CN104863551B - 一种油气井用超高温双向传爆管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种油气井用超高温双向传爆管包括一端开口的金属管、金属管中装有两种耐超高温猛炸药、管开口端炸药有防潮金属帽密封。本发明实现了超高温双向传爆管兼有起爆感度高和输出能力强的双重功能，解决了现有超高温油气井射孔中双向、安全、可靠传爆的问题；提高了一次下井射孔的成功率，节约了施工成本和施工风险；同时本发明在生产、运输、贮存和使用等方面方便、安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种油气井用爆破器材，尤其涉及一种超高温双向传爆管。
背景技术
在油气井聚能射孔中，为了提高施工效率和实施特殊的施工工艺，通常要求一次下井多支射孔枪(从几十支到几百支不等)，一次起爆射开多个目的层。通过联枪接头把所有射孔枪串接起来，往往组成上百米，甚至上千米的射孔枪串。每节射孔枪是靠一根导爆索传爆并引爆射孔弹来达到射孔目的。然而，这种射孔枪串中相邻两枪之间的导爆索是不连续的，中间有一个断面，在射孔作业中导爆索的爆轰波在通过这一断面时会发生传递中断现象而无法引爆下一级时枪中的射孔弹，从而影响射孔作业的正常进行。为了确保各相邻射孔枪之间爆轰波的有效传递，国内外技术人员一直在不断探索和改进射孔枪枪间传爆技术。
美国专利USP 3719144提出采用分离式雷管方式来解决射孔枪间传爆可靠性问题，但因安全问题、耐温问题等原因未被广泛应用。美国专利USP 4319526提出了传爆管的新概念，其装药结构为点火药+起爆药+猛炸药。该设计方案虽能提高传爆的可靠性，但因该传爆管中装有点火药、起爆药等敏感药剂，仍存在较大安全隐患，同时在使用中容易将上传爆管和下传爆管装配错位，导致施工失败。
美国专利USP 4616566和中国专利ZL 02231799.6先后公开了一种油气井用的双向传爆管，解决了一般油气井射孔所遇到的射孔枪间的安全可靠传爆难题。该传爆管是只装一种猛炸药的且一端开口的金属管。其具体使用方法：每节射孔枪中的导爆索两端分别与双向传爆管连接，然后将相邻两支枪的双向传爆管分别放入联枪接头传爆孔内。若某支枪发生爆炸，则其内的导爆索引爆与之相连的双向传爆管A，双向传爆管A殉爆与之相邻的连在另一支枪导爆索上的双向传爆管B，双向传爆管B起爆与之相连的 导爆索，导爆索再引爆该射孔枪中的射孔弹，就这样将一支枪内爆轰波传递给另一支射孔枪，从而使数百支串联的射孔枪依次稳定爆轰下去。由于双向传爆管A和双向传爆管B完全相同，因此若双向传爆管B先爆炸，亦能可靠起爆与之相邻的双向传爆管A，从而实现油气井射孔工艺中要求的所谓“双向传爆”功能。该设计方案，由于只使用了猛炸药，本质安全性得到了很大提高，可靠性亦较高，且又能实现双向传爆，使用简单，因此，该双向传爆管一直在油气井射孔作业中被广泛应用。然而，随着超高温(200℃以上)油气井聚能射孔作业的出现，该双向传爆管的应用受到了限制。主要表现在：其一，一般情况下在装配过程中，双向传爆管A、B之间会存在一定距离，这种距离随着油气井井下温度提高(通常在200℃以上)，导爆索收缩量加大而增大，从而导致其传爆可靠性下降；其二，在超高温环境下，上节枪中的导爆索时有爆轰能量不足情况(主要由导爆索中炸药热分解所致)，会使与之相连的双向传爆管不能完全爆轰，从而影响其对下一节枪双向传爆管的殉爆，从而导致其传爆可靠性下降；其三，更为重要的是，该传爆管只装一种猛炸药，其双向传爆性决定了相互殉爆的传爆管A和B必然采用相同的装药结构，这就要求该传爆管所装的炸药同时具有高爆速和高冲击波感度。具有这双重特性的耐超高温炸药，目前尚未见报道。因此该双向传爆管，从设计上限制了它在超高温下传爆的可靠性。
为了满足超高温环境下射孔枪之间传爆的可靠性要求，中国专利ZL 02262272.1提出了复合传爆管设计方案以替代传统的双向传爆管，与美国专利USP 4319526类似。该复合传爆管中装有点火药、起爆药和猛炸药，这无疑会提高传爆的可靠性，但无法实现双向传爆功能，更重要的是，存在安全隐患和施工中误操作。美国欧文公司等也有类似的复合传爆管产品。CN101691837A的中国专利也提出了类似ZL 02262272.1的增能传爆方案，该方案仍采用点火药、起爆药和猛炸药等复合装药，因此与复合传爆管一样。专利ZL 01267493.1中的隔离传爆装置和专利CN102410005的双向增能传爆装 置，虽然具有双向传爆功能，传爆的可靠性较高，但由于它们均含有敏感装药(起爆药)，仍存在本质安全性不高等问题。总之，到目前为止在超高温油气井射孔工艺中，要么使用带起爆药的复合传爆管来确保传爆可靠性，但无法实现双向传爆，且存在安全隐患；要么仍采用双向传爆管方式，但传爆的可靠性较低，存在施工失败的风险。中国能源部颁发的油气井用传爆管行业标准(SY/T 6753-2009)规定了传爆管的传爆距离为50mm,但目前一般超高温双向传爆管均在30mm以下，尚未见到满足SY/T 6753-2009要求的油气井聚能射孔用本质性安全高的超高温双向传爆管的正式公开报道。
