CN115867717B - 模块化枪系统 - Google Patents

Abstract

一种方法和装置，用于将引爆器插入端部配件的门中，并将该门封闭到端部配件的凹槽中，使得引爆器能够快速地无线安装，并使得引爆器和引爆索之间并排配置。

Description

模块化枪系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年6月26日提交的美国临时申请No.63/044,886的优先权。

背景技术

通常，当在地下储层钻出用于生产流体、矿物或气体的地层下的井时，作为钻井、勘探和完井过程的一部分，会将几种类型的管件放置在井下。这些管件可以包括套管、导管、管线、内衬，和通过各种类型的管件向井下输送的装置。每口井都是独一无二的，因此可以出于多种目的将不同管件的组合下放到井中。

地表下或地层下的井穿过一个或多个地层。地层是包含一种或多种成分的岩石或地层体。地层被视为连续体。地层内可能存在碳氢化合物沉积物。通常，从地面位置钻一个井眼，打洞至目标地层中。完井设备将到位，其包括了套管、导管和其它需要的井下设备。用射孔枪对套管和地层进行射孔是本领域众所周知的方法，该方法用于从井眼进入地层内的碳氢化合物沉积物。

使用聚能装药对地层进行爆炸射孔是一种众所周知的完成油井的方法。聚能装药是一种装置的技术术语，该装置当引爆时产生聚焦输出、高能量输出和/或高速射流。这在一定程度上是通过炸药的几何形状和相邻的内衬实现的。一般来说，聚能装药包括金属壳体，该金属壳体里面装有凹形炸药材料，该金属壳体内表面有一层薄金属内衬。许多材料可用于内衬，一些比较常见的金属包括黄铜、铜、钨和铅。当炸药引爆时，内衬金属被压缩成超高热的超高压射流，可以穿透金属、混凝土和岩石。射孔装药通常成组使用。这些射孔装药组通常在称为射孔枪的组件中固定在一起。射孔枪有多种类型，如条形枪、弹座式射孔枪、端口塞枪和一次性空心托架枪。

射孔装药通常由引爆索在每个装药壳体顶部的起爆孔附近引爆。通常，引爆索终止于射孔枪的端部附近。在这种布置中，位于射孔枪一端的起爆器可以引爆枪中的所有射孔装药，并继续向枪的相对端部进行弹道转移。以这种方式，许多射孔枪可以首尾相连，用一个起爆器引爆所有射孔枪。

引爆索通常由发射头触发的起爆器引爆。发射头可以以多种方式驱动，包括但不限于电子、液压和机械方式。

一次性空心托架射孔枪通常由标准尺寸的钢管制成，该钢管的盒端部在每一端都具有内螺纹/母螺纹。具有公/外螺纹的销端适配器或接头穿过枪的一端或两端。这些接头可以将射孔枪连接在一起，将射孔枪连接到其它工具(如坐封工具和套环定位器)，并将发射头连接到射孔枪。接头通常装有电子、机械或弹道部件，用于激发或控制射孔枪和其它部件。

射孔枪通常具有圆柱形枪体和装药管，或装射孔装药的装载管。枪体通常由金属构成，并且是圆柱形的。装药管可以形成为管、条或链。装药管将包含称为装药孔的切口，以容纳聚能装药。

一般来说，最好减少引入井眼的任何工具的总长度。在其它潜在的好处中，工具长度的减少缩短了在压力下将工具引入井眼所需的润滑器的长度。此外，还需要缩短工具长度，以适应大斜度井或水平井中的转弯。通常还优选减少必须在井场进行的工具组装，因为井场通常是一个恶劣的环境，对现场工人有许多干扰和要求。

