CN111764874B - 一种固定耐压射孔弹用的网状弹架组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种固定耐压射孔弹用的网状弹架组件，包括弹间缓冲固定模块和模块化弹网，其中模块化弹网(1)固定在外部枪板上，耐压射孔弹通过相互拼接的弹间缓冲固定模块实现包裹固定，并位于模块化弹网(1)中。本发明可用于电缆输送过油管射孔器的固弹结构设计，采用特殊材料的模块化弹网及弹间缓冲固定模块设计，既能实现将一组耐压射孔弹按一定的相位排布固定于枪板上，满足其空间上全方位射孔分布要求，有效提升射孔效果，又能满足电缆输送射孔器的安全性要求及硫化氢气井射孔施工作业的要求。

Description

一种固定耐压射孔弹用的网状弹架组件

技术领域

本发明属于射孔领域，特别涉及一种固定耐压射孔弹用的网状弹架组件。

背景技术

无枪身射孔技术是21世纪八十年代发展起来的一项技术，用于油田的过油管射孔作业。无枪身弹架是无枪身射孔器的重要组成部分，早期使用的无枪身弹架采用金属平板固定若干射孔弹的布弹设计，射孔弹相位相统一，不利用提高油井开采出油。随着技术的发展，一种无枪身多相位弹架被广泛推广使用，该弹架由圆管形金属材料按一定的螺距切割加工制成，弹架呈螺旋形状，在螺旋形状的对称中心，有规格排列若干螺纹孔，射孔弹通过螺栓固定于弹架上。对于螺旋形状的细长零件加工一直是加工行业的一项技术难题，制造成本高且精度差，最为致命的缺陷在于弹架易受相位、孔密等参数影响，使弹架在爆炸冲击作用下受损变形或发生团聚，造成卡枪。

射孔枪是射孔器材的重要组成部分，射孔枪须结合射孔弹威力、穿深、射孔相位及弹间干扰等多方面综合考虑进行设计。研究普遍认为，同时减小射孔弹间距和弹间导爆索的长度，弹间干扰的发生会越趋明显，易造成射孔深度不稳定。而对于一些二次开发的老井，过油管无枪身射孔技术将成为二次开发的有效途径，但该技术受射孔弹药量限制和器材空间限制，传统无枪身射孔器采用螺旋式弹架的螺纹固定装弹结构，一方面孔密及相位角加剧了弹间干扰的影响，射孔穿深不够稳定，另一方面，弹间无能量缓冲，孔密及相位角对弹架变形影响较大，易形成弹架团聚而不易起出枪串，此外，爆炸极易产生较大破片，有造成套管严重损坏的风险，也有造成井下污染的可能。当前，电缆输送过油管无枪身射孔技术对于如何解决射孔弹固定、减小井下大破片产生，降低井下污染、实现增产等一系列问题，尚无有效的解决途径。

发明内容

本发明解决的技术问题是：为解决现有技术的不足，本发明设计一种网状弹架组件，能够很好的固定耐压射孔弹。

本发明的技术方案是：一种固定耐压射孔弹用的网状弹架组件，包括弹间缓冲固定模块和模块化弹网，其中模块化弹网固定在外部枪板上，耐压射孔弹通过相互拼接的弹间缓冲固定模块实现包裹固定，并位于模块化弹网中；

所述模块化弹网整体为镂空的柱状体，在柱状体表面沿轴线方向等间距设置奇数个匹配装配耐压射孔弹的通孔,通孔轴线即为所装耐压射孔弹的射流方向，且相邻两通孔组合的轴线在其垂直模块化弹网轴线的平面投影夹角为θ；相邻的通孔之间相互贯通，使得导爆索在模块化弹网网体上呈螺旋钟摆式绕向；

弹间缓冲固定模块包括第一缓冲固定模块和第二缓冲固定模块，两个缓冲模块结构相同，仅旋向不同；缓冲模块整体为柱状体，两端面分别定位为A面和B面；沿A 面垂直柱状体轴线方向开有二阶半圆形凹槽，大径半圆形凹槽与耐压射孔弹的锥形盖的圆柱体直径匹配，小径半圆形凹槽与连接锥形盖的耐压射孔弹的圆柱体壳体直径匹配，二阶半圆形凹槽形成一台阶；沿B面垂直柱状体轴线方向开有二阶凹槽，大径凹槽与耐压射孔弹锥形盖的形状匹配，小径半圆形凹槽与A面小径半圆形凹槽结构一致，与连接锥形盖的耐压射孔弹的圆柱体的壳体的直径匹配。

