CN103147724B - 一种用于起爆射孔枪的双效起爆装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于起爆射孔枪的双效起爆装置，其特征在于包括上本体、活塞组件、下本体和起爆组件；连接关系为：上本体与下本体采用螺丝固定连接，活塞组件和起爆组件依次置于通孔内，其中：活塞组件的撞击活塞的钉头端置于上本体内、与钉头端相吻合的通孔内，钉尖一端置于起爆组件击针座的轴心通孔内，上本体与下本体形成的通孔内设有三个台阶，压力活塞套卡在中部的两个台阶之间，台阶的宽度等于压力活塞套的厚度；起爆组件与下本体底部的台阶相连接。本发明为油气井油管传输射孔作业提供一种结构紧凑、装配完整、作用可靠，具有井口投棒及加压两路起爆功能，即同时兼具撞击起爆和井口加压起爆效能的起爆装置。

Description

一种用于起爆射孔枪的双效起爆装置

技术领域

本发明涉及一种双效起爆装置，尤其涉及一种适用于油气井油管传输射孔作业起爆射孔枪的起爆装置。

背景技术

在油气井射孔中使用的起爆装置作业方式分为投棒撞击起爆、压力起爆、撞击与压力结合激发起爆。一般起爆装置的激发形式只能选择一种方式起爆，而在施工过程中存在许多不确定因素，如在使用防沙起爆装置的过程中可能出现挂棒现象，使投棒不能撞到活塞，不能引爆起爆装置，造成返工，同时存在巨大安全隐患，有可能造成误射孔或人员事故。同时，目前使用的起爆装置一般也都只有一条起爆序列，即机械总成中只有一条发火序列。如果在使用过程中机械总成部分出现意外瞎火，则需要重新将射孔枪串上提，更换起爆装置。专利ZL201120158524.5中提出的一种安全冗余起爆装置是其起爆器部分具有双发火结构，但如果其机械总成部分作用失败，则仍然无法保证正常起爆。已知的美国欧文公司产品冗余环空加压点火系统具有双路起爆序列，但是存在较多问题：1.为多接头分体结构，使用前首先要先连接另外一个起爆装置，并不是真正意义上的双效起爆装置，对用户使用造成很大不便。2.体积庞大，结构复杂，不利用现场装配及施工。3.爆轰传爆序列的接头点多，传爆可靠性降低4.只能在套管中加压，不符合国内油田某些井况。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种用于起爆射孔枪的双效起爆装置，具有两路起爆序列，能够同时兼具撞击起爆和井口加压起爆效能的起爆装置。以满足用户对起爆装置材高可靠性的需求。

技术方案

一种用于起爆射孔枪的双效起爆装置，其特征在于包括上本体1、活塞组件2、下本体3和起爆组件5；所述活塞组件2包括撞击活塞21、多个钢质销钉22、压力活塞23、压力活塞套24、剪切销25、撞击活塞套26和剪销套27；钉状的撞击活塞21插入压力活塞23内，与压力活塞23大直径的内筒壁形成滑动连接，在撞击活塞21的钉尖一端设有撞击活塞套26，采用剪切销25横向固连；压力活塞套24套在压力活塞23大直径部位，采用多个钢质销钉22横向固连；所述起爆组件5包括击针51、安全销52、两个火帽53、两个火帽座54、两个雷管55、传爆管56、扩爆管57、扩爆管座58和击针座59；扩爆管座58置于击针座59一端的凹槽内，其轴心设有扩爆管57，凹槽底部与扩爆管座58之间为传爆管56；凹槽之上的击针座59设有两个通孔，其中一个通孔位于击针座59的轴心；每个通孔内分别安放装有火帽53和雷管55的火帽座54；采用安全销52将击针51固定在击针座59非轴心通孔上；所述上本体1、活塞组件2、下本体3和起爆组件5的连接关系为：上本体1与下本体3采用螺丝4固定连接，活塞组件2和起爆组件5依次置于通孔内，其中：活塞组件2的撞击活塞21的钉头端置于上本体1内、与钉头端相吻合的通孔内，钉尖一端置于起爆组件5击针座59的轴心通孔内，上本体1与下本体3形成的通孔内设有三个台阶，压力活塞套24卡在中部的两个台阶之间，台阶的宽度等于压力活塞套24的厚度；起爆组件5与下本体3底部的台阶相连接。

所述压力活塞23与上本体1插入撞击活塞21的钉头端台阶留有活动间隙。

所述的扩爆管57由耐温炸药分层压制而成。

所述上本体1为空心圆柱体且沿轴线设有变截面通孔，输入端外侧设有连接油管的外螺纹和连接下本体的螺纹孔；所述下本体3输入端外侧为连接上本体的外螺纹，输出端外侧为两道密封槽和连接射孔枪的外螺纹。