电气起爆器常用于油气行业，用于起爆井下不同的高能装置。最常见的是使用50欧姆的电阻起爆器。其它起爆器和电子开关配置也很常见。

模块化或“即插即用”射孔枪系统近年来变得越来越流行，这是因为组装容易、效率提高和人为错误减少。大多数现有的即插即用系统要么是(1)利用有线接入开关和/或引爆器，或者是(2)需要起爆“弹药筒”，该“弹药筒”装有引爆器、开关、电触点和可能的压力舱壁。接线开关/引爆器选项不太理想，因为枪的组装者必须进行接线，这容易出现人为错误。起爆弹药筒选项不太理想，因为与标准引爆器相比，弹药筒可以是大型炸药装置，因此会占用用户设施的额外弹匣空间。需要一种模块化射孔系统，其中用户不需要导线连接，并且开关和压力舱壁预先组装在枪组件中，而不是在起爆弹药筒中。所提议的系统的引爆器没有导线，允许用户在现场进行简单的布置。

发明内容

示例性实施例可包括射孔枪系统，该射孔枪系统包含：带底端和顶端的圆柱形壳体；设置在圆柱形壳体内并具有相应的底端和顶端的预连线装载管组件；耦接到预连线装载管顶端和圆柱形壳体顶端的具有门的上端部配件，该门用于接收引爆器并将该引爆器固定到凹槽内；耦接到预连线装载管的底端和圆柱形壳体的底端的下端部配件；耦接到上端部配件的上部导电连接；耦接到底端部配件的下部导电连接；耦接到设置在上端部配件内的引爆器连接器插座的选择开关；以及，导电耦接到选择开关并进一步设置在上端部配件的门内的引爆器。

替代实施例可包括使设置在预连线装载管内的上端部配件装有选择开关，其中该端部配件包含一部分，该部分通过将自动分流模块引爆器导电连接到选择开关的配合插座，并将自动分流模块引爆器固定在引爆索附近，来接收自动分流模块引爆器。替代实施例可以包括自动分流引爆器的装置。替代实施例可以包括将挡板耦接到圆柱形壳体的底端。预连线装载管可以进一步包括绝缘导线和耦接到下端的压力舱壁，该导线终止于上端的选择开关。选择开关可以接地到装载管。装载管可以导电连接到挡板。替代实施例可以包括将聚能装药安装到装载管中，其中聚能装药通过固定在聚能装药的锁定装置保持就位。替代实施例可以包括用引爆索锁定装置将引爆索耦接到聚能装药的背部。引爆索可以终止于与端部配件成一体的引爆索孔。引爆器可以以端部对端部的配置定位成与引爆索相邻。引爆器可具有自动分流功能，该自动分流功能在插入配套插座之前不会非分流。选择开关可以具有附接有非分流插座的带状尾纤。连接到开关的该插座可以附接到引爆器的端部，脱离该引爆器的分流器。

示例性实施例可包括预连线聚能装药装载管组件，该预连线聚能装药装载管组件包括带底端和顶端的圆柱形壳体；耦接到预连线装载管顶端和圆柱形壳体顶端的具有门的上端部配件，该门用于接收引爆器并将该引爆器固定到凹槽内；耦接到预连线装载管底端和圆柱形壳体底端的下端部配件；耦接到上端部配件的上部导电连接；耦接到底端部配件的下部导电连接；耦接到设置在上端部配件内的引爆器连接器插座的选择开关；以及，导电耦接到选择开关并进一步设置在门内的引爆器，该门封闭到该上端部配件的凹槽内。

一个示例性实施例可包括一种井眼射孔的方法，该方法包括将预连线的第一端部配件与聚能装药装载管的第一端耦接，将压力舱壁耦接在第一端部配件和聚能装药装载管的第一端，将预连线的第二端部配件与聚能装药装载管的第二端进行耦接，其中，第二端部配件将装载管置于中央位置和定向，并装配有选择开关、馈通触点和孔，以供无线引爆器从外端插入，并且引爆索插入内端，将引爆器插入结合到端部配件的门中，并将该门封闭到端部配件的凹槽中，使得引爆器的爆炸端以并排配置相邻靠近引爆索，并用绝缘导线预连线装载管，其中导线终止于第二端部配件中的选择开关和第一端部配件中的压力舱壁。