本发明的进一步技术方案是：所述缓冲模块在模块化弹网中的排列原则为：自枪板一端起，首先为两个相同的第一缓冲固定模块或第二缓冲模块进行拼接，当耐压导爆索存在触及穿过枪板的情况时，采取第一缓冲固定模块与第二缓冲固定模块两模块以其B面面对面方式拼接，之后变为两个相同的第二缓冲模块或第一缓冲固定模块拼接。

发明效果

本发明的技术效果在于：

1、由于电缆输送过油管射孔用无枪身射孔器采用弹间缓冲固定模块实现射孔弹在弹架上的固定，弹间缓冲固定模块选用易碎性可溶材料，材料强度适中，在一定程度上满足抗硫化氢侵蚀要求，爆炸易形成碎屑，且碎屑状态下有加速其溶解的特性，适用于高硫化氢气井过油管射孔工艺。

2、由于弹间缓冲固定模块由第一缓冲固定模块或第二缓冲固定模块两两组合而成，共有三种耐压射孔弹固定方式，可通过设计合理的相位角度，将多个弹间缓冲固定模块有序组合，在保证孔密及相位要求的前提下，通过弹间缓冲固定模块吸收耐压射孔弹爆炸能量，减小相邻耐压射孔弹的弹间干扰的影响，以提升射孔穿深能力，且施工工艺灵活，作业的安全性高、可靠性高。

3、由于模块化弹网采用镂空外形设计，既满足固定耐压射孔弹的强度要求，又减小了大破片的产生，降低了井下的污染。

4、由于模块化弹网采用奇数、对称式相位的布弹设计，可将两组匹配装配耐压射孔弹的模块化弹网以首对首或尾接尾的串接方式组成一个近似全相位的单元化布弹模块，通过串接多个模块化弹网，设计多种枪长规格的无枪身射孔枪。

附图说明

图1为一种模块化弹网装弹结构示意图；

图2(a)为模块化弹网结构示意图；

图2(b)为模块化弹网展开图；

图3(a)为弹间缓冲固定模块组合方式一示意图；

图3(b)为弹间缓冲固定模块组合方式二示意图；

图3(c)为弹间缓冲固定模块组合方式三示意图；

图4(a)-4 (b)为弹间缓冲固定模块结构示意图；

图5为弹间缓冲固定模块与无枪身单元枪总成关系匹配示意图；

附图标记说明：1-模块化弹网；1-1为通孔组合；1-2为矩形豁槽；1-3为圆孔；2- 弹间缓冲固定模块；2-1为第一缓冲固定模块；2-2为第二缓冲固定模块；3-耐压射孔弹；3-1为锥形盖；3-2为耐压射孔弹开口端圆柱段3-2；4为枪板

具体实施方式

参见图1—图5，本装置包括模块化弹网1和弹间缓冲固定模块2，下面对其分别进行阐述。

弹间缓冲固定模块2，包括第一缓冲固定模块2-1、第二缓冲固定模块2-2，第一缓冲固定模块2-1、第二缓冲固定模块2-2为相似圆柱体结构，两两组合、轴向连接内置于模块化弹网1腔体内，构成固定耐压射孔弹3的弹间缓冲固定模块2；

多组弹间缓冲固定模块2通过铆钉连接将其与模块化弹网1一同固定于枪板4上；多个弹间缓冲固定模块2组合并轴向连接，匹配固定一组耐压射孔弹3，各耐压射孔弹 3的相位与模块化弹网1装弹相位相一致。

所述模块化弹网1整体为镂空的柱状体，在柱状体表面沿轴线方向等间距设置奇数个匹配装配耐压射孔弹3的通孔，其数量与射孔相位角度有关，本实施例中，60°相位角对应设置通孔数量为3个，45°相位角对应设置通孔数量为5个。

