CN104989334A - 一种两端加厚中间薄壁的无盲孔射孔枪管及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种两端加厚中间薄壁的无盲孔射孔枪管，管端结构从外向里依次设有外密封对接段、内密封对接段、连接螺纹孔段、限位轴肩、承压段、过渡段、射孔成形段，射孔成形段的孔径比连接螺纹孔段的螺纹底径大，内密封对接段的孔径比连接螺纹孔段的螺纹底径大，内密封对接段的孔径比外密封对接段的孔径小。还可在射孔成形段的管壁上均匀地设有咬合填料塞。其主要优点为：射孔枪管内腔自然加大，重量轻，无需加工内盲孔，不受孔密、相位角的约束，不存在盲孔对位率的现象，避免断爆、聚爆安全隐患。降低了施工劳动强度。若在射孔成形段的管壁上均匀地设有咬合填料塞，能进一步减少聚爆用药量，提高射孔枪的穿深，同时射孔枪管的重量更轻。

Description

一种两端加厚中间薄壁的无盲孔射孔枪管及其制作方法

技术领域：

本发明涉及一种油田采油器具，尤其涉及射孔枪管。

背景技术：

射孔是油田勘探、开发及完井作业中十分重要的技术环节。射孔作业使用石油射孔枪，利用枪内聚能射孔弹爆炸时所产生的高温、高压使射孔弹内的金属罩变为流体状态，形成一股细金属流，沿射孔弹轴线向喷发。细流的速度为800～1000m/s，温度高达3000～4000℃，遇到障碍物时，便产生3×104MPa的高压，将障碍物击穿一个很深的孔洞。射孔枪就是利用这个原理，将枪体、套管(油井壁)、水泥环，以至油层打穿，完成射孔作业。但是，由于盲孔的存在，使得枪体的壁厚减少，降低了射孔枪在盲孔处的强度。如果设计不当，容易出现炸枪事故。开裂的枪体碎片将会震裂套管和水泥环。因此，射孔枪盲孔直径、深度及枪体壁厚的设计是射孔枪设计的重要环节。

现有的射孔枪管的结构如图1所示，它为两端带内螺纹的等壁厚管体，在管体的外壁或内孔壁上设有若干盲孔，这种结构的射孔枪管在实际使用过程中存在如下缺点：

①如果盲孔加工在管体外壁上：由于管体内孔的直径较小，射孔弹的装枪炸高较低，无法达到最有利炸高，这大大阻碍了射流的充分拉伸，无法进一步提升射孔后的子弹穿深。

②如果盲孔加工在管体内壁上：虽然提高了射孔弹的装枪炸高，但内盲孔加工难度很大，生产效率极低，不利于组织大生产。

③由于管体壁厚太大，厚度达9mm，整个管体的重量较重，不仅材料消耗量大，增加了生产成本，而且操作者的搬运劳动强度大。

发明内容：

为了克服上述射孔枪管技术的不足，本发明的目的是提供一种两端加厚中间薄壁的无盲孔射孔枪管及其制作方法。

本发明采取的技术方案如下：

一种两端加厚中间薄壁的无盲孔射孔枪管，其特征是：管体的两端结构相同，从外向里依次设有外密封对接段、内密封对接段、连接螺纹孔段、限位轴肩、承压段、过渡段、射孔成形段，射孔成形段的孔径比连接螺纹孔段的螺纹底径大，内密封对接段的孔径比连接螺纹孔段的螺纹底径大，内密封对接段的孔径比外密封对接段的孔径小0.5～3毫米。

进一步，射孔成形段的壁厚为6～12毫米，外密封对接段的壁厚为5～10毫米，内密封对接段的孔径比外密封对接段的孔径小0.5～3毫米，连接螺纹孔段的螺纹底径比射孔成形段的孔径小0.5～6毫米。

进一步，射孔成形段的壁厚为6～9毫米，外密封对接段的壁厚为5～6毫米，内密封对接段的孔径比外密封对接段的孔径小0.5～1毫米，连接螺纹孔段的螺纹底径比射孔成形段的孔径小1～2毫米。