替代实施例可以包括使用射孔枪体内的第一端部配件将装载管置于中央位置。替代实施例可以包括将布置在装载管内的预安装绝缘导线导电接触到相邻的压力舱壁触点。替代实施例可以包括将挡板预安装在枪托架的销端中。替代实施例可以包括将选择开关接地到聚能装药装载管。替代实施例可以包括将聚能装药插入聚能装药装载管。替代实施例可以包括将聚能装药锁定在聚能装药装载管内的适当位置。替代实施例可以包括通过固定在聚能装药上的锁定功能，将引爆索插入设置在聚能装药装载管内的每个聚能装药的背部。替代实施例可以包括将引爆索的终端插入端部配件。替代实施例可以包括从射孔枪组件的外部将无线引爆器插入端部配件中，使得引爆器的炸药装载端以端部对端部的位置与引爆索相邻。无线引爆器可以具有自动分流功能，该自动分流功能在插入匹配插座之前不会非分流。选择开关可以具有带非分流插座的带状尾纤。替代实施例可以包括插入无线引爆器，其中连接到开关的该连接器插座连接到引爆器的端部，脱离该引爆器的分流器。替代实施例可以包括将装载的射孔模块化枪组件拧在一起，其中顶部触点与相邻枪组件的底部触点导电接触。替代实施例可以包括旋锻和拧入射孔枪销端的外径。替代实施例可以包括将逐销串联接头安装到具有逐盒枪体的射孔枪组件的盒端部中。替代实施例可以包括选择性地启动射孔枪的引爆器。替代实施例可以包括预装配耦接到选择开关的弹簧承载的顶部接触导线。替代实施例可以包括将选择开关的通过导线连接到装载管的绝缘导线。选择开关的输出导线可以是绝缘带或绝缘导线，该绝缘带或绝缘导线的端部固定有引爆器连接器插座。替代实施例可以包括将引爆索穿过端部配件的内端，并将引爆器从外端插入，使得引爆器在枪体的水平轴线上相邻引爆索。替代实施例可以包括重叠引爆索和引爆器，形成并排炸药耦接。替代实施例可以包括将压力舱壁安装到枪托架销端的挡板中。替代实施例可以包括将压力舱壁耦接到逐销串联接头中，其中串联接头插入枪托架的第一端中。替代实施例可以包括将压力舱壁耦接到枪托架的第二端。替代实施例可以包括通过将连接器端朝上的无线电引爆器插入端部配件引爆器孔来布置射孔枪。替代实施例可以包括将选择开关附接到预连线装载管，并将引爆器连接器插座穿过接线连接到上端部配件。替代实施例可以包括将绝缘导线连接到下端部配件内的开关，其中引爆器连接器插座线延伸装载管的长度，并插座端穿过上端部配件。

