CN109681153A - 一种油气井射孔用撞击起爆器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油气井射孔用撞击起爆器，包括无起爆药撞击火帽、火帽座、无起爆药雷管和本体。本发明用于油气井油管传输射孔起爆装置中，其作用是一方面从本质安全上提升了射孔施工作业的安全，另一方面还能有效避免射孔枪进液导致炸枪施工事故的发生。

Description

一种油气井射孔用撞击起爆器

技术领域

本发明涉及油气井射孔领域，尤其涉及一种适用于油气井油管传输射孔用撞击起爆器。

背景技术

在安全的高压态势下，工程爆破倍受关注，油气井射孔领域也不例外，这使其作业人员的安全越来越受到重视。为了作业人员的安全，国内外油气井射孔领域想出很多办法，比如，在起爆装置和射孔枪之间添加安全枪，实际它是只装导爆索而不装有射孔弹的射孔枪，一般为3米左右，其目的是万一起爆装置意外发火，被引爆的射孔枪离作业人员能远点，减轻伤亡程度。但这没有从油气井射孔本质安全方面来提升作业安全。众所周知，目前国内外油气井射孔的不安全因素主要来自起爆装置，而起爆装置的不安全因素来自于起爆器，一般起爆器都含有起爆药等敏感药剂。一般起爆药的机械感度(即摩擦感度和撞击感度)都很高，它们往往是作业人员的最大安全隐患。

在油气井射孔作业中射孔炸枪(非正常射孔)等施工质量事故也时有发生。其原因：为了节约施工成本，往往要求一次下井要射开多个目的层，这就使得下井的射孔管串变得很长(通常为几百米，目前国内最长达1200米)，这么长的射孔管串至少联有上数百支射孔枪，每支射孔枪至少有2个密封面，因此每次管串至少有数百个乃至上千个密封环节。由于射孔枪密封环节多，油管传输射孔本身劳动强度大，施工频率高，因此很难保证每次下井施工的射孔管串都密封完好。屡见不鲜的施工质量事故显示：绝大多数情况是由于射孔枪串某环节的密封失败导致井液进入射孔枪，起爆后导致射孔炸枪(非正常射孔)，造成重大经济损失。为此，专利《一种油气井射孔用撞击起爆器》(CN108374651A)发明了一种传爆装置，为解决射孔枪进液导致炸枪的难题提供了行之有效的办法。但由于该传爆装置中含有起爆药，因此从一定程度上又增加了作业人员的安全隐患，同时又由于该传爆装置不具有双向传爆特性，因此其使用范围受到了一定的限制。

发明内容

本发明解决的技术问题是：为了提高目前油气井油管传输射孔作业人员的安全，和进一步完善因密封环节失败而导致的射孔炸枪等重大恶性施工事故的解决办法，本发明提出了一种油气井射孔用撞击起爆器。

本发明的技术方案是：一种油气井射孔用撞击起爆器，包括无起爆药撞击火帽、火帽座、无起爆药雷管和雷管座；所述雷管座整体为柱状体，沿其轴线方向设有多阶通孔，在与轴线垂直的方向上开有横向通孔，同时沿轴线对称开有两个纵向通孔，且两个纵向通孔的轴线与雷管座轴线相互平行，横向通孔、多阶通孔和两个纵向通孔四者相互贯通；火帽座位于雷管座多阶通孔的大径腔中，火帽座为两端开口的柱状体，沿轴线开有阶梯通孔，且放入雷管座中后，两个通孔的轴线重合；无起爆药撞击火帽位于火帽座中，用于对无起爆药雷管进行点火；无起爆药雷管位于雷管座多阶通孔中，其含内管壳的一端朝向火帽座,与火帽座以横向通孔相隔，其另一端与雷管座多阶通孔中的最小台阶接触，该台阶用于固定无起爆药雷管的位置；无起爆药撞击火帽发火时输出的主要形式是火焰和炙热残渣，而无起爆药雷管其装填的炸药火焰感度较高，若两者之间为空气时，无起爆药撞击火帽能可靠起爆无起爆药雷管；若两者之间充满液体时，无起爆药撞击火帽则不能起爆无起爆药雷管。

