УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПОЛНОТЫ СРАБАТЫВАНИЯ ДЕТОНАТОРОВ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ В НЕФТЯНОЙ И ГАЗОДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Российский патент 2025 года по МПК F42D5/02 F42C21/00 G01H9/00 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для регистрации факта срабатывания всех типов детонаторов в том числе, содержащих в своем составе инициирующих взрывчатых веществ, спускаемых на НКТ или геофизическом кабеле, при проведении прострелочно-взрывных работ (ПВР) на скважинах, пробуренных на нефть, газ и воду.

Из области техники, патент RU 2538572 C1, 05.08.2013, известен способ контроля срабатывания высокоточных высоковольтных безопасных электродетонаторов (ЭД), заключающийся в том, что над контролируемым ЭД размещают датчик, выполненный в виде индуктивной катушки, регистрируют импульс тока в цепи датчика, начало которого соответствует моменту прихода подрывного импульса тока на ЭД, определяют его амплитудно-временные параметры, сравнивают их с заданными параметрами подрывного импульса тока, соответствующими условиям безотказного срабатывания ЭД, и по результатам сравнения судят о режиме срабатывания ЭД.

Но данный способ предназначен для использования при проведении взрывных работ только для контроля срабатывания высокоточных высоковольтных безопасных электродетонаторов и не предназначен для регистрации факта срабатывания детонаторов содержащих в своем составе инициирующие взрывчатые вещества (ВВ).

Самым близким по своей технической сущности является устройство для определения отказов при электровзрывании описанное в патенте RU 2446379 C1, 02.08.2010, содержащее регистрирующие элементы, счетное устройство и схему запуска с отсчетом взрыва, отличающееся тем, что дополнительно снабжено согласующим устройством и устройством ввода и отображения информации, причем в качестве счетного устройства используют микроконтроллер, в качестве регистрирующих элементов - датчики напряжения и тока, а в качестве схемы запуска - датчик замыкания электровзрывной цепи, при этом входы датчиков тока и напряжения подсоединены к магистральным проводам электровзрывной цепи, а выходы соединены с согласующим устройством, выходы которого соединены с входом микроконтроллера, причем датчик замыкания входом соединен с прибором взрывания, а выходом с микроконтроллером.

Данное устройство определяет факт срабатывания, с помощью электрических измерений за счет контроля количества энергии, поглощенной электровзрывной цепью в момент инициирования. Сигналы о начале инициирования через датчик замыкания поступает в микроконтроллер с подключенных к клеммам взрывного прибора. Но данное устройство не позволяет регистрацию факта срабатывания детонаторов по средствам беспроводной связи, а также не позволяет регистрацию и обработку распространяющихся по обсадной скважинной трубе механических колебаний.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение безопасности при контроле и регистрации факта срабатывания всех типов детонаторов, спускаемых на НКТ или геофизическом кабеле, при проведении на скважинах прострелочно-взрывных работ в нефтяной и газодобывающей промышленности за счет регистрации распространяющихся по обсадной скважинной трубе механических колебаний от источника взрыва и возможность передачи сигнала от передающего блока на принимающий блок по средствам беспроводной связи.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что устройство содержит передающий и принимающий блоки с возможностью соединения между собой средствами беспроводной связи или межблочным кабелем, причем передающий блок содержит корпус с установленными в нем микроконтроллер U2 и соединённые с ним все следующие элементы, микросхемы U4 преобразователя данных интерфейс RS-485, преобразователь данных U3, выполненный на микросхеме NRF24L01, осуществляющий преобразование и передачу данных на частоте 2.4 ГГц, индикатор светодиода P2 и токоограничивающий светодиод R1, систему питания, выполненную на повышающем и понижающем импульсных преобразователях P7 и P6 соответственно, линейный стабилизатор U1, диоды VD1, VD2, VD3, VD4, включенные по вентильной схеме, а в схеме питания применена П-образная схема фильтра на конденсаторах C1, C2, C3, C4 и дросселе L1, разъем P1 для подключения межблочного кабеля, резисторы R2 и R3 включены по схеме делителя напряжения, встроенный аккумулятор Р9, снабженный зарядным модулем P8, узел усилителя, содержащий сейсмодатчик ГЕОФОНа P5 и плату усилителя, выполненную на транзисторе VT1, включенном в режиме усиления, и содержащую узел термостабилизации, выполненный на резисторе R6 и конденсаторе C5, резисторе R4, подстроечном резисторе R5 для установки напряжения смещения на базе транзистора VT1, а принимающий блок содержит корпус с установленным в нем микроконтроллер U2 и соединённые с ним все следующие элементы, микросхемы U4 преобразователя данных для передачи по интерфейсу RS-485, U3 выходного тракта - преобразователя данных, основанного на микросхеме NRF24L01, осуществляющего преобразование и передачу данных на частоте 2.4 ГГц, в схеме питания применена П-образная схема фильтра на конденсаторах C1, C2, C3, C4 и дросселе L1, светодиод P1 и токоограничивающий резистор R1, разъем USB X1 для подключения компьютера, и также принимающий блок содержит USB-UART преобразователь P4, разъем P3 для подключения межблочного кабеля. Передающий блок оснащен магнитным креплением, для его установки на устье скважины.