附图说明

为了彻底理解本发明，结合附图，参考以下优选实施例的详细描述，在附图的几幅图中，附图标记表示相同或相似的元件。简而言之：

图1示出了模块化枪系统横截面的示例性实施例。

图2示出了模块化枪系统横截面端部的示例性实施例的特写。

图3示出了模块化枪系统横截面的一端的示例性实施例。

图4示出了耦接在一起的两个模块化射孔枪的示例性实施例。

图5示出了射孔枪组件的示例性实施例。

图6示出了具有用于接收起爆器的门的端部配件的示例性实施例。

图7示出了具有用于接收起爆器的门的端部配件的示例性实施例的侧视横截面图。

图8A示出了具有用于接收起爆器的门的端部配件的示例性实施例。

图8B示出了具有用于接收起爆器的门的端部配件的示例性实施例。

图9A示出了具有用于接收起爆器的门的端部配件的示例性实施例。

图9B示出了具有用于接收起爆器的门的端部配件的示例性实施例。

图9C示出了具有用于接收起爆器的门的端部配件的示例性实施例。

图10示出了射孔枪组件中的端部配件的示例性实施例。

图11A示出了具有用于接收起爆器的门的端部配件的示例性实施例。

图11B示出了具有用于接收起爆器的门的端部配件的示例性实施例。

图12A示出了模块化连接器组件。

图12B示出了模块化连接器组件。

图12C示出了模块化连接器组件的横截面。

图13A示出了模块化连接器组件的侧视横截面。

图13B示出了模块化连接器组件的顶部横截面。

图13C示出了模块化连接器组件的侧视横截面。

图13D示出了模块化连接器组件的顶部横截面。

图13E示出了模块化连接器组件的侧视横截面。

图13F示出了模块化连接器组件的顶部横截面。

图14A示出了用于模块化连接器组件的连接器。

图14B示出了用于模块化连接器组件的连接器。

图15A示出了用于模块化连接器组件的插座。

图15B示出了用于模块化连接器组件的插座。

图16A示出了模块化连接器组件的侧视横截面。

图16B示出了模块化连接器组件的顶部横截面。

图16C示出了模块化连接器组件的侧视横截面。

图16D示出了模块化连接器组件的顶部横截面。

图16E示出了模块化连接器组件的侧视横截面。

图16F示出了模块化连接器组件的顶部横截面。

图17A示出了部分插入的分流器和起爆器连接的横截面。

图17B示出了完全插入的分流器和起爆器连接的横截面。

图18示出自分流同轴公连接器和母连接器的横截面视图。

具体实施方式

在以下描述中，为了简洁、清楚和举例，使用了某些术语。这并不意味着不必要的限制，并这些术语仅用于描述目的，并旨在被广泛地解释。这里描述的不同装置、系统和方法步骤可以单独使用或者与其它装置、系统和方法步骤结合使用。预期在所附加权利要求的范围内，各种等同物、替代物和修改是可能的。

诸如术语“助推器”可能包括装有次级高爆炸药的小金属管，该高爆炸药压接在引爆索的端部。爆炸部件设计成在射孔枪或其它炸药装置之间提供可靠的爆炸传递，通常用作辅助炸药以确保引爆。

引爆索是包裹在柔性外壳中的含有高爆材料的绳索，用于将引爆器连接到主高爆炸药上，如聚能装药。这提供了非常快速的起爆顺序，可以用来同时发射多个聚能装药。

引爆器或起爆装置可包括含有一级高爆材料的装置，该一级高爆材料用于引发爆炸顺序，包括一个或多个聚能装药。两种常见类型可能包括导电引爆器和撞击引爆器。引爆器可称为起爆器。导电引爆器有引信材料，当施加高电压引爆一级高爆炸药时，该引信材料会燃烧。撞击引爆器在由撞针引爆的密封容器中装有磨料和一级高爆炸药。撞针的冲击力足以激发弹道顺序，该弹道顺序然后传输到引爆索。

示例性实施例可以包括模块化射孔枪系统，其中选择开关装配在射孔枪的装载管组件的端部配件中。顶端或底端部配件被设计成容纳选择开关、馈通触点和孔，以便从一端插入引爆器，从另一端插入引爆索。相对的端部配件设计为连接到包含馈通触点的压力舱壁。地面通过装药管连接到端部配件、舱壁、挡板和枪体。装载管被预接线，并一端终止于压力舱壁馈通触点，另一端终止于选择开关。枪托架通过销装入盒中，枪托架的底部具有型锻的螺纹端。或者，其可以有一个细肩式销-销串联接头。

图1-图3中示出了示例性实施例。示例性实施例包括射孔枪组件10，该射孔枪组件10的圆柱形主体壳体11(在装药管14内)具有下端32和上端33。挡板12中设置有压力舱壁底部触点17，并进一步耦接到圆柱形主体壳体11的下端32。

装药管14装载有聚能装药18，并设置在圆柱形主体壳体11内，并与圆柱形主体壳体11耦接。在该示例性实施例中，装药管14可能是预接线的。挡板12相邻下端部配件13，该下端部配件13耦接到装药管14的下端34。装药管也称为装载管。装药管14具有位于下端34附近的装载管切口29和位于上端35附近的装载管切口28。装药管14具有位于下端34附近的下端部配件13和位于上端35附近的上端部配件50。聚能装药18的锁定装置可以包括位于聚能装药18上的翼片30。引爆索锁定装置可以包括位于聚能装药18端部的保持配件31。选择开关20通过耦接到接地螺钉62的接地导线61而接地到圆柱形主体。信号线60用于通过射孔枪10发送信号，并被预接线到装药管14中。信号线60与圆柱形主体11绝缘，圆柱形主体11是导电的并用作接地。引爆索40耦接到每个聚能装药18上。来自选择开关20的接地导线61通过紧固件62耦接到装药管14。上端部配件50包括适于接收引爆器21的门80。门80被铰接，该门80向外打开，并且该门80在凹槽中咬合到闭合位置，在端部配件50中，使引爆器与引爆索的端部以并排配置对准。信号通过馈通弹簧82传导通过上端部配件50，并通过接地弹簧81传导通过上端部配件50。