本发明进一步的技术方案是：所述无起爆药撞击火帽包括壳体、垫片和火台，壳体一端开口一端封闭，自壳体底部起，依次铺设有药剂、垫片和火台；其中火台整体为柱状体，沿轴线开有通孔，火台外壁和壳体内壁过盈配合。

本发明进一步的技术方案是：所述无起爆药撞击火帽位于火帽座通孔大径腔中，壳体封闭端低于火帽座外端面；壳体开口端朝向无起爆药雷管方向，且壳体外壁和火帽座阶梯孔内壁间隙配合；火台轴线和阶梯孔轴线重合。

本发明进一步的技术方案是：所述药剂是平均粒度5微米的钛粉和平均粒度20微米的高氯酸钾的均匀混合物，且钛粉：高氯酸钾＝(36～46)％:(54～64)％(质量比)。

本发明进一步的技术方案是：所述无起爆药雷管包括外管壳和内管壳；外管壳为一个封闭的空腔柱状体，内管壳为一端开口一端半封闭(中心设有小圆孔)的U型壳体，且半封闭端低于外管壳开口端，且外管壳开口端管壳向内翻卷压住内管壳半封闭端；内管壳外壁与外管壳内壁为过盈配合；外管壳腔体内充有炸药。

本发明进一步的技术方案是：所述炸药11为一种机械感度低但火焰感度较高的耐高温猛炸药。

发明效果

本发明的技术效果在于：由于本发明没有装填机械感度高的起爆药，因此本发明在本质性安全方面很明显要高于目前制式起爆器(含有起爆药)。因此，将这种起爆器应用于油气井用撞击起爆装置中，会使现场作业人员操作更加安全。

由于本发明使用了无起爆药火帽，其发火时输出的主要形式是火焰和炙热残渣，而本发明使用的无起爆药雷管，其装填的炸药火焰感度较高，因此在射孔枪串密封良好的情况下，本发明能确保可靠起爆。在射孔枪串密封失效，井液进入射孔枪时，液体会自动流入本发明，顺着轴向两个进液孔流入到横向通孔中，继而再填充火帽座传火孔道，从而形成了约7mm后的液垫，有效地阻止火帽输出的火焰和残渣加载到雷管上，起到了进液起爆失败避免炸枪的作用。

本发明使用灵活，既可以形成新型油气井用投棒撞击起爆装置安装在射孔枪串首端，又可以形成新型油气井用压力撞击起爆装置安装在射孔枪串的尾端，有时，为了确保起爆的可靠性，射孔枪串的首尾各装一套这样的起爆装置。

本发明虽实现了上述作业安全提升和进液起爆失败避免炸枪的双重功能，但与目前油气井用撞击起爆装置相比，没有增加施工成本，没有改变施工工艺，也没有降低作用效率。

附图说明

图1：一种油气井射孔用撞击起爆器结构示意图；

图2：图1中无起爆药撞击火帽结构示意图；

图3：图1中火帽座结构示意图；

图4：图1中无起爆药雷管结构示意图；

图5：图1中雷管座结构示意图；

图6：新型油气井用压力撞击起爆装置结构示意图；

图7：新型油气井用投棒撞击起爆装置结构示意图；

图8：本发明实施例一工作示意图；

图9：本发明实施例二工作示意图。

附图标记说明：1—无起爆药撞击火帽；2—火帽座；3—无起爆药雷管；4—雷管座；5—火台；6—垫片；7—药剂；8—壳体；9—火帽座传火孔道；10—内管壳；11—炸药；12—外管壳；13—一种用于油气井射孔用撞击起爆器；14—新型油气井用压力撞击起爆装置本体；15—新型油气井用投棒撞击起爆装置本体；16—击针；17—传爆管；18—连枪接头孔道；19—连枪接头；20—导爆索；21—射孔枪串；22—油管