通孔轴线即为所装耐压射孔弹3的射流方向，且相邻两通孔组合1-1的轴线在其垂直弹网1轴线的平面投影夹角为θ，θ角度优选45°或60°；相邻的通孔之间相互贯通，使导爆索在模块化弹网1网体上呈螺旋钟摆式绕向；

第一缓冲固定模块2-1和第二缓冲模块2-2结构相同，仅旋向不同；缓冲模块整体为柱状体，两端面分别定位为A面和B面；沿A面垂直柱状体轴线方向开有二阶半圆形凹槽，大径半圆形凹槽与耐压射孔弹3的锥形盖的圆柱体直径匹配，小径半圆形凹槽与连接锥形盖的耐压射孔弹3的圆柱体壳体直径匹配，二阶半圆形凹槽形成一台阶；沿B面垂直柱状体轴线方向开有二阶凹槽，大径凹槽与耐压射孔弹3锥形盖的形状匹配，小径半圆形凹槽与A面小径半圆形凹槽结构一致，与连接锥形盖的耐压射孔弹3的圆柱体的壳体的直径匹配。第一缓冲固定模块2-1和第二缓冲模块2-2两两组合构成弹间缓冲固定模块2，多组弹间缓冲固定模块2组合可实现整个射孔器固弹，为避免导爆索串接耐压射孔弹3穿过枪板4，需改变导爆索绕向，第一缓冲固定模块 2-1与第二缓冲模块2-2两两组合拼接固定耐压射孔弹2存在以下形式：

固定方式一：当两个第一缓冲固定模块2-1以A面与B面拼接时，A面的二阶半圆形凹槽与耐压射孔弹2锥形盖的圆柱面及其与锥形盖相连接的耐压射孔弹2的圆柱段的外形匹配，两模块组合并与之装配的耐压射孔弹2相贴合，依靠台阶支撑轴线托起耐压射孔弹2，并依靠模块B面的圆锥面贴合包覆耐压射孔弹3实现其固定。

固定方式二：当第一缓冲固定模块2-1以B面和第二缓冲固定模块2-2的B面拼接时，依靠台阶支撑限位及圆锥面贴合包覆实现耐压射孔弹3固定；

固定方式三：当两第一缓冲固定模块2-1以A面与B面拼接时，与上述固定方式一相仿，但与上述不同之处在于固定的相邻两发耐压射孔弹3的旋向相反，依靠两模块组合并与之装配的耐压射孔弹2相贴合，依靠台阶支撑轴线托起耐压射孔弹2，并依靠模块B面的圆锥面贴合包覆耐压射孔弹3实现其固定。

多组弹间缓冲固定模块组合排列原则为：自枪板4一端起，首先为两个相同的第一缓冲固定模块2-1或第二缓冲模块2-2进行拼接，当导爆索存在触及穿过枪板4的情况时，采取第一缓冲固定模块2-1和第二缓冲模块2-2两模块拼接，之后变为两个相同的第二缓冲模块2-2或第一缓冲固定模块2-1拼接。

正如图1所示，本优选实施例选自相位45°、孔密16孔/m无枪身单元枪总成，耐压射孔弹3选自一种新型耐压过油管射孔弹【专利号CN109707351A】，其特点之一是耐压射孔弹3开口端连接一锥形盖3-1，并用锥形盖3-1密封，锥形盖3-1圆柱段直径略大于开口端圆柱段3-2直径，且锥形盖3-1与开口端圆柱段3-2形成一台阶，耐压射孔弹3依靠弹间缓冲固定模块2对其支撑、包覆实现固定；模块化弹网1为镂空薄壁圆柱体，设有5 个装弹孔，以中间弹为中心呈45°相位对称分布，其腔体依次装有3个第一缓冲固定模块2-1和3个第二缓冲固定模块2-2，两缓冲模块间包覆固定一耐压射孔弹3；第一缓冲固定模块2-1和3个第二缓冲固定模块2-2结构相同，旋向相反，即第一缓冲固定模块2-1 的B面二阶凹槽轴线相对其A面二阶凹槽轴线逆时针方向旋转45°，第二缓冲固定模块 2-2的B面二阶凹槽轴线相对其A面二阶凹槽轴线顺时针方向旋转45°，此角度即为相位角；1个模块化弹网1与3个第一缓冲固定模块2-1、3个第二缓冲固定模块2-2组合实现5 个耐压射孔弹3固定，按照其组合顺序不同，如：模块化弹网1一端依次为3个第一缓冲模块2-1与3个第二缓冲模块2-2的组合，对应的这一组耐压射孔弹3的射流方向依次为： -45°、-90°、-135°、-90°、-45°；弹网一端依次为3个第二缓冲模块2-2与3个第一缓冲模块2-1的组合，对应的这一组耐压射孔弹3的射流方向依次为：45°、90°、 135°、90°、45°。