在图2，上端部配件50包括选择开关20、无线引爆器21、引爆索孔19和顶部触点16。图2示出了上端部配件50的特写视图。接地接线头62和接地导线61允许选择开关20接地到装药管14。选择开关20通过模块化连接器组件85连接到无线引爆器21。模块化连接器组件85具有自动分流功能，由此无线引爆器21被分流，直到插入正确的连接器。引爆索40缠绕在装药管14的外部，通过连接器31连接到每个聚能装药18，并穿过装载管切口28进入位于无线引爆器21附近的引爆索孔19，而终止于装药管14内。引爆索40可以与无线引爆器21端对端配置或并排配置。如本文所公开的，模块化连接器组件85可以包括图12A-图18中的示例性实施例。

射孔枪组件10的下端34在图3中示出，包括耦接到下端34并位于下端部配件13附近的挡板12。压力舱壁底部触点17耦接到绝缘导线27。装载管14包括聚能装药18，该聚能装药18具有用于锁定到装载管14中的锁定翼片30。聚能装药18具有引爆索锁定夹31，该引爆索锁定夹31耦接到沿着装载管14的外侧缠绕的引爆索40。弹簧连接件76通过紧固件75连接到下端部配件13与装药管14保持接地接触。

图4示出了两个射孔枪，下部枪100和上部枪200，描绘了枪对枪连接的特写。两个射孔枪100和200被类似地配置，并且该示例性实施例示出了枪是如何耦接在一起的。射孔枪100具有位于圆柱形主体111内的装药管114。装药管114包含聚能装药118，该聚能装药118耦接到引爆索140和上端部配件150。上端部配件150包含选择开关120，该选择开关120耦接到无线引爆器121，该无线引爆器121进一步相邻于引爆索端部119。引爆索端部119可以含有助推器。压力舱壁底部触点217设置在底端部配件212内，并耦接到底端部配件212。射孔枪200还包含位于圆柱形主体211内的装药管214，该装药管214包含与引爆索240耦接的射孔装药250。射孔枪200还具有上配件250，该上配件250包含通过模块化连接器组件285耦接到无线引爆器221的选择开关220，该无线引爆器221进一步相邻于引爆索端部219。引爆索端部219可以含有助推器。信号线160用于通过射孔枪100发送信号，并被预接线到装药管中。信号线160与圆柱形主体111绝缘，该圆柱形主体111是导电的并用作接地。选择开关120通过耦接到接地螺钉162的接地导线161接地到圆柱形主体。信号线260用于通过射孔枪200发送信号，并被预接线到装药管中。信号线260与圆柱形主体211绝缘，该圆柱形主体211是导电的并用作接地。选择开关220通过耦接到接地螺钉262的接地导线261，接地到圆柱形主体。舱壁触点117提供信号线160的信号连续性。通过紧固件175耦接到端部配件的接地弹簧条176使装药管114接地。上端部配件150包含向外打开的门180，该门180通过模块化连接器组件185耦接到引爆器121。门180被铰接，该门180向外打开，并且该门180在凹槽中咬合到封闭位置，从而在端部配件150中以并排配置将引爆器与引爆索的端部对准。馈通弹簧182提供通过上端部配件150的信号连续性。接地弹簧181在上端部配件150和底端部配件212之间提供接地连续性。经由紧固件275耦接到端部配件213的接地弹簧条276进一步使装药管214接地。装药管214包含聚能装药218。模块化连接器组件185和模块化连接器组件285可以包括图12A-图18中的示例性实施例，如这里所公开的。