具体实施方式

参见图1—图9，一种油气井射孔用撞击起爆器，包括无起爆药撞击火帽1、火帽座2、无起爆药雷管3和雷管座4；所述无起爆药撞击火帽1是由火台5、垫片6、药剂7和壳体8组成，其中，火台5、垫片6和壳体8均为不锈钢材料；所述药剂7是钛粉(平均粒度5微米)和高氯酸钾(平均粒度20微米)的均匀混合物，且钛粉：高氯酸钾＝(36～46)％:(54～64)％(质量比)；所述无起爆药雷管3是由内管壳10、炸药11和外管壳12组成，其中，内管壳10和外管壳12均为铝材料，炸药11为一种机械感度低但火焰感度较高的耐高温猛炸药；所述雷管座4共有四个通孔，一个为横向通孔，其与其它三个轴向通孔相贯通，其中，中间较大的通孔装雷管3。

所述一种油气井射孔用撞击起爆器13须与传统油气井射孔用压力撞击起爆装置的本体14组合，形成新型油气井用压力撞击起爆装置或与传统油气井用投棒撞击起爆装置的本体15组合，形成新型油气井用投棒撞击起爆装置，方能发挥其可靠起爆射孔枪和进液起爆失效避免炸枪等功能。

本优选实施例的制作过程是：

火帽1制作方法：将药剂7倒入到壳体8中，然后再将垫片6放入壳体8中，之后放入火台5，最后用100MPa的压强将上述药剂压实；

雷管3制作方法：将第一道300毫克炸药11装入外管壳12中，并用90MPa的压强将炸药11压实，再将第二道300毫克炸药11装入外管壳12中，并再用90MPa的压强将炸药11压实，之后再倒入200毫克的炸药11，并将内管壳10放入(大开口端朝下)外管壳12中，并以30MPa的压强对内管壳端面施压；

一种油气井射孔用撞击起爆器装配方法：将雷管3外侧涂上少许耐温胶，然后其插入(内管壳10端朝上)到雷管座4中心大孔中，并推送到位。然后将火帽1的外侧面涂上少许耐温胶，然后推入(火台端朝下)到火帽座2中，并推送到位。最后将粘好火帽1的火帽座2外侧面涂上少许耐温胶，然后推入(传火孔道9端朝下)到雷管座4上端孔中，并推送到位；

本优选实施例一的工作过程：

正如图6和图8所示，先将本发明13拧入到油气井用压力撞击起爆装置本体14中，便形成了新型油气井用压力撞击起爆装置。然后将该装置与射孔枪串21(一般为数百米长)通过连枪接头19相连接，之后将油管22与射孔枪串21的另一端相连接。最后，将连接好的整个枪串缓缓进入油气井中，到达指定射孔目的层段，由该新型油气井用压力撞击起爆装置引爆射孔枪串完成射孔。

由于该新型油气井用压力撞击起爆装置没有设置起爆药等敏感药剂，因此在地面装配和射孔枪串下井过程中都比传统器材安全得多。油气井通常都是充满井液的，如果射孔枪串在射孔前密封完好，即没有井液进入射孔枪串时，作业人员在井口加压，迫使新型油气井用压力撞击起爆装置中的击针16快速撞击本发明中的火帽1，火帽1发火起爆雷管3，雷管3再起爆与之相邻的传爆管17和射孔枪串21中的导爆索20等爆炸器材，完成射孔。如果射孔枪串21某处密封环节出现问题，井液进入射孔枪串21，进来的井液很快经由连枪接头19中的传爆孔18流入到装有本发明13的新型油气井射孔用压力撞击起爆装置里，并在本发明13中的横向通道和火帽座传火孔道9等处形成约7mm厚的液垫，此时即使火帽1受撞击后仍能发火，但由于较厚液垫的阻隔，将无法起爆雷管3，可实现本发明的进液起爆失败的功能，从而避免了射孔枪串因进液导致炸枪的风险。

