CN108179998A - 电缆传输压力起爆射孔系统及射孔方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电缆传输压力起爆射孔系统及其射孔方法,射孔系统包括依次连接的连接接头、井下电机短节、压力传递接头和压力起爆短节;井下电机短节包括筛孔壳体,筛孔壳体上设置有贯通筛孔壳体壁的筛孔,筛孔壳体内固定设置有井下电机,井下电机通过丝杠连接有丝杠活塞,当井下电机短节处于关闭状态时,丝杠活塞封闭筛孔,当井下电机带动丝杠活塞运动露出筛孔时,井下电机短节处于开孔状态;压力起爆短节内设置有撞击芯轴和与撞击芯轴配合的撞击起爆药饼,撞击芯轴通过剪切销钉固定在压力起爆短节内。本发明安全性能远远高于电雷管性能,大大降低了静电、杂散电流等环境因素的影响,极大地降低地面误爆的机率。
Description
技术领域
本发明涉及一种电缆传输压力起爆射孔系统及射孔方法,属于油气井电缆输送射孔领域。
背景技术
油气井电缆输送射孔作为勘探开发油气资源套管完井射孔的主要方式之一,利用电缆将射孔枪及工具输送到目的层,校对深度后调整射孔枪对准射孔层段,通过地面系统向井下供电引爆电雷管,进而引爆射孔枪,实现沟通井筒与储层。
现阶段,射孔起爆的主要方式为两种,一种是用于电缆输送射孔的电雷管起爆,另外一种是用于TCP传输射孔的撞击起爆器(也叫起爆药饼)。从安全角度出发,装配电雷管受环境因素影响较大,如身体静电、杂散电流、无线电等影响,特别是在电缆缆芯未断电或电能完全释放的情况下,容易引发误爆。而撞击起爆器则装配在起爆装置内,唯有外部的能量作用在起爆装置的活塞上剪切销钉推动撞针撞击起爆器,这时候才会发火。因此,整体安全性和操作性而言,撞击起爆器的装配安全性能高于电雷管,撞击雷管受外界因素影响小。
而国内外油气井电缆输送射孔仍然是采用电雷管方式,电雷管有大电阻电雷管、编码电雷管、磁电雷管等,但没有应用电缆传输压力起爆撞击起爆器的起爆方式。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题,提供一种电缆传输压力起爆射孔系统及射孔方法。本发明安全性能远远高于电雷管性能,大大降低了静电、杂散电流等环境因素的影响,极大地降低地面误爆的机率。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种电缆传输压力起爆射孔系统,其特征在于:包括依次连接的连接接头、井下电机短节、压力传递接头和压力起爆短节;井下电机短节包括筛孔壳体,筛孔壳体上设置有贯通筛孔壳体壁的筛孔,筛孔壳体内固定设置有井下电机,井下电机通过丝杠连接有丝杠活塞,当井下电机短节处于关闭状态时,丝杠活塞封闭筛孔,当井下电机带动丝杠活塞运动露出筛孔时,井下电机短节处于开孔状态;压力起爆短节内设置有撞击芯轴和与撞击芯轴配合的撞击起爆药饼,撞击芯轴通过剪切销钉固定在压力起爆短节内;连接接头上端与磁性定位器连接,下端与筛孔壳体连接,压力起爆短节上端与压力传递接头连接,下端与射孔枪连接。
所述连接接头上端通过O形密封圈与磁性定位器密封固定连接,下端通过O形密封圈与筛孔壳体密封固定连接。
所述井下电机的导线从筛孔壳体和连接接头内穿出连接到电缆,导线通过电缆连接至地面。
所述筛孔壳体内设置有限位台阶,井下电机带动丝杠活塞运动至限位台阶处时,通过筛孔使筛孔壳体内外连通。
所述井下电机通过铆钉螺钉固定在筛孔壳体内。