所述起爆组件5与下本体3底部的台阶连接部位设有密封圈。

所述火帽座为一带有工字型传火孔的圆柱体，火帽53和雷管55分别固定在工字型通孔内，火帽端朝向击针方向。

所述击针座59为一上端带有密封槽、底端带有外螺纹的圆柱体。

在撞击活塞21和压力活塞23之间设有密封槽，密封槽内设有密封圈。

在压力活塞23与压力活塞套24之间设有密封槽，密封槽内设有密封圈。

在压力活塞套24外部设有密封槽，密封槽内设有密封圈。

有益效果

本发明提出的一种用于起爆射孔枪的双效起爆装置，为油气井油管传输射孔作业提供一种结构紧凑、装配完整、作用可靠，具有井口投棒及加压两路起爆功能，即同时兼具撞击起爆和井口加压起爆效能的起爆装置，以满足用户对起爆装置材高可靠性的需求。

有益效果体现在以下几个方面：

1、由于采用双路发火序列，即选用撞击活塞和压力活塞相结合，进行起爆工作，即可采用投棒也可采用压力起爆，保证本发明可实现两路机构作用，确保本发明起爆作业的可靠性。

2、由于活塞组件采用撞击活塞和压力活塞相结合，销钉孔数根据井况压力设计，适应于浅井、深井、超深井井况，销钉可灵活使用，从而保证本发明耐压要求。

3、由于起爆组件将两路火工元件火帽、雷管及传爆管和扩爆管组合在一起，保证本发明在起爆后将未发火路火工元件销毁，确保使用安全。

4、由于使用的火帽、雷管、扩爆管均为定型产品，故可大批量生产。

附图说明

图1：本发明双效起爆装置结构示意图；

图2：图1中活塞组件2的结构示意图；

图3：图1中活塞组件2的结构剖视图；

图4：是图1中起爆组件5的外观示意图；

图5：是图1中起爆组件5的结构剖视示意图；

图6：是图5中火帽座54的示意图；

图7：是图5中扩爆管座58的示意图；

图8：本发明实施例示意图；

1-上本体、2-活塞组件、3-下本体、4-、5-起爆组件、21-撞击活塞、22-钢质销钉、23-压力活塞、24-压力活塞套、25-剪切销、26-撞击活塞套、27-剪销套、51-击针、52-安全销、53-火帽、54-火帽座、55-雷管、56-传爆管、57-扩爆管、58-扩爆管座、59-击针座、54A-火帽座的置放火帽的孔、54B-火帽座的置放雷管的孔。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

正如图1所示，本发明优选实施例包括上本体1、活塞组件2、下本体3、螺丝4、爆炸组件5及若干密封圈。上本体1为40Cr钢材料制的空心圆柱体且沿轴线设有变截面通孔。输入端外侧设有连接油管的外螺纹，内部为变截面通孔，输出端内部设有连接下本体3的内螺纹孔。管壁中央位置对称开有矩形排沙窗口，输出端外侧均布四个螺丝孔。下本体3为40Cr钢材料制，输入端外侧为连接上本体的外螺纹，输出端外侧设有两道密封槽和连接射孔枪的外螺纹，内部为变截面通孔，包括三个台阶孔和一个螺纹孔。

如图2、图3所示，活塞组件2由撞击活塞21、数个钢质销钉22、压力活塞23、压力活塞套24、剪切销25、撞击活塞套26、剪销套27和若干密封圈组成。其中撞击活塞21为一钉状活塞，钉头端有一直径为Φ25的撞击圆台，中部为直径Φ10的圆柱且带有两道密封槽，钉尖端为Φ2.1圆柱。在撞击活塞21中部下端有一横向剪销孔。钢质销钉22是直径为Φ2.7，长度为8mm的钢销钉，销钉一端带有一小凸台便于安装。压力活塞23为一带中心台阶孔的阶梯型圆柱体，大直径端与压力活塞套配钻销钉孔，内部中心孔上端与撞击活塞21密封装配，中心孔下端直径大于上端直径。压力活塞套24为圆筒状柱体，筒壁上均布数个销钉孔，压力活塞23与压力活塞套24的销钉孔对齐，钢质销钉22径向插入销钉孔内。剪切销25为一黄铜制剪切销。撞击活塞套26为管状结构，在管柱中部有一横向剪销孔，该剪销孔与撞击活塞21钉尖端的横向剪销孔直径一致。撞击活塞套26装在撞击活塞21钉尖端，并用剪切销25横向固连，剪销套27由橡胶材料制成，套在剪切销26外侧固定剪切销26不活动。