正如图2(a)-2(b)所示，所述模块化弹网1的外形为镂空薄壁圆柱体结构，沿轴线方向等间距设置若干个通孔组合1-1，通孔组合1-1由贯穿模块化弹网1的两个同轴孔组成，其在垂直模块化弹网1轴线的平面投影形状为两个圆形，其中，小圆与耐压射孔弹3开口端圆柱段3-2直径匹配，大圆与耐压射孔弹3开口端密封连接的锥形盖3-1的凸圆直径匹配，模块化弹网1沿其母线设置4个铆钉安装圆孔1-3，用于将模块化弹网1 铆钉固定于枪板4上，相邻通孔组合1-1间通过矩形豁槽1-2相贯通，导爆索沿矩形豁槽 1-2绕向依次串接每一个耐压射孔弹3。

正如图3(a)-3(c)所示，弹间缓冲固定模块2的组合方式有三种，方式一为两个第一缓冲固定模块2-1以A面与B面拼接组合方式，方式二为第一缓冲固定模块 2-1与第二缓冲固定模块2-2以两模块B面拼接组合方式，方式三为两个第二缓冲固定模块2-2以A面与B面拼接组合方式；多个第一缓冲固定模块2-1组合，固定的一组耐压射孔弹2按逆时针方向旋转；多个第二缓冲固定模块2-2组合，固定的一组耐压射孔弹2按顺时针方向旋转；组合方式二用于多个第一缓冲固定模块2-1组合与多个第二缓冲固定模块2-2组合的连接，可通过组合方式二实现导爆索改变其绕向。

正如图4(a)-4(b)所示，第一缓冲固定模块2-1和第二缓冲模块2-2结构相同，整体为柱状体，外径略小于模块化弹网1内径，A面设置二阶半圆形凹槽，B面设置半圆形与圆锥形构成的二阶凹槽，二阶凹槽形状与耐压射孔弹3外形匹配，用于固定耐压射孔弹3的两个弹间缓冲固定模块2组合，利用其A面及B面的二阶凹槽处台阶支撑托起耐压射孔弹2，并依靠其B面圆锥面贴合包覆实现对耐压射孔弹3的固定，第一缓冲固定模块2-1的B面二阶凹槽轴线相对于其A面二阶凹槽轴线逆时针旋转45°，第二缓冲固定模块2-2的B面二阶凹槽轴线相对于其A面二阶凹槽轴线顺时针旋转45°，该角度可根据具体射孔相位角度进行相应设计。

正如图5所示，单元枪总成的布弹基本结构为：四分之一圆环截面形状的枪板4 沿其对称平面所在母线方向等间距螺纹固定3发耐压射孔弹3，耐压射孔弹3之间铆钉固定尾尾相连的两个模块化弹网1，模块化弹网1内置多个以串接方式连接的弹间缓冲固定模块2组合，弹间缓冲固定模块2之间组合方式不同匹配固定的相邻耐压射孔弹2的旋向不同，其中，组合方式1匹配固定的相邻耐压射孔弹3按逆时针方向旋转45°，组合方式3匹配固定的相邻耐压射孔弹3按顺时针方向旋转45°，组合方式 2用于组合方式1与组合方式3间衔接，通过改变导爆索绕向，避免导爆索与枪板4 发生干涉；无枪身单元枪总成由固定于枪板4上的3个耐压射孔弹3及固定有10发耐压射孔弹的两组模块化弹网1及其多个弹间缓冲固定模块组成，实现13发耐压射孔弹 3固定，枪板4上螺纹固定的3发耐压射孔弹4的相位相一致，记为0°，若相邻两发耐压射孔弹4右旋为正方向，则13发耐压射孔弹4相位依次为：0°、-45°、-90°、 -135°、-90°、-45°、0°、45°、90°、135°、90°、135°、0°，共7个相位。