发明内容
本发明解决的技术问题是针对目前现有的油气井用复合传爆管和超高温双向传爆管的缺点，提供一种能够满足SY/T 6753-2009要求的油气井聚能射孔用本质性安全高的超高温双向传爆管。
本发明的技术方案是：设计一种油气井用超高温双向传爆管，金属管(1)、第一猛炸药A(2)、猛炸药B(3)、第二猛炸药A(5)和防潮密封件；金属管(1)一端开口，一端封闭；金属管(1)自封闭端起依次装有第一猛炸药A(2)、猛炸药B(3)、第二猛炸药A(5)和防潮密封件；猛炸药B(3)的装药量和装药密度大于第一猛炸药A(2)和第二猛炸药A(5)。
本发明的进一步技术方案是：所述防潮密封件为金属帽(4)。
本发明的进一步技术方案是：所述金属管(1)采用铝材料制成。
本发明的进一步技术方案是：所述金属管(1)封闭端的厚度为0.20mm--0.25mm。
本发明的进一步技术方案是：所述第一猛炸药A(2)的装药量小于猛炸药B(3)装药量的1/8。
本发明的进一步技术方案是：所述第二猛炸药A(5)的装药量小于猛炸药B(3)装药量的1/8。
本发明的进一步技术方案是：所述猛炸药B(3)的爆速不小于8000m/s。
发明效果
本发明的技术效果在于：设计一种油气井用超高温双向传爆管，替代现有普通双向传爆管与射孔枪导爆索的末端连接，然后置于联枪接头中。其最大的优点是集耐超高温、高安全性、高可靠性和双向传爆性等四大特性于一体。具体表现在如下几个方面：其一，由于该传爆管只装有猛炸药，且两种猛炸药的相容性较好，在超高温下安定性好，因此该传爆管的本质安全性高，从而确保了生产、运输、贮存和使用中的安全性。其二、由于该传爆管装有两种猛炸药A和B，猛炸药A具有极高的窄脉冲冲击波感度，该特性保证了传爆管较高的起爆感度；猛炸药B为主装药，具有较高的爆速(8000m/s左右)，由于猛炸药B两端的猛炸药A装药量均为0.07g，不到主装药(猛炸药B装药量为0.6g)的1/8，该特性保证了传爆管有较高的爆轰输出能量。因此该传爆管兼有高起爆感度和高爆轰输出的双重功能，从而既保证了该传爆管的双向传爆功能，满足油气井射孔对双向传爆的要求，又保证了其较高的传爆可靠性(该传爆管在220℃/100h后的可靠空气隙传爆距离不小于100mm，是SY/T 6753-2009要求的2倍)。其三、由于该传爆管装有的猛炸药A具有极高的窄脉冲冲击波感度，且猛炸药A分布于主装药的两端，这种装药结构使该传爆管具有一定的增能作用。当射孔枪中的导爆索轴向输出的能量不足时，如低速爆轰波或弱冲击波等，本传爆管由于猛炸药A原因，能将之转化成正常爆轰波，从而使本发明起到了提升放大爆轰波能量的作用。
附图说明
图1为本发明中一端开口的金属管结构示意图
图2为本发明中金属帽结构示意图
图3为本发明超高温双向传爆管的结构示意图
图4为本实施例中超高温双向传爆管与射孔枪串的关系示意图。
附图标记说明：1-金属管；2-第一猛炸药A；3-猛炸药B；4-金属帽；5-第二猛炸药A。
具体实施方式
下面结合具体实施实例，对本发明技术方案进一步说明。
1.参见图1—图3，本发明提供的一种油气井用超高温双向传爆管，其由一端开口，一端封闭的金属管1、两类猛炸药和金属帽4等四部分组成。金属管1中装有两种猛炸药A和B，其在金属管1内的分布为：自金属管1封闭端起，依次设有第一猛炸药A、猛炸药B和第二猛炸药A。第一猛炸药A和第二猛炸药A等量分布在猛炸药B的两端。第一猛炸药A和第二猛炸药A为冲击波感度高的耐高温猛炸药,猛炸药B为爆速不小于8000m/s耐高温猛炸药。第一猛炸药A的装药量为0.07g，第二猛炸药A的装药量为0.07g，猛炸药B的装药量为0.6g；第一猛炸药A和第二猛炸药A的装药密度均为1.3g/cm3--1.55g/cm3，猛炸药B的装药密度为1.4g/cm3--1.75g/cm3；本实施例中，猛炸药B的装药密度1.7g/cm3。
金属管1和金属帽4的材质为铝，金属管1的封闭端底厚度0.20mm--0.25mm。
本发明的制作过程为：将金属管1放到压药模具中，此时金属管开口端朝上，依次倒入0.07g第一猛炸药A和0.3g猛炸药B，放入压药冲头，将装有压药冲头、炸药、金属管的模具放入压药机中进行压药，压药压强为200MPa，保压3秒。从压药机中取出模具，从模具中取出压药冲头，再依次倒入0.3g猛炸药B和0.07g第二猛炸药A，之后用手将金属帽4压入金属管1中，且金属帽4开口朝向金属管1内，再用压药冲头将金属帽4继续推送到猛炸药处，将装有压药冲头、炸药、金属帽4、金属管1的模具再次放入 压药机中进行压药，压药压强为200MPa，保压3秒。最后将模具从压机中取出，用冲头把金属管1从模具中推出，冲头从金属管1中拔出。