Передающий блок выполнен на базе микроконтроллера U2, и содержит микросхемы U4 преобразователя данных для передачи по интерфейсу RS485, U3 выходного тракта - преобразователя данных, выполненного на микросхеме NRF24L01, осуществляющего преобразование и передачу данных на частоте 2.4 ГГц, по средствам беспроводной связи или межблочного кабеля. Индикаторный светодиод P2 и токоограничивающий светодиод R1, служат для индикации питания и уровня заряда встроенного аккумулятора Р9. Система питания выполнена на повышающем и понижающем импульсных преобразователях P7 и P6 соответственно, а также линейного стабилизатора U1, диодов VD1, VD2, VD3, VD4, включенных по вентильной схеме. В схеме питания применена П-образная схема фильтра на конденсаторах C1, C2, C3, C4 и дросселе L1. Разъем P1 предназначен для подключения, при необходимости, межблочного кабеля. Резисторы R2 и R3 включены по схеме делителя напряжения и обеспечивают необходимый уровень напряжения на входе АЦП микроконтроллера. Передающий блок питается от встроенного аккумулятора Р9. Аккумулятор Р9 снабжен зарядным модулем P8. Узел усилителя с сейсмодатчиком ГЕОФОН P5 состоит непосредственно из сейсмодатчика ГЕОФОНа P5 и платы усилителя. Плата усилителя выполнена на транзисторе VT1, включенном в режиме усиления, и содержит узел термостабилизации на резисторе R6 и конденсаторе C5, на резисторе R4, подстроечном резисторе R5 для установки напряжения смещения на базе транзистора VT1. Принимающий блок выполнен на базе микроконтроллера U2 и содержит соединённые с ним микросхемы U4 преобразователя данных для передачи по интерфейсу RS485, U3 выходного тракта - преобразователя данных, выполненного на микросхеме NRF24L01 осуществляющего преобразование и передачу данных на частоте 2.4 ГГц по средствам беспроводной связи или межблочного кабеля. В схеме питания применена П-образная схема фильтра на конденсаторах C1, C2, C3, C4 и дросселе L1. Светодиод P1 - индикатор питания принимающего блока и токоограничивающий резистор R1. Разъем USB X1 для подключения компьютера. Также принимающий блок содержит USB-UART преобразователь P4 и разъем P3 для подключения, при необходимости, межблочного кабеля.

