CN100414071C - 一种复合射孔枪盲孔的构造方法 - Google Patents
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Abstract
一种复合射孔枪盲孔的构造方法。主要解决现有技术中采用单一盲孔作为泄压通道易发生射孔枪炸枪事故的不足。其特征在于：在圆管柱状枪身(2)上开有由至少两个圆形沉孔相交后构成的复合沉孔，将此复合沉孔作为此复合射孔枪的盲孔(6)，以提供射孔枪的泄压通道，将其相交弦在枪身上的位置与内部射孔弹的位置相对应，其中相交的两个圆形沉孔需要满足的条件为，每两个相交圆的中心连线垂直于柱状枪身的轴线，孔的轴心与柱体表面垂直，孔的底面为平面。依据该种复合射孔枪盲孔的构造方法可生产出具有能够有效避免炸枪事故发生的复合射孔枪。
Description
技术领域：
本发明涉及一种在油田勘探开发领域中用于射孔完井的一种井下作业工具的制作方法，尤其是涉及一种用于石油射孔的复合射孔枪盲孔的构造方法。
背景技术：
射孔完井是油田勘探开发重要环节之一，射孔完井效率的高低直接影响油田的开发效果。近年来，通过复合射孔提高射孔效率和增加产能的方法越来越普遍地被用于完井技术之中。目前常规的深穿透型射孔器使用的一次性射孔枪，往往都是在外表面上开有孤立的圆形沉孔作为盲孔，不能用于复合射孔。可重复性使用的枪身往往是采用在其上开有孤立的台阶通孔或孤立的带稍度的通孔，然后再压入橡胶包覆的钢垫片，是上个世纪50-60年代，为充分利用昂贵的特种钢材而形成的技术，现今已基本被淘汰。目前油田上被广泛应用的复合射孔枪身是一次性射孔枪，这种枪是在枪身外表面制作出孤立的台阶通孔、带稍度的通孔或者是带台阶薄盲孔，然后再压入橡胶包覆的钢垫片，以此起到密封和泄压作用。这种方式制作的复合射孔枪能满足通常复合射孔作业的要求，但由于设计和制作工艺的限制，不能像普通射孔枪一样可用于各种井况的射孔作业。即便如此，这种复合射孔枪的射孔作业也不时地出现井下事故，造成了很大的损失。常规的深穿透型射孔器使用的射孔枪由于它以孤立的圆形沉孔作为盲孔存在如下缺陷而不能用于复合射孔：圆形沉孔的底平面与管柱内壁的最小距离投影在此平面上是一条平行于圆管柱枪身轴线的直线，这是此平面与圆管柱相截切但未截穿内管壁所建立的线形薄弱点，当射孔枪管内压力载荷足够大时，破坏将从这一薄弱点产生，且将沿着这一线形薄弱点发展，直至射孔枪管内压力与环境条件取得平衡。因此当射孔枪内的火药被点燃后所产生的压力过大时，枪身将沿此直线被撕裂，也就由此导致了射孔枪的炸枪现象。
发明内容：
为了使射孔枪的盲孔能作为复合射孔时的泄压通道，而通过改变盲孔的构造方法，以解决单一盲孔作为泄压通道易发生射孔枪炸枪事故的不足，本发明提供一种新的复合射孔枪盲孔构造方法，依据该种复合射孔枪盲孔的构造方法可生产出具有能够有效避免炸枪事故发生的复合射孔枪的特点。
本发明的技术方案是：该种复合射孔枪盲孔的构造方法，包括常规的根据对射孔的不同要求加工出不同排列、不同深度的盲孔的步骤，此外本方法中还包括有一些特别的步骤，即在圆管柱状枪身上开有若干由至少两个圆形沉孔相交后构成的复合沉孔，将这些复合沉孔作为此复合射孔枪的盲孔，以提供射孔枪的泄压通道。对这些复合沉孔的要求是将其相交弦在枪身上的位置与内部射孔弹的位置逐一相对应，其中相交的两个圆形沉孔需要满足的条件为： 两个相交圆的中心连线垂直于柱状枪身的轴线，各孔的轴心应与柱体表面垂直，即由各孔的轴心线向柱状枪身所作的投影为一点，此外，应使孔的底面为平面或者尽量为平面。