图5中公开了射孔枪组件310的示例性实施例。该射孔枪组件310含有包括装药管311的枪体314。装药管311的第一端经由下端部配件耦接到枪体314的第一端。装药管311的第二端经由上端部配件350耦接到枪体314的第二端。上端部配件350包括集成开关，并包含在引爆器门380下方的引爆器。门380被铰接，该门380向外打开，并且该门380在凹槽中咬合到封闭位置，从而在端部配件350中以并排配置将引爆器与引爆索的端部对准。装药管包括用于聚能装药318的切口329。信号线360将电信号传送到位于上端部配件350中的开关。聚能装药318包含在装药管311中。聚能装药318与引爆索340耦接。电线360将信号传输到位于上端部配件350中的集成开关。

图6中公开了上端部配件350的示例性实施例。上端部配件350包括集成开关320和包含在引爆器门380下方的引爆器321。上端部配件350还包括接地弹簧381，该接地弹簧381用于保持通过上端部配件350的接地连接。上端部配件350还包括馈通弹簧382，该馈通弹簧382用于通过该上端部配件350传送电信号。接地弹簧381通过该上端部配件传送接地。

图7中公开了安装在射孔枪组件310内的上端部配件350的示例性实施例。壳体311包含上端部配件350，该上端部配件350包括集成开关320和包含在引爆器门380下方的引爆器321。该上端部配件350还包括接地弹簧381，该接地弹簧381用于保持通过上端部配件350的接地连接。上端部配件350还包括馈通弹簧382，该馈通弹簧382用于在电插销383、集成开关320和信号线360之间传送电信号。接头384包含与馈通弹簧382接触的电插销383。引爆索340耦接到位于装药管314中的聚能装药318上。

图8A和图8B中公开了部分地在枪体314外部的上端部配件350的示例性实施例。上端部配件350包括集成开关320和包含在引爆器门380下方的引爆器321。上端部配件350还包括接地弹簧381，该接地弹簧381用于保持通过上端部配件350的接地连接。上端部配件350还包括馈通弹簧382，该馈通弹簧382用于通过上端部配件350传送电信号。引爆索340由位于引爆器门380中的引爆器321引爆。信号线360将起爆信号发送到起爆器321。引爆器321由可包括自动分流特征的模块化连接器组件385接收。模块化连接器组件385可以包括图12A-图18中的示例性实施例，如这里所公开的。

上端部配件350的示例性实施例在图9A、图9B和图9C中公开。上端部配件350包括集成开关320和包含在引爆器门380下方的引爆器321。上端部配件350还包括接地弹簧381，该接地弹簧381用于保持通过上端部配件350的接地连接。上端部配件350还包括馈通弹簧382，该馈通弹簧382用于通过上端部配件350传送电信号。所示的引爆器安装工具386具有手柄391、头部390以及具有径向开口392以保持引爆器321的延伸部389。在安装或移除时，销393和旋塞387有助于将引爆器321保持在适当位置。旋塞387接合翼片388以便与引爆器321正确接合。引爆器321被插入连接器381中。

图10中公开了上端部配件350的示例性实施例。上端部配件350包括集成开关320和包含在引爆器门380下方的引爆器321。上端部配件350还包括接地弹簧381，该接地弹簧381用于保持通过上端部配件350的接地连接。上端部配件350还包括馈通弹簧382，该馈通弹簧382用于通过上端部配件350传送电信号。在该视图中，聚能装药318通过锁定翼片固定到装药管311中。包含聚能装药318的装药管311与枪壳体314可滑动地接合。信号线360和引爆索340缠绕在装药管311周围。枪壳体314具有内螺纹，该内螺纹具有螺纹切口395，用于允许上端部配件350上的螺母394滑动经过该螺纹。

图11A和图11B公开了上端部配件350的示例性实施例。上端部配件350包括集成开关320和容纳在封闭到凹槽398中的引爆器门380下方的引爆器321。上端部配件350还包括接地弹簧381，该接地弹簧381用于保持通过上端部配件350的接地连接。上端部配件350还包括馈通弹簧382，该馈通弹簧382用于通过上端部配件350传送电信号。引爆器321被插入具有插头连接器396和插座连接器397的连接381中。