Суть технического решения поясняется схемами, где на фигуре 1 представлен передающий блок 1 устройства контроля полноты срабатывания детонаторов при проведении взрывных работ в нефтяной и газодобывающей промышленности, передающая антенна 2, разъем для зарядки 3, разъем для межблочного соединения 4, кнопка включения питания 5, световой индикатор процесса зарядки 6, световой индикатор питания 7. На фигуре 2 представлен принимающий блок 8 устройства контроля полноты срабатывания детонаторов при проведении взрывных работ в нефтяной и газодобывающей промышленности, принимающая антенна 9, разъем для подключения компьютера 10, разъем дополнительного питания 11, световой индикатор питания принимающего блока 12. На фигуре 3 представлен принимающий блок 8 (вид сзади), принимающая антенна 9, разъем для межблочного соединения 13. На фигуре 4 изображена схема передающего блока 1 устройства контроля полноты срабатывания детонаторов при проведении взрывных работ в нефтяной и газодобывающей промышленности, содержащая микроконтроллер U2, микросхемы U3, U4 преобразователь данных, интерфейс RS-485, микросхема NRF24L01, индикаторный светодиод P2, токоограничивающий светодиод R1, преобразователи P7 и P6, линейный стабилизатор U1, диоды VD1, VD2, VD3, VD4, конденсаторы C1, C2, C3, C4, дроссель L1, разъем P1 для подключения межблочного кабеля, резисторы R2, R3, R4, R6, подстроечный резистор R5, аккумулятор Р9 с зарядным модулем P8, сейсмодатчик ГЕОФОН P5, транзистор VT1, конденсатор C5. На фигуре 5 изображена схема принимающего блока 8 устройства контроля полноты срабатывания детонаторов при проведении взрывных работ в нефтяной и газодобывающей промышленности, содержащая микроконтроллер U2, микросхемы U4 преобразователя данных для передачи по интерфейсу RS485, U3 выходного тракта - преобразователя данных, микросхема NRF24L01, конденсаторы C1, C2, C3, C4, дроссель L1, светодиод P1, токоограничивающий резистор R1, разъем USB X1, USB-UART преобразователь P4, разъем P3.

Устройство контроля полноты срабатывания детонаторов при проведении взрывных работ в нефтяной и газодобывающей промышленности работает следующим образом. На устье скважины устанавливают, например с помощью магнита, передающий блок 1. Принимающий блок 8 подключают к сети питания и к компьютеру. Затем включают питание путем нажатия на кнопку 5. Между передающим блоком 1 и принимающим блоком 8 при помощи антенн 2 и 9 устанавливают беспроводную связь. После включения питания передающий блок 1 начинает передавать по беспроводному каналу информацию, полученную с чувствительного датчика - ГЕОФОНА. При отсутствии возможности установить беспроводную связь между блоками 1 и 8, передача информации осуществляется посредством кабеля, подключающего в соответствующие разъемы Р1 и Р3 на принимающем и передающем блоках. Принимающий блок 8, подключенный к персональному компьютеру в разъем USB X1 при помощи кабеля USB и в среде ОС Windows запускает ПО PingViewer. Сигнал с принимающего блока 8 в режиме реального времени регистрируется и записывается на компьютере в виде графика. Работа устройства заключается в фиксации, оцифровывании и передачи на принимающий блок 8 упругих колебаний, распространяющихся по трубе скважины при проведении прострелочно-взрывных работ. При нажатии на кнопку питания 5 (Р3) на передающем блоке 1, электрический ток поступает на повышающий преобразователь P7, затем через диод VD3 напряжение поступает на микросхему U4 и стабилизатор напряжения U1. Стабилизатор U1 понижает напряжение для питания микроконтроллера U2, микросхемы U3 и узла усилителя с сейсмодатчиком ГЕОФОНа P5. Сразу после подачи питания на микроконтроллер U2 начинает светиться индикаторный светодиод P2, сообщающий о работающем устройстве. В случае если светодиод P2 светится попеременно, это сообщает пользователю о низком уровне заряда встроенного аккумулятора P9 и о необходимости подключить блок питания в разъем P4 для зарядки устройства. Сигнал с узла усилителя с сейсмодатчиком ГЕОФОН P5 поступает на вывод PA2 микроконтроллера U2, настроенного в режиме аналого-цифрового преобразователя и затем сигнал передается на принимающий блок 8. При подключении принимающего блока 8 к персональному компьютеру посредством USB кабеля, сигнал с USB разъема X1 поступает на микросхему U1 и на линейный стабилизатор напряжения U1 для питания микроконтроллера U2 и микросхемы U3. При необходимости пользователь может осуществить передачу данных посредством межблочного кабеля. Кабель межблочный подключается к передающему блоку 1 в разъем P1 и к принимающему блоку 8 в разъем P1. При этом если встроенный аккумулятор Р9 на передающем блоке 1 имеет низкий уровень заряда, также необходимо подключить к принимающему блоку 8 в разъем дополнительного питания P4 блок питания.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для регистрации факта срабатывания всех типов детонаторов. Устройство содержит передающий и принимающий блоки, соединенные между собой средствами беспроводной связи или межблочным кабелем. Передающий блок содержит корпус с установленными в нем микроконтроллером U2 и соединённые с ним микросхемы U4 преобразователя данных, интерфейс RS-485, преобразователь данных U3, выполненный на микросхеме NRF24L01, осуществляющий преобразование и передачу данных на частоте 2.4 ГГц, индикатор светодиода P2 и токоограничивающий светодиод R1, систему питания, выполненную на повышающем и понижающем импульсных преобразователях P7 и P6 соответственно, линейный стабилизатор U1, диоды VD1, VD2, VD3, VD4, включенные по вентильной схеме. В схеме питания применена П-образная схема фильтра на конденсаторах C1, C2, C3, C4 и дросселе L1, разъем P1 для подключения межблочного кабеля, резисторы R2 и R3 включены по схеме делителя напряжения, встроенный аккумулятор Р9, снабженный зарядным модулем P8, узел усилителя, содержащий сейсмодатчик ГЕОФОНа P5 и плату усилителя, выполненную на транзисторе VT1, включенном в режиме усиления, и содержащую узел термостабилизации, выполненный на резисторе R6 и конденсаторе C5, резисторе R4, подстроечном резисторе R5 для установки напряжения смещения на базе транзистора VT1. Принимающий блок содержит корпус с установленным в нем микроконтроллером U2 и соединённые с ним микросхемы U4 преобразователя данных для передачи по интерфейсу RS-485, U3 выходного тракта - преобразователя данных, основанного на микросхеме NRF24L01, осуществляющего преобразование и передачу данных на частоте 2.4 ГГц, в схеме питания применена П-образная схема фильтра на конденсаторах C1, C2, C3, C4 и дросселе L1, светодиод P1 и токоограничивающий резистор R1, разъем USB X1 для подключения компьютера. Принимающий блок содержит USB-UART преобразователь P4, разъем P3 для подключения межблочного кабеля. Техническим результатом является повышение безопасности при контроле и регистрации факта срабатывания всех типов детонаторов, спускаемых на НКТ или геофизическом кабеле. 5 ил.