上述的构造方法中，当选取两个相交的圆形沉孔的直径相等时，效果较明显。
本发明具有如下有益效果：由于采取上述方案中所述方法制作出的复合射孔枪，作为泄压通道以供射孔弹穿出的每个盲孔是由至少两个相交的圆形沉孔构成，因此由两条线或两条以上的直线共同构成的区域成为枪身上的薄弱点。由于线与线之间存在应力集中，使得这一面形区域成为薄弱区域，当射孔枪管内压力载荷足够大时，破坏将被限制在这一薄弱区域内，因此有效的避免了炸枪事故的发生。
附图说明：
附图1是应用本发明中所述方法制作出的复合射孔器的结构剖视图；
附图2是应用本发明中所述方法制作出的复合射孔器的外观示意图；
附图3是利用本发明中所述方法制作的复合沉孔的局部示意图；
附图4是现有技术中复合射孔枪上泄压孔的局部示意图
附图5是本实用新型的复合沉孔为直孔的局部示意图；
附图6是本实用新型的复合沉孔为带稍度孔的局部示意图；
附图7是本实用新型的复合沉孔为阶梯孔的局部示意图。
图中1-枪头，2-枪身，3-射孔弹，4-导爆索，5-枪尾，6-盲孔。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明：
本发明的设计构思是考虑通过一种方法在射孔枪管壁表面建立若干块可供释放压力的薄弱区域，以供射孔枪内压力快速释放。考虑这一薄弱区域应是以射孔孔眼为中心一定面积的区域，是面的概念，而不再采用传统射孔枪上利用点或线作为薄弱点的方式。
本方法除包括常规的根据射孔的不同要求加工出不同排列、不同深度的盲孔的步骤外，其增加的特别步骤是：在圆管柱状枪身2上开有由至少两个圆形沉孔相交后构成的复合沉孔，将此复合沉孔作为此复合射孔枪的盲孔6，以提供射孔枪的泄压通道，并且将其相交弦在枪身上的位置与内部射孔弹的位置相对应。其中相交的两个圆形沉孔需要满足的条件为，两个相交圆的中心连线垂直于柱状枪身的轴线，各孔的轴心应与柱体表面垂直，即由各孔的轴心线向柱状枪身所作的投影为一点，此外，应使孔的底面为平面或尽量为平面。加工工具的限制将会影响到底面的平面程度，当然越接近平面则实际的效果则越好。
如图2所示，是应用本发明所完成的复合射孔枪的一个外观示意图，其中盲孔在这种枪身上的位置与常规复合射孔枪的位置相同。
图3是应用本发明所完成的复合射孔枪复合沉孔的局部示意图，图4是现有技术中射孔枪上泄压孔的局部示意图，从图3中可清楚看出：当采用单一沉孔的形式，沉孔的底平面与圆管柱的轴线平行且与外圆柱面相截切时，平面与管柱内壁的最小距离投影在平面上是一条平行于圆管柱轴线的直线，这是平面与圆管柱相截切而未截穿内管壁所建立的线形薄弱点。当射孔枪管内压力载荷足够大时，破坏将从这一薄弱点产生，因此易发生炸枪的现象。当采用由两个相交的复合沉孔构成盲孔时，如图3所示，两个或两个以上彼此间成一定夹角的相交平面分别与圆管柱的轴线平行且与外圆柱面相截切，此时将有两条线或两条以上的直线共同构成的区域组成薄弱点。因为线与线之间存在应力集中，所以使得这一面形区域成为薄弱区域，当射孔枪管内压力载荷足够大时，破坏将在这一薄弱区域内产生发展，且将以此区域边沿为界，因此枪内压力将会被迅速、安全地释放，避免了炸枪现象的发生。
经过试验发现，相交的两个圆形沉孔的直径相等时，效果较好。在实际实施中，复合沉孔通常采用直孔的形式，如图5所示，其轴心与柱体表面垂直，底面为加工工具形成的表面，例如钻头、铣刀车削面，加工完成的底面要求是平面或者基本是平面。此外，也可以选择加工成带稍度的孔，如图6所示，其轴心与柱体表面垂直，底面为加工工具形成的表面，如钻头、铣刀车削面，要求是平面或基本是平面。图7是复合沉孔采用台阶孔的形式时的示意图，其要求同样是孔的轴心与柱体表面垂直，底面为钻头、铣刀等加工工具形成的表面，要求是平面或基本是平面。