如图4、图5所示，起爆组件5由击针51、安全销52、两个火帽53、两个火帽座54、两个雷管55、传爆管56、扩爆管57、扩爆管座58、击针座59和一个密封圈构成。其中击针51为针状结构，中部有一通孔。安全销52为一黄铜制销钉。火帽座54结构如图6所示，为一带有工字型传火孔的圆柱体，火帽53用固化胶粘入其54A端，雷管55粘入54B端。扩爆管57由聚奥-六炸药分层压制在铝壳内并用固化胶固定在扩爆管座58内。扩爆管座58如图7所示，中心为一盲孔，孔径大于扩爆管57，扩爆管座有外螺纹可螺纹连接到击针座59内。击针座59为一上端带有密封槽、底端带有内、外螺纹的圆柱体，其沿轴线及轴线与边缘中心位置纵向设有两个台阶通孔，输出端垂直于两个通孔处开有横向长槽。另外，在击针座59上端的密封槽内垂直于非轴心处台阶孔径向开有一通孔，用于安装安全销52。

本优选实施例的装配工艺是分别在撞击活塞21和压力活塞23的密封槽内套上O形氟橡胶密封圈，并涂抹润滑脂，然后从压力活塞23的大端部把撞击活塞21装入压力活塞23内，并将撞击活塞21压到压力活塞23底部。将撞击活塞套26从撞击活塞21针尖端装上，并将撞击活塞套26和撞击活塞21的剪销孔对正，将剪切销25插入撞击活塞21及撞击活塞套26的剪销孔内，再在剪切销25外侧套上剪销套27固定剪切销25不脱落。将撞击活塞21的钉尖端推回到压力活塞23小直径端内，使其密封圈固定在压力活塞23上部的中心孔内。将压力活塞24的密封槽内套上密封圈，再把装配好撞击活塞21的压力活塞23装入压力活塞套24内，将压力活塞23的每个销钉孔与压力活塞套24的销钉孔对齐，并相应插入钢质销钉22，装配成活塞组件2。

用固化胶将两个火帽53的输出端分别先粘入两个火帽座54的A端孔内，再分别将两个雷管55的输入端朝向火帽座54的B端孔内，装入火帽座54。将扩爆管57用固化胶装入扩爆管座58的盲孔内。将装好火帽53和雷管55的两个火帽座54表面分别涂以固化胶，并将装有火帽53的一端朝向击针座59的台阶通孔装入其内，轻轻顶压到位。将传爆管56的底端朝向击针座59的两个雷管端，横向粘入击针座59内的长槽内，然后将装配好的扩爆管座58拧入击针座59内。

将击针51针尖端朝向火帽座54，插入击针座59的非轴心处台阶通孔内，并将其销钉孔与击针座59上密封槽内的销钉孔对齐，插入安全销52。最后将O形氟橡胶密封圈装入击针座59的密封槽内组成起爆组件5。

将装配好的活塞组件2的撞击活塞21钉尖端朝向下本体3的台阶通孔密封安装在其内，将起爆组件5击针51朝向下本体3的螺纹孔并拧入其中，装配时应注意将撞击活塞21钉尖端装入到击针座59的轴心台阶通孔内。最后将上本体1与下本体3螺纹连接，用螺丝4将二者固定防止脱落。

在进行射孔作业时，通过上本体1上端的外螺纹与上端油管连接，下本体3的外螺纹与下级射孔枪连接。本发明的工作过程是，在井口扔下投棒撞击撞击活塞21，剪断剪切销25，其钉尖端撞击起爆组件5的轴心处台阶孔内火帽53，点着雷管55后起爆传爆管56并引爆扩爆管57，将爆轰波传递给下级射孔枪。在工作的同时可将起爆组件5的非轴心台阶孔内的火帽53，雷管55引爆销毁。如果起爆不成功，可在井口采用套管加压，将压力传送到压力活塞23上，当压力大于钢质销钉22总剪切值时剪断钢质销钉22下行撞击击针51，击针51撞击起爆组件5的非轴心处台阶孔内火帽53，点着雷管55后起爆传爆管56并引爆扩爆管57，将爆轰波传递给下级射孔枪，同时将轴心处台阶孔内火帽53，雷管55引爆销毁。