Устройство контроля полноты срабатывания детонаторов при проведении взрывных работ в нефтяной и газодобывающей промышленности, содержащее передающий и принимающий блоки, соединенные между собой, отличающееся тем, что передающий и принимающий блоки выполнены с возможностью соединения между собой посредством беспроводной связи или межблочным кабелем, причем передающий блок содержит корпус с установленными в нем микроконтроллером U2 и соединённые с ним все следующие элементы: микросхемы U4 преобразователя данных, интерфейс RS-485, преобразователь данных U3, выполненный на микросхеме NRF24L01, осуществляющий преобразование и передачу данных на частоте 2.4 ГГц, индикатор светодиода P2 и токоограничивающий светодиод R1, систему питания, выполненную на повышающем и понижающем импульсных преобразователях P7 и P6 соответственно, линейный стабилизатор U1, диоды VD1, VD2, VD3, VD4, включенные по вентильной схеме, а в схеме питания применена П-образная схема фильтра на конденсаторах C1, C2, C3, C4 и дросселе L1, разъем P1 для подключения межблочного кабеля, резисторы R2 и R3 включены по схеме делителя напряжения, встроенный аккумулятор Р9, снабженный зарядным модулем P8, узел усилителя, содержащий сейсмодатчик ГЕОФОНа P5 и плату усилителя, выполненную на транзисторе VT1, включенном в режиме усиления, и содержащую узел термостабилизации, выполненный на резисторе R6 и конденсаторе C5, резисторе R4, подстроечном резисторе R5 для установки напряжения смещения на базе транзистора VT1, а принимающий блок, в свою очередь, содержит корпус с установленными в нем микроконтроллером U2 и соединённые с ним все следующие элементы: микросхемы U4 преобразователя данных для передачи по интерфейсу RS-485, преобразователь данных U3, выполненный на микросхеме NRF24L01 и осуществляющий преобразование и передачу данных на частоте 2.4 ГГц, в схеме питания применена П-образная схема фильтра на конденсаторах C1, C2, C3, C4 и дросселе L1, светодиод P1 и токоограничивающий резистор R1, разъем USB X1 для подключения компьютера и также принимающий блок содержит USB-UART преобразователь P4, разъем P3 для подключения межблочного кабеля.