所述丝杠活塞的外壁上设置有两个O形密封圈,当井下电机短节处于关闭状态时,筛孔位于两个O形密封圈之间。
所述压力起爆短节包括上接头和下接头,上接头和下接头固定连接,上接头和下接头内固定设置有限位剪切套,撞击芯轴通过剪切销钉固定在限位剪切套上,撞击起爆药饼设置在下接头内且通过下接头端部设置的压盖固定。
所述压力传递接头上端通过O形密封圈与筛孔壳体密封固定连接,下端通过O形密封圈与上接头密封固定连接。
所述上接头和下接头通过O形密封圈密封固定连接,撞击芯轴通过外壁上设置的O形密封圈与上接头内壁密封配合。
一种电缆传输压力起爆射孔系统的射孔方法,其特征在于:地面通过电缆与导线供电至井下电机,启动井下电机,井下电机转动丝杆,丝杆拉动丝杠活塞上移使筛孔壳体上的筛孔露出,井内液体经筛孔进入筛孔壳体内,井液压力作用在撞击芯轴上,使撞击芯轴切断剪切销钉后,撞击芯轴冲击撞击起爆药饼,撞击起爆药饼输出爆轰能量起爆下端的射孔枪。
采用本发明的优点在于:
1、本发明改变传统的电雷管起爆方式,应用电缆输送射孔器材下井,调整深度后地面系统供电启动起爆装置内的井下电机,井下电机高速周向转动驱动丝杆,丝杆在起爆装置内拉动上活塞产生轴向位移,当上活塞位移并露出起爆装置的筛孔后,井内压力经过筛孔推动撞击芯轴,销钉剪切后撞针引爆撞击起爆药饼,进而实现射孔枪射孔作业,实现电缆射孔作业的安全效益最大化,因为撞击雷管的安全性能远高于电雷管安全性,大大降低现场施工的杂散电流、静电、电缆缆芯电等因素影响,极大地降低地面误爆的机率。
2、本发明实现了机械、电子、液压、射孔一体化作业;结构简易,操作方便;改变了传统电缆输送射孔的供电电雷管起爆方式,实现了压力撞击起爆器起爆; 适用于电缆传输射孔作业,安全性极大地提高,便利于现场操作,应用前景广阔。
附图说明
图1为本发明连接接头结构示意图;
图2为本发明井下电机短节处于关闭状态的结构示意图;
图3为本发明井下电机短节处于开孔状态的结构示意图;
图4为本发明压力传递接头结构示意图;
图5为本发明压力起爆短节结构示意图;
图6为本发明入井状态结构示意图;
图7为本发明开孔起爆状态示意图。
图中标记为:1、O型密封圈;2、连接接头;3、导线;4、井下电机;5、铆钉螺钉;6、丝杠;7、筛孔壳体;8、丝杠活塞;9、压力传递接头;10、上接头;11、下接头;12、限位剪切套;13、剪切销钉;14、撞击芯轴;15、撞击起爆药饼;16、压盖。
具体实施方式
实施例1
一种电缆传输压力起爆射孔系统,包括依次连接的连接接头2、井下电机短节、压力传递接头9和压力起爆短节;井下电机短节包括筛孔壳体7,筛孔壳体7上设置有贯通筛孔壳体壁的筛孔,筛孔壳体7内固定设置有井下电机4,井下电机4通过丝杠6连接有丝杠活塞8,当井下电机短节处于关闭状态时,丝杠活塞8封闭筛孔,当井下电机4带动丝杠活塞8运动露出筛孔时,井下电机短节处于开孔状态;压力起爆短节内设置有撞击芯轴14和与撞击芯轴14配合的撞击起爆药饼15,撞击芯轴14通过剪切销钉13固定在压力起爆短节内;连接接头2上端与磁性定位器连接,下端与筛孔壳体7连接,压力起爆短节上端与压力传递接头9连接,下端与射孔枪连接。
本实施例中,所述连接接头2上端通过O形密封圈1与磁性定位器密封固定连接,下端通过O形密封圈1与筛孔壳体7密封固定连接。
本实施例中,所述井下电机4的导线3从筛孔壳体7和连接接头2内穿出连接到电缆,导线3通过电缆连接至地面。
