CN102155200A - 一种具有减震缓冲功能的射孔器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于石油天然气开采技术中的具有减震缓冲功能的射孔器。它可解决现有射孔器难以满足大跨距、高孔密、深穿透等复杂射孔—测试联作技术领域施工现场需求的难题。其技术方案是：在射孔器的轴向上，上面设置枪头，下面设置枪尾，中间用圆形枪身将枪头与枪尾连接再一起；在枪头、枪尾和枪身形成的空腔内，由多个减震缓冲体和射孔弹交替串联在一起，并固定在固定架之上；用导爆索将射孔弹联结在一起，射孔弹的引爆顺序是从上向下引爆，或从下向上引爆。本射孔器能削弱因射孔弹爆炸而作用在测试管柱和测试上的轴向冲击和振动；本发明结构简单、工作可靠、减震缓冲效果好，适用于大跨距、高孔密、深穿透的复杂射孔—测试联作技术施工中。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于石油天然气开采技术中的具有减震缓冲功能的射孔器。
技术背景
在射孔—测试联作施工中，井下一次引爆数百枚甚至数千枚聚能射孔弹，其爆炸瞬间将产生强烈的轴向冲击、振动，并在射孔液中形成瞬时高压，极易造成电子压力计、时钟等井下测试仪器损坏或失效，严重时会使得封隔器以下部分测试管柱发生永久塑性变形或断裂失效。现有的射孔减震器通常以橡胶或弹簧作为减震元件，其减震缓冲性能有限，并不能有效保障井下测试仪器和管柱的安全，尤其不能满足大跨距、高孔密、深穿透等各种复杂射孔工况条件。为此，针对压力计、时钟等井下关键测试仪器，有人设计了专用的减震托筒和保护器，例如中国专利CN2540630《井下测试电子压力计减震保护托筒》。这些专用保护装置虽然对井下测试仪器具有一定的保护作用，但结构较为复杂，且对测试管柱没有任何保护作用。
现有的射孔器减震器都是被动接受射孔弹爆炸产生的强烈的轴向冲击以及瞬时高压，属于间接式的减震缓冲方式，其减震缓冲方式及性能已经无法满足大跨距、高孔密、深穿透等复杂射孔-测试联作技术现场施工的需要。因此，特需要一种能够满足复杂技术现场的高性能的射孔器。
发明内容
本发明的目的是：为了解决现有射孔器减震缓冲方式及性能难以满足大跨距、高孔密、深穿透等复杂射孔—测试联作技术领域施工现场需求的难题，特提供一种具有减震缓冲功能的射孔器。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种具有减震缓冲功能的射孔器，在射孔器A—A轴向上，上面设置枪头，下面设置枪尾，中间用圆形枪身将枪头与枪尾连接再一起；在枪头、枪尾和枪身形成的圆柱形空腔内，由多个减震缓冲体和射孔弹交替串联在一起，并固定在固定架之上，其中减震缓冲体的数目=射孔弹的数目+1，减震缓冲体和射孔弹的具体数目由枪身的长度决定；用导爆索将射孔弹联结在一起，并对其起传爆、引爆作用，射孔弹的引爆顺序是从上向下引爆，或从下向上引爆。
在射孔器中，上述减震缓冲体的材料为金属泡沫铝，为直径比枪身小10～15mm且厚度为30～60mm的圆柱体形状。
本发明的有益效果是：可以大大削减射孔完井作业时因射孔弹爆炸而作用在测试管柱和测试仪器上的轴向冲击、振动和瞬时高压的强度，从而有效保护其安全；本发明结构简单、工作可靠性高，减震缓冲效果好，能适用于大跨距、高孔密、深穿透等各种复杂射孔-测试联作技术施工中。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明一种具有减震缓冲功能的射孔器的结构示意图。
图2为本发明的射孔器B—B剖面结构示意图。
图3为本发明一种具有减震缓冲功能的射孔器的减震缓冲原理图。
图中：1、枪头；2、减震缓冲体；3、射孔弹；4、固定架；5、导爆索；6、枪身；7、枪尾；8、冲击波。