图12A和图12B描述了模块化起爆器。模块化起爆器用于提供高能量输出以引爆第二爆炸装置，例如引爆索、助推器、动力炸药或推进剂。模块化起爆器需要电输入以将电能转换成高能量输出。该模块化起爆器包含刚性连接器，该刚性连接器用于将起爆器组装到接收电路或安装在接触块中，使得其可以用作独立单元。该模块化起爆器可以用于需要电引爆的各种爆炸系统。

接触块提供电馈通以允许模块化起爆器起作用而不需要额外的导电连接。电路可以是印刷电路板、柔性电路板或其它常用的电路板或其组合。电路中可以包括许多特征，包括开关、安全特征、射频(RF)隔离、与地面的双向通信、温度测量电路、压力测量电路以及启动模块化起爆器不直接需要的其它特征。电能将通过电路，以通过刚性连接器启动模块化起爆器。

参考图12A、图12B和图12C，模块化连接器组件410具有插座412，该插座412具有闩锁416，并且触点420耦接到连接器413。连接器413包括与触点420接合的接触叶片419。接触叶片419还通过电阻器引线418连接到电阻器417a和417b。可以是接触叶片419的连续部分的电阻器引线418连接到相应的电阻器417。壳411被压接到连接器413上。导线414和导线415耦接到插座412。该设计使得每个导线414或导线415具有相应的触点20、相应的接触叶片419、相应的电阻器引线418和相应的电阻器417a或电阻器417b。闩锁416将插座412锁定到连接器413中。

参考图13A、图13B、图13C、图13D、图13E和图13F，示出了处于不同接合阶段的模块化连接器组件410的侧视横截面和相应的侧视横截面。图13A和图13B描述了阶段1。在阶段1中，插座412部分地插入到连接器413中，大约插入路径的三分之一或更少，在插座412和连接器413之间没有导电连接，由分流触点422a和422b表示的分流处于分流位置。在这种配置中，模块化连接器组件410是自保护的，免受射频信号和杂散电压的影响。如图13B中可以看到的，分流触点422a和分流触点422b彼此电接触，在接触叶片419a和接触叶片419b之间形成电分流。闩锁416没有接合。信号触点420a和信号触点420b不与相应的叶片419a和叶片419b接合。作为插座412的非导电楔形部分的分离器421不与分流触点422a和22b接合。接触叶片419a和接触叶片419b具有相应的电阻器触点418a和电阻器触点418b。导线414和导线415可以并排布置，或者彼此相对布置，这取决于应用。

图13C和图13D中示出了阶段2，此时插座412大约在插入连接器413的路径的三分之一和三分之二之间。这里，在插座412和连接器413之间已经建立了导电连接，同时由于分流触点422a和分流触点422b仍然接触，分流保持在适当位置。在这种状态下，模块化连接器组件410由起爆器分流器和连接到插座的电路电气保护，并处于转换状态。如图13D所示，分流触点422a和分流触点422b彼此电接触，在接触叶片419a和接触叶片419b之间形成电分流。闩锁416偏转，但不接合。信号触点420a和信号触点420b与相应的叶片419a和叶片419b接合。分离器421开始与分流触点422a和分流触点422b接触，但是还没有将它们分离。

图13E和图13F中示出了阶段3，此时插座412插入连接器413中的路径的三分之二以上。插座412与连接器413电连通并不再被分流。如图13F所示，由于分离器421楔入将分流触点422a和分流触点422b分开，分流触点422a和分流触点422b彼此没有电接触，因此接触叶片419a和接触叶片419b未被分流。闩锁416接合到连接器413中。信号触点420a和信号触点420b与相应的叶片419a和叶片419b接合。

图14A和图14B示出了连接器413的附加细节。示出了接触叶片419a和接触叶片419b以及它们相应的分流触点422a和分流触点422b。此外，接触叶片149a和接触叶片419b具有相应的电阻器触点418a和电阻器触点418b。

图15A和图15B示出了插座412的附加细节。闩锁416与插座一体形成。导线414和导线415可以并排布置，或者彼此相对布置，这取决于应用。在图15A中，一根线被应变消除，而另一根没有。在图15B中，两根线都被应变消除。