2参见图4，当单个射孔枪组成射孔枪串时，按以下流程进行装配：将第M支射孔枪20中导爆索22引出，将引出的导爆索22插入超高温双向传爆管23中，并用卡锁钳将之锁紧，然后将超高温双向传爆管放入联枪公接头21传爆孔中。然后将联枪公接头21与第M射孔枪20螺纹连接好。按同样的方法将第N支射孔枪25中导爆索22引出，将引出的导爆索22插入超高温双向传爆管23中，并用专用工具将之锁紧，然后将超高温双向传爆管放入联枪母接头24传爆孔中。然后将联枪母接头24与第N支射孔枪25螺纹连接好。最后将连好射孔枪的联枪母接头24与连好射孔枪的联枪公接头21进行螺纹连接。
若传爆方向是从第M支射孔枪20到与之相邻的第N支射孔枪25，第M支射孔枪20中导爆索22起爆与之相邻的超高温双向传爆管23，超高温双向传爆管23轴向输出的爆轰能量将传爆管铝质管底变成很多大小不等的破片，这些破片在传爆管爆轰能量和高压爆炸气体作用下，很快成长为速率在3000m/s--4000m/s的飞片。这些高速飞片撞击到相邻的超高温双向传爆管23封闭端面上，产生窄脉冲冲击波，并起爆该超高温双向传爆管23，该超高温双向传爆管23再起爆与之相邻的导爆索22，从而完成两个射孔枪之间的传爆。若爆轰波传爆方向反过来，即从第N射孔枪25到与之相邻的第M射孔枪20，其结果也是一样，从而实现超高温传爆管的双向传爆功能。
Claims (1)
1.一种油气井用超高温双向传爆管，其特征在于，包括金属管(1)、第一猛炸药A(2)、猛炸药B(3)、第二猛炸药A(5)和防潮密封件；金属管(1)一端开口，一端封闭；金属管(1)自封闭端起依次装有第一猛炸药A(2)、猛炸药B(3)、第二猛炸药A(5)和防潮密封件；猛炸药B(3)的装药量和装药密度大于第一猛炸药A(2)和第二猛炸药A(5)；所述第一猛炸药A(2)的装药量小于猛炸药B(3)装药量的1/8；所述第二猛炸药A(5)的装药量小于猛炸药B(3)装药量的1/8；所述防潮密封件为金属帽(4)；所述金属管(1)采用铝材料制成；所述金属管(1)封闭端的厚度为0.20mm--0.35mm；所述猛炸药B(3)的爆速不小于8000m/s。
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Inventor after: Peng Jiabin Inventor after: Wang Xueyan Inventor after: Min Jie Inventor after: Ren Weigang Inventor after: Men Yuanyuan Inventor after: Li Bihong Inventor after: Li Wanquan Inventor after: Xiao Yong Inventor after: Zhao Yuntao Inventor after: Zhang Mingzhe Inventor after: Zhu Weilong Inventor after: Zhang Long Inventor after: Yang Xiaohong Inventor after: Mao Yirong Inventor after: Tong Jian Inventor before: Peng Jiabin Inventor before: Wang Xueyan Inventor before: Min Jie Inventor before: Ren Weigang Inventor before: Men Yuanyuan Inventor before: Li Bihong Inventor before: Li Wanquan Inventor before: Xiao Yong Inventor before: Zhao Yuntao Inventor before: Zhang Mingzhe Inventor before: Zhu Weilong Inventor before: Zhang Long Inventor before: Yang Xiaohong Inventor before: Mao Yirong Inventor before: Tong Jian |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |