸掛在傳送裝置上,并與穿孔槍可操作地連接;以及時(shí)間延遲裝置,該時(shí)間延遲裝置在點(diǎn)火頭中。該時(shí)間延遲裝置包括輸入組件,該輸入組件包括布置成用于移動(dòng)以便能夠進(jìn)行電源連接的元件。時(shí)間延遲裝置還包括電子時(shí)間延遲電路,該電子時(shí)間延遲電路與輸入組件連接,并構(gòu)造成響應(yīng)啟用的電源連接而提供時(shí)間延遲,并在時(shí)間延遲完成時(shí)起動(dòng)點(diǎn)火指令。本專利技術(shù)的另一實(shí)施例包括在炸藥或推進(jìn)劑系統(tǒng)中使用電子時(shí)間延遲裝置的方法。該方法包括向元件施加外力,以便使該元件響應(yīng)該外力而移動(dòng);響應(yīng)元件的移動(dòng)而使電源與電子時(shí)間延遲電路連接;響應(yīng)電源的連接而提供電子時(shí)間延遲;以及在電子時(shí)間延遲之后使得來自電源的電壓增加至預(yù)定的更高臨界點(diǎn)火電壓。本專利技術(shù)的另一實(shí)施例包括一種時(shí)間延遲裝置,該時(shí)間延遲裝置包括輸入組件,該輸入組件包括布置成用于移動(dòng)以便能夠進(jìn)行電源連接的元件;以及電子時(shí)間延遲電路。電子時(shí)間延遲電路包括隔離元件,該隔離元件構(gòu)造成使得電源與電子時(shí)間延遲電路電隔離,該電子時(shí)間延遲電路與輸入組件可操作地連接,并構(gòu)造成響應(yīng)啟用的無隔離電源連接而提供時(shí)間延遲,并在時(shí)間延遲完成時(shí)起動(dòng)點(diǎn)火指令。本專利技術(shù)的又一實(shí)施例包括井穿孔系統(tǒng),該井穿孔系統(tǒng)包括傳送裝置;穿孔槍,該穿孔槍懸掛在傳送裝置上;點(diǎn)火頭,該點(diǎn)火頭懸掛在傳送裝置上,并與穿孔槍可操作地連接;以及時(shí)間延遲裝置,該時(shí)間延遲裝置在點(diǎn)火頭中。該時(shí)間延遲裝置包括輸入組件,該輸入組件包括布置成用于移動(dòng)以便能夠進(jìn)行電源連接的元件;以及電子時(shí)間延遲電路。電子時(shí)間延遲電路包括隔離元件,該隔離元件構(gòu)造成使得電源與電子時(shí)間延遲電路電隔離,該電子時(shí)間延遲電路與輸入組件可操作地連接,并構(gòu)造成響應(yīng)啟用的無隔離電源連接而提供時(shí)間延遲,并在時(shí)間延遲完成時(shí)起動(dòng)點(diǎn)火指令。本專利技術(shù)的又一實(shí)施例包括一種使電子時(shí)間延遲電路停用的方法。該方法包括提供連接在電源和電子時(shí)間延遲電路之間的隔離元件;以及響應(yīng)隔離元件的部件與液體的接觸而使得電源與電子時(shí)間延遲電路隔離。附圖說明圖1是顯示在井中的普通穿孔系統(tǒng)的剖視圖;圖2是顯示根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的、設(shè)置為井穿孔系統(tǒng)的炸藥或推進(jìn)劑系統(tǒng)的剖視圖;圖3是顯示根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的電子時(shí)間延遲組件的剖視圖;圖4是顯示根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的撞針子組件的剖視圖;圖5是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的電子時(shí)間延遲電路的方框圖;圖6是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的電子時(shí)間延遲組件的流程圖;圖7A-7F顯示了根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的水切斷部件的方框圖;以及圖8是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的、包括水切斷部件的電子時(shí)間延遲電路的方框圖。具體實(shí)施方式本專利技術(shù)在各個(gè)實(shí)施例中包括操作電子時(shí)間延遲組件的裝置和方法,該電子時(shí)間延遲組件適合用于炸藥或推進(jìn)劑系統(tǒng)內(nèi),該炸藥或推進(jìn)劑系統(tǒng)例如設(shè)置為井穿孔系統(tǒng),以便解決與普通時(shí)間延遲裝置相關(guān)的可靠性問題以及成本和復(fù)雜性的問題。在下面的說明中,電路和功能可以以方框圖形式表示,以便不會(huì)在不需要的細(xì)節(jié)本文檔來自技高網(wǎng)
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    【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
    一種時(shí)間延遲裝置,包括: 輸入組件,該輸入組件包括構(gòu)造成用于移動(dòng)以便能夠進(jìn)行電源連接的元件;以及 電子時(shí)間延遲電路,該電子時(shí)間延遲電路與輸入組件可操作地連接,并構(gòu)造成響應(yīng)啟用的電源連接而提供時(shí)間延遲,并在時(shí)間延遲完成時(shí)起動(dòng)點(diǎn)火指 令。