进一步，过渡段为锥孔结构。

进一步，在射孔成形段的管壁上均匀地设有预制通孔，在预制通孔中密封地设有一体化咬合填料塞。

进一步，所述咬合填料塞的截面形状为在圆形周向均匀分布三个矩形。

进一步，所述咬合填料塞的材质为硬质塑料。

申请人在大庆试油试采中心对本发明进行试验，取得了十分理想的效果。该射孔枪管采用两端内加厚的薄壁无缝合金钢管制作，管材总长度、两端内孔加厚部位长度、壁厚及射孔成形段壁厚都有尺寸精度要求。管材两端内孔壁存加厚的目的是提高射孔枪管的螺纹连接处的强度，保证射孔枪不断裂、掉落。射孔成形段的壁厚减小的目的是射孔枪自然形成较大的内腔，从而提高射孔枪的穿深。该射孔枪管材采用CrMo系列钢种的目的是提高射孔枪的强度和韧性，保证射孔枪爆破后不开裂、涨径小。该射孔枪具备常规内盲孔射孔枪的结构，与常规内盲孔枪相比具备以下优点：

①该射孔枪管内腔自然加大，在管体壁上不需要加工内盲孔，不仅可以节约内盲孔加工设备，该设备的价格为30万元/台，投入大，生产效率低成本高，另外，能避免常规内盲孔射孔枪存在的断爆、聚爆安全隐患。

②该射孔枪管体重量轻，与常规内盲孔枪相比减轻6kg/m，降低了员工现场施工劳动强度。

③该射孔枪管不受孔密、相位角的约束，不存在盲孔对位率的现象；不存在加工不同孔密和相位角射孔枪时调设备的现象。

④该射孔枪管减少下料和内盲孔加工工序，即节省人力又节省物力，每万米射孔枪管可节省4人，可间接增加产值200万元。

若在射孔成形段的管壁上均匀地设有预制通孔，在预制通孔中密封地设有一体化咬合填料塞，采用这种结构能进一步减少聚爆用药量，提高射孔枪的穿深，同时射孔枪管的重量更轻。

附图说明：

图1为现有射孔枪管的结构示意图；

图2为本发明的一种结构示意图；

图3为本发明的另一种结构示意图；

图4为咬合填料塞的一种截面形状示意图。

图中：1-外密封对接段；2-内密封对接段；3-连接螺纹孔段；4-限位轴肩；5-承压段；6-过渡段；7-射孔成形段；8-咬合填料塞；9-预制通孔。

具体实施方式：

下面将结合附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1：一种两端加厚中间薄壁的无盲孔射孔枪管，如图2和图3所示，管体的材质为30CrMo,管体的外径为101.6毫米，管体两端内孔结构相同，从外向里依次设有外密封对接段1、内密封对接段2、连接螺纹孔段3、限位轴肩4、承压段5、过渡段6、射孔成形段7，射孔成形段7的内孔孔径为92.6毫米,壁厚为4.5毫米，内密封对接段2的孔径为90.6毫米,外密封对接段1的内径为92.6毫米,壁厚为4毫米，连接螺纹孔段3的内螺纹为Tr90×4-9H，限位轴肩4的内孔尺为86毫米，承压段5的内孔尺寸为80毫米，过渡段6设置承压段5和射孔成形段7之间，过渡段6为锥孔结构。

实施例1所述射孔枪管的加工方法如下：

第一步，坏料管准备，按照射孔枪管的设计要求进行坏料管体的选取，选取的技术要素：材质为CrMo系列钢种(根据不同的强度要求选用不同含量的CrMo钢材料)，外径和内孔尺寸符合工艺要求；

第二步，粗加工管端内孔组：以管体的外圆定位，对管体一端的同心内孔组进行粗车削或镗削，保证各孔留有加工余量0.5～1.0毫米；

第三步，调头加工另一端至要求；

第四步，精加工管端内孔组及连接螺纹。

第五步，加工精度检验；

第六步，进行压力试验。

实施例2：在实施例1的基础上，在射孔成形段7的管壁上均匀地设有预制通孔9，在预制通孔9中通过热压铸方法密封地设有硬质塑料咬合填料塞8，这样，不仅能满足入井的管体密封要求，在爆炸射孔时，能源利用率更高，射孔穿透性能更强，用药量少。

实施例2所述孔射孔枪管的加工方法如下：

第一步，坏料管准备，按照射孔枪管的设计要求进行坏料管体的选取，选取的技术要素：材质为CrMo系列钢种，根据不同的强度要求选用不同含量的CrMo钢材料，坏料管的外径和内孔尺寸符合工艺要求；