本优选实施例二的工作过程：

正如图7和图9所示，先将本发明13拧入到油气井用投棒撞击起爆装置本体15中，便形成了新型油气井用投棒撞击起爆装置。然后将该装置与射孔枪串21(一般为数百米长)通过连枪接头19相连接，之后将油管22与新型油气井用投棒撞击起爆装置的另一端相连接。最后，将连接好的整个枪串缓缓进入油气井中，到达指定射孔目的层段，从井口投放一个金属棒体,当它撞击该新型油气井射孔用投棒撞击起爆装置中的击针时,火帽1发火,火帽1发火起爆雷管3，雷管3再起爆与之相邻的传爆管17和射孔枪串21中的导爆索20等爆炸器材，完成射孔。其它情况和优选实施例一的工作过程相同。

Claims (6)

1.一种油气井射孔用撞击起爆器，其特征在于，包括无起爆药撞击火帽(1)、火帽座(2)、无起爆药雷管(3)和雷管座(4)；所述雷管座(4)整体为柱状体，沿其轴线方向设有多阶通孔，在与轴线垂直的方向上开有横向通孔，同时沿轴线对称开有两个纵向通孔，且两个纵向通孔的轴线与雷管座(4)轴线相互平行，横向通孔、多阶通孔和两个纵向通孔四者相互贯通；火帽座(2)位于雷管座(4)多阶通孔的大径腔中，火帽座(2)为两端开口的柱状体，沿轴线开有阶梯通孔，且放入雷管座(4)中后，两个通孔的轴线重合；无起爆药撞击火帽(1)位于火帽座(2)中，用于对无起爆药雷管(3)进行点火；无起爆药雷管(3)位于雷管座(4)多阶通孔中，其含内管壳(10)的一端朝向火帽座(2),与火帽座(2)以横向通孔相隔，其另一端与雷管座(4)多阶通孔中的最小台阶接触，该台阶用于固定无起爆药雷管(3)的位置；无起爆药撞击火帽(1)发火时输出的主要形式是火焰和炙热残渣，而无起爆药雷管(3)其装填的炸药火焰感度较高，若两者之间为空气时，无起爆药撞击火帽(1)能可靠起爆无起爆药雷管(3)；若两者之间充满液体时，无起爆药撞击火帽(1)则不能起爆无起爆药雷管(3)。

2.如权利要求1所述的一种油气井射孔用撞击起爆器，其特征在于，所述无起爆药撞击火帽(1)包括壳体(8)、垫片(6)和火台(5)，壳体(8)一端开口一端封闭，自壳体(8)底部起，依次铺设有药剂(7)、垫片(6)和火台(5)；其中火台(5)整体为柱状体，沿轴线开有通孔，火台(5)外壁和壳体(8)内壁过盈配合。

3.如权利要求1或2所述的一种油气井射孔用撞击起爆器，其特征在于，所述无起爆药撞击火帽(1)位于火帽座(2)通孔大径腔中，壳体(8)封闭端低于火帽座(2)外端面；壳体(8)开口端朝向无起爆药雷管(3)方向，且壳体(8)外壁和火帽座(2)阶梯孔内壁间隙配合；火台(5)轴线和阶梯孔轴线重合。

4.如权利要求2所述的一种油气井射孔用撞击起爆器，其特征在于，所述药剂(7)是平均粒度5微米的钛粉和平均粒度20微米的高氯酸钾的均匀混合物，且钛粉：高氯酸钾＝(36～46)％:(54～64)％(质量比)。

5.如权利要求1所述的一种油气井射孔用撞击起爆器，其特征在于，所述无起爆药雷管(3)包括外管壳(12)和内管壳(10)；外管壳(12)为一个封闭的空腔柱状体，内管壳(10)为一端开口一端半封闭(中心设有小圆孔)的U型壳体，且半封闭端低于外管壳(12)开口端，且外管壳(12)开口端管壳向内翻卷压住内管壳(10)半封闭端；内管壳(10)外壁与外管壳(12)内壁为过盈配合；外管壳(12)腔体内充有炸药(11)。

6.如权利要求5所述的一种油气井射孔用撞击起爆器，其特征在于，所述炸药11为一种机械感度低但火焰感度较高的耐高温猛炸药。