本实施例中,所述筛孔壳体7内设置有限位台阶,井下电机4带动丝杠活塞8运动至限位台阶处时,通过筛孔使筛孔壳体7内外连通。
本实施例中,所述井下电机4通过铆钉螺钉5固定在筛孔壳体7内。
本实施例中,所述丝杠活塞8的外壁上设置有两个O形密封圈1,当井下电机短节处于关闭状态时,筛孔位于两个O形密封圈1之间。
本实施例中,所述压力起爆短节包括上接头10和下接头11,上接头10和下接头11固定连接,上接头10和下接头11内固定设置有限位剪切套12,撞击芯轴14通过剪切销钉13固定在限位剪切套12上,撞击起爆药饼15设置在下接头11内且通过下接头11端部设置的压盖16固定。
本实施例中,所述压力传递接头9上端通过O形密封圈1与筛孔壳体7密封固定连接,下端通过O形密封圈1与上接头10密封固定连接。
本实施例中,所述上接头10和下接头11通过O形密封圈1密封固定连接,撞击芯轴14通过外壁上设置的O形密封圈1与上接头10内壁密封配合。
一种电缆传输压力起爆射孔系统的射孔方法,包括:地面通过电缆与导线供电至井下电机,启动井下电机,井下电机转动丝杆,丝杆拉动丝杠活塞上移使筛孔壳体上的筛孔露出,井内液体经筛孔进入筛孔壳体内,井液压力作用在撞击芯轴上,使撞击芯轴切断剪切销钉后,撞击芯轴冲击撞击起爆药饼,撞击起爆药饼输出爆轰能量起爆下端的射孔枪。
实施例2
本实施例结合附图对本发明做进一步说明。
本发明井下电机4安装在耐高压的筛孔壳体7内,井下电机4耐温150℃及以上,井下电机4一端固定在筛孔壳体7内,另外一端驱动丝杆6,丝杠6驱动筛孔壳体7内的丝杠活塞8,将井下电机4的周向转动变为丝杠活塞8的轴向移动。
筛孔壳体7上预留筛孔,筛孔沟通筛孔壳体7内外,下井前筛孔被丝杠活塞8封堵,井液无法进入筛孔壳体7内。
丝杠活塞8两端均设计有O形密封圈,保证位移前筛孔壳体7内不会进液。撞击芯轴14上设计剪切销钉两个,与限位剪切套匹配,井内压力传递到撞击芯轴14上,剪切销钉被剪切后,撞击芯轴14上的撞针位移撞击撞击起爆药饼15,实现起爆作业。
如图1所示,连接接头组装步骤为:
第一步:将两端螺纹根部均装配上O形密封圈1。
第二步:接头内部过电机供电导线。
如图2所示,井下电机短节组装步骤为:
第一步:丝杠活塞8装配两道O形密封圈1。
第二步:丝杠活塞8压入筛孔壳体7,两道O形密封圈1正好处于筛孔两边。
第三步:丝杠6拧入丝杠活塞8,长度适当。
第四步:井下电机4插入丝杠6。
第五步:井下电机4与筛孔壳体7用铆钉螺钉5拧紧。
如图4所示,压力传递接头组装步骤为:
第一步:将两端螺纹根部均装配上O形密封圈1。
如图5所示,压力起爆短节组装步骤为:
第一步:撞击芯轴14装配两道O形密封圈1。
第二步:压力起爆短节上接头10装配两道O形密封圈1。
第三步:压力起爆短节下接头11装配两道O形密封圈1。
第四步:限位剪切套12与撞击芯轴14对位,装配剪切销钉13。
第五步:将装配好的限位剪切套12与撞击芯轴14一起放入压力起爆短节下接头11。
第六步:压力起爆短节上接头10拧入压力起爆短节下接头11。
第七步:撞击起爆药饼15放入压力起爆短节下接头11。
第八步:压盖16拧入压力起爆短节下接头11。
如图6所示,在地面未给井下电机供电状态,井液不会作用在撞击芯轴14上,整个工艺是绝对安全的。
如图7所示,地面通过电缆与导线3供电至井下电机4,启动井下电机4,电机转动丝杆6,丝杆6拉动丝杠活塞8上移使得筛孔壳体7的筛孔露出,井内液体经筛孔进入筛孔壳体7内部,井液压力作用在撞击芯轴14上,撞击芯轴14切断剪切销钉13,撞击芯轴14冲击撞击起爆药饼15,撞击起爆药饼15输出爆轰能量起爆下端的射孔枪等。