第二步，粗加工管端内孔组：以管体的外圆定位，对管体一端的同心内孔组进行粗车削或镗削，保证各孔留有加工余量0.5～1.0毫米；

第三步，调头加工另一端至要求；

第四步，在射孔成形段冲制用于压铸咬合填料塞8的预制通孔9；

第五步，在预制通孔9中压铸咬合填料塞8；

第六步，精加工管端内孔组及连接螺纹。

第七步，加工精度检验；

第八步，进行压力试验。

Claims (9)

1.一种两端加厚中间薄壁的无盲孔射孔枪管，其特征是：管体的两端结构相同，从外向里依次设有外密封对接段(1)、内密封对接段(2)、连接螺纹孔段(3)、限位轴肩(4)、承压段(5)、过渡段(6)、射孔成形段(7)，射孔成形段(7)的孔径比连接螺纹孔段(3)的螺纹底径大，内密封对接段(2)的孔径比连接螺纹孔段(3)的螺纹底径大，内密封对接段(2)的孔径比外密封对接段(1)的孔径小0.5～3毫米。

2.根据权利要求1所述两端加厚中间薄壁的无盲孔射孔枪管，其特征是：射孔成形段(7)的壁厚为6～12毫米，外密封对接段(1)的壁厚为5～10毫米，内密封对接段(2)的孔径比外密封对接段(1)的孔径小0.5～3毫米，连接螺纹孔段(3)的螺纹底径比射孔成形段(7)的孔径小0.5～6毫米。

3.根据权利要求2所述两端加厚中间薄壁的无盲孔射孔枪管，其特征是：射孔成形段(7)的壁厚为6～9毫米，外密封对接段(1)的壁厚为5～6毫米，内密封对接段(2)的孔径比外密封对接段(1)的孔径小0.5～1毫米，连接螺纹孔段(3)的螺纹底径比射孔成形段(7)的孔径小1～2毫米。

4.根据权利要求1所述两端加厚中间薄壁的无盲孔射孔枪管，其特征是：过渡段(6)为锥孔结构。

5.权利要求1所述两端加厚中间薄壁的无盲孔射孔枪管的制作方法，其特征是：第一步，坏料管准备，按照射孔枪管的设计要求进行坏料管体的选取，选取的技术要素：材质为CrMo系列钢种(根据不同的强度要求选用不同含量的CrMo钢材料)，外径和内孔尺寸符合工艺要求；

第二步，粗加工管端内孔组：以管体的外圆定位，对管体一端的同心内孔组进行粗车削或镗削，保证各孔留有加工余量0.5～1.0毫米；

第三步，调头加工另一端至要求；

第四步，精加工管端内孔组及连接螺纹。

第五步，加工精度检验；

第六步，进行压力试验。

6.根据权利要求1所述两端加厚中间薄壁的无盲孔射孔枪管，其特征是：在射孔成形段(7)的管壁上均匀地设有预制通孔(9)，在预制通孔(9)中密封地设有一体化咬合填料塞(8)。

7.根据权利要求6所述两端加厚中间薄壁的无盲孔射孔枪管，其特征是：所述咬合填料塞(8)的材质为硬质塑料。

8.根据权利要求6所述两端加厚中间薄壁的无盲孔射孔枪管，其特征是：所述咬合填料塞(8)的截面形状为在圆形周向均匀分布三个矩形。

9.权利要求6的所述两端加厚中间薄壁的无盲孔射孔枪管的制作方法，其特征是：第一步，坏料管准备，按照射孔枪管的设计要求进行坏料管体的选取，选取的技术要素：材质为CrMo系列钢种，根据不同的强度要求选用不同含量的CrMo钢材料，坏料管的外径和内孔尺寸符合工艺要求；

第二步，粗加工管端内孔组：以管体的外圆定位，对管体一端的同心内孔组进行粗车削或镗削，保证各孔留有加工余量0.5～1.0毫米；

第三步，调头加工另一端至要求；

第四步，在射孔成形段冲制用于压铸咬合填料塞(8)的预制通孔(9)；

第五步，在预制通孔(9)中压铸咬合填料塞(8)；

第六步，精加工管端内孔组及连接螺纹。

第七步，加工精度检验；

第八步，进行压力试验。