本发明的第二个优选实施例与第一个优选实施例的不同点是，根据器材耐压指标不同，压力活塞23和压力活塞套24的销钉孔数设计不同，常压井耐压50兆帕以下的为一排18个销钉，高压井耐压100兆帕设置两排36个销钉孔（图2），耐压150兆帕的为三排54个销钉孔（图3）用于超高压井况。

本发明的第三个优选实施例（图8）与第一个优选实施例的不同点是，根据进压方式不同，上本体1上不设置排沙窗口，输出端设置密封面孔，将下本体3输入端的螺纹上设置密封面及密封槽，装配时装上密封圈后于上本体1共同构成密闭本体，使用压力激发方式时，在井口可采用油管加压起爆。

Claims (10)

1.一种用于起爆射孔枪的双效起爆装置，其特征在于包括上本体（1）、活塞组件（2）、下本体（3）和起爆组件（5）；所述活塞组件（2）包括撞击活塞（21）、多个钢质销钉（22）、压力活塞（23）、压力活塞套（24）、剪切销（25）、撞击活塞套（26）和剪销套（27）；钉状的撞击活塞（21）插入压力活塞（23）内，与压力活塞（23）大直径的内筒壁形成滑动连接，在撞击活塞（21）的钉尖一端设有撞击活塞套（26），采用剪切销（25）横向固连；压力活塞套（24）套在压力活塞（23）大直径部位，采用多个钢质销钉（22）横向固连；所述起爆组件（5）包括击针（51）、安全销（52）、两个火帽（53）、两个火帽座（54）、两个雷管（55）、传爆管（56）、扩爆管（57）、扩爆管座（58）和击针座（59）；扩爆管座（58）置于击针座（59）一端的凹槽内，其轴心设有扩爆管（57），凹槽底部与扩爆管座（58）之间为传爆管（56）；凹槽之上的击针座（59）设有两个通孔，其中一个通孔位于击针座（59）的轴心；每个通孔内分别安放装有火帽（53）和雷管（55）的火帽座（54）；采用安全销（52）将击针（51）固定在击针座（59）非轴心通孔上；所述上本体（1）、活塞组件（2）、下本体（3）和起爆组件（5）的连接关系为：上本体（1）与下本体（3）采用螺丝（4）固定连接，活塞组件（2）和起爆组件（5）依次置于通孔内，其中：活塞组件（2）的撞击活塞（21）的钉头端置于上本体（1）内、与钉头端相吻合的通孔内，钉尖一端置于起爆组件（5）击针座（59）的轴心通孔内，上本体（1）与下本体（3）形成的通孔内设有三个台阶，压力活塞套（24）卡在中部的两个台阶之间，台阶的宽度等于压力活塞套（24）的厚度；起爆组件（5）与下本体（3）底部的台阶相连接。

2.根据权利要求1所述用于起爆射孔枪的双效起爆装置，其特征在于：所述压力活塞（23）与上本体（1）插入撞击活塞（21）的钉头端台阶留有活动间隙。

3.根据权利要求1所述用于起爆射孔枪的双效起爆装置，其特征在于：所述的扩爆管（57）由耐温炸药分层压制而成。

4.根据权利要求1所述用于起爆射孔枪的双效起爆装置，其特征在于：所述上本体（1）为空心圆柱体且沿轴线设有变截面通孔，输入端外侧设有连接油管的外螺纹和连接下本体的螺纹孔；所述下本体（3）输入端外侧为连接上本体的外螺纹，输出端外侧为两道密封槽和连接射孔枪的外螺纹。

5.根据权利要求1所述用于起爆射孔枪的双效起爆装置，其特征在于：所述起爆组件（5）与下本体（3）底部的台阶连接部位设有密封圈。

6.根据权利要求1所述用于起爆射孔枪的双效起爆装置，其特征在于：所述火帽座为一带有工字型传火孔的圆柱体，火帽（53）和雷管（55）分别固定在工字型通孔内，火帽端朝向击针方向。

7.根据权利要求1所述用于起爆射孔枪的双效起爆装置，其特征在于：所述击针座（59）为一上端带有密封槽、底端带有外螺纹的圆柱体。

8.根据权利要求1所述用于起爆射孔枪的双效起爆装置，其特征在于：在撞击活塞（21）和压力活塞（23）之间设有密封槽，密封槽内设有密封圈。

9.根据权利要求1所述用于起爆射孔枪的双效起爆装置，其特征在于：在压力活塞（23）与压力活塞套（24）之间设有密封槽，密封槽内设有密封圈。

10.根据权利要求1所述用于起爆射孔枪的双效起爆装置，其特征在于：在压力活塞套（24）外部设有密封槽，密封槽内设有密封圈。