下面是本发明在试验过程中获得成功的几个参数选取实例：
实施例1：102型复合射孔枪盲孔形式，射孔枪管柱外径为102mm，圆形沉孔形式为直径28mm，相交弦长18mm，底面为平面，距枪身内表面2mm。上述复合射孔枪组成的复合射孔器，在射孔作业后，通常在盲孔区域上可形成21×28mm的类似长方形的泄压区，最大可达48×28的泄压区，完全满足102型复合射孔器的泄压要求。
实施例2：127型复合射孔枪盲孔形式，射孔枪管柱外径为127mm，圆形沉孔形式为直径32mm，相交弦长20mm，底面为平面，距枪身内表面2.5mm。上述复合射孔枪组成的复合射孔器，在射孔作业后，通常在盲孔区域上可形成25×32mm的类似长方形的泄压区，最大可达55×32的泄压区，完全满足复合射孔器的泄压要求。
基于我国目前射孔弹的标准，相交的圆形沉孔的底面所在平面距离相对应的圆管形枪身内表面的垂直距离范围在1.5毫米～3.5mm毫米之间，而相交的圆形沉孔外圆的直径范围为20毫米～36毫米之间，相交弦长的范围在15毫米～36毫米之间时，工作的效果最好。射孔时的射流将从两圆中间穿过，形成射孔眼，复合射孔时产生的高能气体也从射孔孔眼穿过。高能气体穿过的同时，由于圆形孔的中心是薄弱点，而两圆中间是薄弱区域，在内压作用下，此薄弱区域的存在，可在不损伤枪体的情况下，扩大孔眼面积，达到复合射孔器内部压力的快速、安全释放。
Claims (7)
1. 一种复合射孔枪盲孔的构造方法，包括常规的根据射孔的不同要求加工出不同排列、不同深度的盲孔的步骤，其特征在于：在圆管柱状枪身(2)上开有由至少两个圆形沉孔相交后构成的复合沉孔，将此复合沉孔作为此复合射孔枪的盲孔(6)，以提供射孔枪的泄压通道，将其相交弦在枪身上的位置与内部射孔弹的位置相对应，其中相交的两个圆形沉孔需要满足的条件为，两个相交圆的中心连线垂直于柱状枪身的轴线，各孔的轴心应与柱体表面垂直，即由各孔的轴心线向柱状枪身所作的投影为一点，此外，应使孔的底面尽量为平面。
2. 根据权利要求1所述的一种复合射孔枪盲孔的构造方法，其特征在于：相交的两个圆形沉孔的直径相等。
3. 根据权利要求1所述的一种复合射孔枪盲孔的构造方法，其特征在于：在圆管柱状枪身(2)上开有由至少两个圆形直孔式沉孔相交后构成的复合沉孔，其轴心与柱体表面垂直，底面为钻头或铣刀加工后形成的车削面。
4. 根据权利要求1所述的一种复合射孔枪盲孔的构造方法，其特征在于：在圆管柱状枪身(2)上开有由至少两个圆形带有稍度的沉孔相交后构成的复合沉孔，其轴心与柱体表面垂直，底面为钻头或铣刀加工后形成的车削面。
5. 根据权利要求1所述的一种复合射孔枪盲孔的构造方法，其特征在于：在圆管柱状枪身(2)上开有由至少两个圆形的台阶状沉孔相交后构成的复合沉孔，其轴心与柱体表面垂直，底面为钻头或铣刀加工后形成的车削面。
6. 根据权利要求1～5中任一权利要求所述的一种复合射孔枪盲孔的构造方法，其特征在于：圆形沉孔的底面距相对应的枪身管内表面的垂直距离范围为1.5毫米～3.5毫米之间。
7. 根据权利要求6所述的一种复合射孔枪盲孔的构造方法，其特征在于：相交的圆形沉孔外圆的直径范围为20毫米～36毫米之间，相交弦长的范围在15毫米～36毫米之间。
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