    【技術(shù)特征摘要】
    【國外來華專利技術(shù)】US 2006-10-26 11/553,361;US 2007-10-23 11/876,841確定的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的所有變化、等效物和替換。權(quán)利要求1.一種時(shí)間延遲裝置,包括 輸入組件,該輸入組件包括構(gòu)造成用于移動(dòng)以便能夠與電源進(jìn)行電源連接的元件; 電子時(shí)間延遲電路,該電子時(shí)間延遲電路與輸入組件可操作地連接,并構(gòu)造成響應(yīng)被啟用的電源連接而提供時(shí)間延遲,在時(shí)間延遲完成時(shí)起動(dòng)點(diǎn)火指令,以及增加由與輸入組件連接的電源提供的電壓;以及 隔離元件,該隔離元件構(gòu)造成當(dāng)隔離元件的部件與液體接觸時(shí)使得電源與電子時(shí)間延遲電路電隔離。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)間延遲裝置,其中,隔離元件包括 導(dǎo)電輸入裝置,該導(dǎo)電輸入裝置與電源可操作地連接,并構(gòu)造成接收電信號(hào); 導(dǎo)電輸出裝置,該導(dǎo)電輸出裝置與電子時(shí)間延遲電路可操作地連接,并構(gòu)造成輸出電信號(hào); 可膨脹小球,該可膨脹小球至少部分地位于導(dǎo)電輸入裝置和導(dǎo)電輸出裝置之間,并構(gòu)造成在與液體接觸時(shí)膨脹;以及 至少一個(gè)導(dǎo)電電線,該導(dǎo)電電線可操作地連接在導(dǎo)電輸入裝置和導(dǎo)電輸出裝置之間,并鄰近小球且越過該小球延伸。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)間延遲裝置,還包括輸出組件,該輸出組件包括炸藥引爆齊U,并構(gòu)造成響應(yīng)點(diǎn)火指令提供引爆輸出。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)間延遲裝置,其中輸入組件包括接觸組件,該接觸組件構(gòu)造成在其元件移動(dòng)時(shí)與該元件接合,并能夠進(jìn)行電源連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)間延遲裝置,其中構(gòu)造成用于移動(dòng)的所述元件包括撞針,輸入組件的殼體包括在其內(nèi)的撞針孔,該撞針孔用于容納撞針,撞針包括縱向軸線,并構(gòu)造成通過施加的外力而沿該縱向軸線移動(dòng)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的時(shí)間延遲裝置,還包括至少一個(gè)剪切銷,該剪切銷通過所述殼體來固定,并大致橫向延伸穿過撞針,其中,該至少一個(gè)剪切銷定位和構(gòu)造成通過撞針響應(yīng)施加的外力的移動(dòng)而被剪切。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)間延遲裝置,其中電子時(shí)間延遲電路包括振蕩器,該振蕩器與至少一個(gè)計(jì)數(shù)器裝置可操作地連接。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)間延遲裝置,其中電子時(shí)間延遲電路構(gòu)造成在時(shí)間延遲完成后使得來自電源的剩余能量流向地線電壓。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)間延遲裝置,其中電子時(shí)間延遲電路包括電壓點(diǎn)火電路,該電壓點(diǎn)火電路構(gòu)造成增加由電源提供的電壓。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的時(shí)間延遲裝置,其中電壓點(diǎn)火電路包括激發(fā)器,該激發(fā)器構(gòu)造成使得電壓點(diǎn)火電路與起動(dòng)器隔離。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的時(shí)間延遲裝置,其中激發(fā)器還構(gòu)造成當(dāng)電壓超過預(yù)定臨界點(diǎn)火電壓時(shí)將由電壓點(diǎn)火電路增加的電壓傳送給起動(dòng)器。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的時(shí)間延遲裝置,其中電壓點(diǎn)火電路包括至少一個(gè)電容器,該電容器與激發(fā)器可操作地連接,并構(gòu)造成將增加的電壓傳送給激發(fā)器。13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的時(shí)間延遲裝置,還包括炸藥引爆劑,該炸藥引爆劑構(gòu)造成響應(yīng)點(diǎn)火指令提供引爆輸出,其中,起動(dòng)器構(gòu)造成在接收增加的電壓時(shí)起動(dòng)炸藥引爆劑。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)間延遲裝置,其中電子時(shí)間延遲電路布置在大致管形殼體內(nèi)。15.一種時(shí)間延遲裝置,包括 輸入組件,該輸入組件包括構(gòu)造成用于移動(dòng)以便能夠進(jìn)行電源連接的元件;以及電子時(shí)間延遲電路,該電子時(shí)間延遲電路包括隔離元件,該隔離元件構(gòu)造成當(dāng)隔離元件的部件與液體接觸時(shí)使得電源與電子時(shí)間延遲電路電隔離,該電子時(shí)間延遲電路與輸入組件可操作地連接,并構(gòu)造成響應(yīng)被啟用的無隔離電源連接而提供時(shí)間延遲,并在時(shí)間延遲完成時(shí)起動(dòng)點(diǎn)火指令。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的時(shí)間延遲裝置,其中,隔離元件包括 導(dǎo)電輸入裝置,該導(dǎo)電輸入裝置與電源可操作地連接,并構(gòu)造成接收電信號(hào); 導(dǎo)電輸出裝置,該導(dǎo)電輸出裝置與電子時(shí)間延...

    【專利技術(shù)屬性】
    技術(shù)研發(fā)人員:FX普林茲小約翰A阿雷爾RS博爾哈WJ斯萊德
    申請(qǐng)(專利權(quán))人:阿利安特技術(shù)系統(tǒng)公司
    類型:發(fā)明
    國別省市:US[美國]

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