本优选实施例的优点在于弹间缓冲固定模块2的A、B面所对应的二阶凹槽相对旋转角度可依据射孔相位要求进行相应的设计，且模块化弹网1镂空外形设计及弹间缓冲固定模块2选用抗硫化氢的易溶材料，其材料具有良好的强度、碎性特性，既能满足枪串下井固弹要求及射孔作业对射孔器相位多样化的需求，又能满足爆炸易碎要求，有效吸收耐压射孔弹3爆炸侧向能量，减小弹间干扰的影响，有效抗硫化氢气体腐蚀、侵蚀，提升施工的安全性、可靠性。

本优选实施例的优点在于模块化弹网1与弹间缓冲固定模块2配合固定耐压射孔弹3的固弹结构，可其作为重复单元，在满足枪串电缆强度及枪板4连接强度的前提下，重复串接，设计多种枪长射孔枪，以满足射孔需求。

本优选实施例的装配过程是：弹间缓冲固定模块用于无枪身射孔器的弹架固定耐压射孔弹3，首先将一组第一缓冲固定模块2-1和第二缓冲固定模块2-2以组合方式2的连接方式分别由模块化弹网1两端装入，第一缓冲固定模块2-1和第二缓冲固定模块2-2 位于模块化弹网1中心的装弹孔位置，匹配装入1发耐压射孔弹3，然后以首尾相接的连接方式依次分别由模块化弹网1两端依次装入两个第一缓冲固定模块2-1和第二缓冲固定模块2-2，并在模块化弹网1装弹孔相应位置匹配装入4发耐压射孔弹3，最后通过铆钉将装有耐压射孔弹3的模块化弹网1连同多个弹间缓冲固定模块2固定于枪板4上。

Claims (1)

1.一种固定耐压射孔弹用的网状弹架组件，其特征在于，包括弹间缓冲固定模块和模块化弹网，其中模块化弹网(1)固定在外部枪板上，耐压射孔弹通过相互拼接的弹间缓冲固定模块实现包裹固定，并位于模块化弹网(1)中；

所述模块化弹网(1)整体为镂空的柱状体，在柱状体表面沿轴线方向等间距设置奇数个匹配装配耐压射孔弹的通孔,通孔轴线即为所装耐压射孔弹的射流方向，且相邻两通孔组合(1-1)的轴线在其垂直模块化弹网(1)轴线的平面投影夹角为θ；相邻的通孔之间相互贯通，使得导爆索在模块化弹网(1)网体上呈螺旋钟摆式绕向；

弹间缓冲固定模块包括第一缓冲固定模块(2-1)和第二缓冲固定模块(2-2)，两个缓冲固定模块结构相同，仅旋向不同；缓冲固定模块整体为柱状体，两端面分别定位为A面和B面；沿A面垂直柱状体轴线方向开有二阶半圆形凹槽，大径半圆形凹槽与耐压射孔弹的锥形盖(3-1)的圆柱体直径匹配，小径半圆形凹槽与连接锥形盖(3-1)的耐压射孔弹的圆柱段(3-2)壳体直径匹配，二阶半圆形凹槽形成一台阶；沿B面垂直柱状体轴线方向开有二阶凹槽，大径凹槽与耐压射孔弹锥形盖的形状匹配，小径半圆形凹槽与A面小径半圆形凹槽结构一致，与连接锥形盖的耐压射孔弹的圆柱体的壳体的直径匹配；所述缓冲固定模块在模块化弹网(1)中的排列原则为：自枪板(4)一端起，首先为两个相同的第一缓冲固定模块(2-1)或第二缓冲固定模块(2-2)进行拼接，当耐压导爆索存在触及穿过枪板(4)的情况时，采取第一缓冲固定模块(2-1)与第二缓冲固定模块(2-2)两模块以其B面面对面方式拼接，之后变为两个相同的第二缓冲固定模块(2-2)或第一缓冲固定模块(2-1)拼接。

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