Claims (10)
1.一种电缆传输压力起爆射孔系统,其特征在于:包括依次连接的连接接头(2)、井下电机短节、压力传递接头(9)和压力起爆短节;井下电机短节包括筛孔壳体(7),筛孔壳体(7)上设置有贯通筛孔壳体(7)壁的筛孔,筛孔壳体(7)内固定设置有井下电机(4),井下电机(4)通过丝杠(6)连接有丝杠活塞(8),当井下电机短节处于关闭状态时,丝杠活塞(8)封闭筛孔,当井下电机(4)带动丝杠活塞(8)运动露出筛孔时,井下电机短节处于开孔状态;压力起爆短节内设置有撞击芯轴(14)和与撞击芯轴(14)配合的撞击起爆药饼(15),撞击芯轴(14)通过剪切销钉(13)固定在压力起爆短节内;连接接头(2)上端与磁性定位器连接,下端与筛孔壳体(7)连接,压力起爆短节上端与压力传递接头(9)连接,下端与射孔枪连接。
2.根据权利要求1所述的电缆传输压力起爆射孔系统,其特征在于:所述连接接头(2)上端通过O形密封圈(1)与磁性定位器密封固定连接,下端通过O形密封圈(1)与筛孔壳体(7)密封固定连接。
3.根据权利要求2所述的电缆传输压力起爆射孔系统,其特征在于:所述井下电机(4)的导线(3)从筛孔壳体(7)和连接接头(2)内穿出连接到电缆,导线(3)通过电缆连接至地面。
4.根据权利要求3所述的电缆传输压力起爆射孔系统,其特征在于:所述筛孔壳体(7)内设置有限位台阶,井下电机(4)带动丝杠活塞(8)运动至限位台阶处时,通过筛孔使筛孔壳体(7)内外连通。
5.根据权利要求4所述的电缆传输压力起爆射孔系统,其特征在于:所述井下电机(4)通过铆钉螺钉(5)固定在筛孔壳体(7)内。
6.根据权利要求5所述的电缆传输压力起爆射孔系统,其特征在于:所述丝杠活塞(8)的外壁上设置有两个O形密封圈(1),当井下电机短节处于关闭状态时,筛孔位于两个O形密封圈(1)之间。
7.根据权利要求6所述的电缆传输压力起爆射孔系统,其特征在于:所述压力起爆短节包括上接头(10)和下接头(11),上接头(10)和下接头(11)固定连接,上接头(10)和下接头(11)内固定设置有限位剪切套(12),撞击芯轴(14)通过剪切销钉(13)固定在限位剪切套(12)上,撞击起爆药饼(15)设置在下接头(11)内且通过下接头(11)端部设置的压盖(16)固定。
8.根据权利要求7所述的电缆传输压力起爆射孔系统,其特征在于:所述压力传递接头(9)上端通过O形密封圈(1)与筛孔壳体(7)密封固定连接,下端通过O形密封圈(1)与上接头(10)密封固定连接。
9.根据权利要求8所述的电缆传输压力起爆射孔系统,其特征在于:所述上接头(10)和下接头(11)通过O形密封圈(1)密封固定连接,撞击芯轴(14)通过外壁上设置的O形密封圈(1)与上接头(10)内壁密封配合。
10.根据权利要求1所述的一种电缆传输压力起爆射孔系统的射孔方法,其特征在于:地面通过电缆与导线供电至井下电机,启动井下电机,井下电机转动丝杆,丝杆拉动丝杠活塞上移使筛孔壳体上的筛孔露出,井内液体经筛孔进入筛孔壳体内,井液压力作用在撞击芯轴上,使撞击芯轴切断剪切销钉后,撞击芯轴冲击撞击起爆药饼,撞击起爆药饼输出爆轰能量起爆下端的射孔枪。
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