具体实施方式
根据附图所示，一种具有减震缓冲功能的射孔器，在射孔器A—A轴向上，上面设置枪头1，下面设置枪尾7，中间用圆形枪身6将枪头1与枪尾7连接再一起；在枪头1、枪尾7和枪身6形成的圆柱形空腔内，由多个减震缓冲体2和射孔弹3交替串联在一起，并固定在固定架4之上，其中减震缓冲体2的数目=射孔弹3的数目+1，减震缓冲体2和射孔弹3的具体数目由枪身6的长度决定；用导爆索5将射孔弹3联结在一起，并对其起传爆、引爆作用，射孔弹的引爆顺序是从上向下引爆，或从下向上引爆。在射孔器中，上述减震缓冲体2的材料为金属泡沫铝，为直径比枪身6小10～15mm且厚度为30～60mm的圆柱体形状。
首先，引爆信号通过导爆索5传递，位于射孔器最上端的第一颗射孔弹3首先被引爆，射孔弹3被引爆后，其主装炸药爆炸将产生强烈的爆炸冲击波8，爆炸冲击波8将向四周传播，其中径向传播的爆炸冲击波将直接作用在枪身6上，而其余的爆炸冲击波将沿纵向传播。已有研究表明，对测试管柱、测试仪器安全及射孔完井质量具有重要威胁和影响的是纵向爆炸冲击波。纵向爆炸冲击波8将在射孔器内同时向上和向下两个方向传播。
（1）减震缓冲体2对向上传播的纵向爆炸冲击波8的吸能缓冲作用过程
向上传播的爆炸冲击波8将遭遇最上端减震缓冲体2的阻碍作用。由于减震缓冲体2为高阻尼材料，因此减震缓冲体2对爆炸冲击波8的能量将具有较强的吸收和缓冲作用，使得穿过减震缓冲体2后作用在枪头1上的爆炸冲击波8的强度被大幅衰减和削弱，从而使得爆炸冲击波8在与枪头1相连接的测试管柱和测试仪器上产生的轴向冲击、振动的强度大大降低。
（2）减震缓冲体2对向下传播的纵向爆炸冲击波8的吸能缓冲作用过程
向下传播的的爆炸冲击波8将遭遇射孔器中第二个减震缓冲体2（从上往下传爆）的吸能缓冲作用。随着传爆的进行，在极短时间内（通常为几微秒到十几微秒）第二颗射孔弹3也将被引爆，爆炸产生的向上和向下的爆炸冲击波也都将被减震缓冲体2进行有效吸收和缓冲。由于第二个减震缓冲体2对第一颗射孔弹3产生的爆炸冲击波8的吸能缓冲作用，使其对第二颗射孔弹爆炸及金属射流的形成的影响程度大大降低，明显提高了第二颗射孔弹的射孔完井质量。以此类推，位于该只射孔器中的最后一颗射孔弹3（最下端）被引爆，其产生的向下的爆炸冲击波将被该只射孔器中的最后一个减震缓冲体2（最下端）进行有效吸能缓冲，从而使得最后一个射孔弹3产生的爆炸冲击波8作用在枪尾7上向下的轴向冲击、振动的强度大大减小，进而使得与之相连接的测试管柱和测试仪器上产生的轴向冲击、振动的强度大大降低。
与此同时，由于每一个减震缓冲体2都对相邻射孔弹3爆炸产生的爆炸冲击波8具有吸能缓冲作用，因此射孔弹主装炸药爆炸后在射孔液中形成的瞬时高压的强度也将被削弱，从而使得作用在测试管柱和测试仪器上的瞬时高压的强度也大大降低。
Claims (2)
1.一种具有减震缓冲功能的射孔器，是由枪头、减震缓冲体、射孔弹、固定架、导爆索、枪身和枪尾组成，其特征在于：在射孔器A—A轴向上，上面设置枪头（1），下面设置枪尾（7），中间用圆形枪身（6）将枪头（1）与枪尾（7）连接再一起；在枪头（1）、枪尾（6）和枪身（7）形成的圆柱形空腔内，由多个减震缓冲体（2）和射孔弹（3）交替串联在一起，并固定在固定架（4）之上，其中减震缓冲体（2）的数目=射孔弹（3）的数目+1，减震缓冲体（2）和射孔弹（3）的具体数目由枪身（6）的长度决定；用导爆索（5）将射孔弹（3）联结在一起，射孔弹的引爆顺序是从上向下引爆，或从下向上引爆。
2.根据权利要求1所述的射孔器，其特征是：上述减震缓冲体（2）的材料为金属泡沫铝，为直径比枪身（6）小10～15mm且厚度为30～60mm的圆柱体形状。
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