参照图16A、图16B、图16C、图16D、图16E和图16F，在接合的不同阶段中示出了模块化连接器组件500的侧视横截面和相应的侧视横截面。模块化连接器组件500具有插座512，该插座512具有耦接到连接器513的触点520。连接器513包括与触点520接合的接触叶片519。接触叶片519还经由电阻器引线518耦接到电阻器517a和电阻器517b。图16A和图16B描述了阶段1。在阶段1中，插座512部分地插入到连接器513中，插入的路径大约是三分之一或更少，在插座512和连接器513之间没有导电连接，由分流触点522a和分流触点522b表示的分流处于分流位置。在这种配置中，模块化连接器组件500是自保护的，免受射频信号和杂散电压的影响。如图16B中可以看出，分流触点522a和分流触点522b彼此电接触，在接触叶片519a和接触叶片519b之间形成电分流。在这种结构中可以使用闩锁以确保可靠的和锁定的接合，但是未示出。信号触点520a和信号触点520b不与相应的叶片519a和叶片519b接合。因此，导线514和导线515没有连接。作为插座512的非导电部分的分离器521不与分流触点522a和分流触点522b接合。壳体531耦接到连接器513。

图16C和图16D中示出了阶段2，此时插座512大约在插入连接器513的路径的三分之一和三分之二之间。这里，在插座512和连接器513之间已经建立了导电连接，同时由于分流触点522a和分流触点522b仍然接触，分流保持在适当位置。在这种状态下，模块化连接器组件500由起爆器分流器和连接到插座的电路电气保护，并处于过渡状态。如图16D中可见，分流触点522a和分流触点522b彼此电接触，在接触叶片519a和接触叶片519b之间形成电分流。信号触点520a和信号触点520b与相应的接触叶片519a和接触叶片519b接合，然而，由于分流，信号触点520a和信号触点520b以及它们相应的导线514和导线515被连接。分离器521开始与分流触点522a和分流触点522b接触，但是还没有将分流触点522a和分流触点522b分离。

图16E和图16F中示出了阶段3，此时插座512插入连接器513的路径的三分之二以上。插座512与连接器513电连通并不再被分流。如图16F所示，由于分离器521楔入将分流触点522a和分流触点522b分开，分流触点522a和分流触点522b彼此不电接触，因此接触叶片519a和接触叶片519b未被分流，因此导线514和导线515不再彼此接触。信号触点520a和信号触点520b与相应的接触叶片519a和接触叶片519b接合。

分流起爆器连接的示例性实施例可包括具有图17A和图17B中所示的触点电路的模块化连接器组件700。模块化连接器组件700具有引爆器壳701、短路/分流翼片702、分流提升机构703、电接触销704、连接器壳体705和电接触电路706。可以有多个引脚704，该多个引脚704由单个短路/分流翼片702分流。图17A示出了模块化连接器组件700被部分插入的例子，图17B示出了模块化连接器组件700被完全插入的例子。

图18中示出了自分流同轴连接器的示例性实施例。同轴公连接器800具有可耦接到正极导线的导电线803和可耦接到负极导线的外部导电弹簧接触件802。弹簧触点802由于弹性作用而默认地与线803接触，这为公连接器800提供了自分流特征。母连接器801具有外部导电径向部分804、径向绝缘体806和导电的内部插座805。内部插座805连接到线807。当公连接器800最初插入母连接器800中时，弹簧触点802与径向部分804电接触，并且线803与插座805电接触。当公连接器800完全插入母连接器801中时，与母连接器的弯曲部809接合的弹簧触点902的弯曲部808迫使弹簧触点802远离线803，从而在第一次建立电接触之后移除分流器。

本说明书中使用的无线引爆器被定义为在安装前预接线的引爆器，不需要现场任何接线即可运行。这种无线功能使引爆器可以有效地成为即插即用装置，通过将该装置插入射孔枪，为该装置的运行建立必要的导电连接。

示例性实施例公开了一种模块化枪系统，该系统是由钢制装载管组成的销设计的盒子，该装载管的每一端预安装有端部配件。一个端部配件使装载管置于中央位置和定向，并包含选择开关、馈通触点和孔，以将无线引爆器从外端插入，并将引爆索插入内端。

装载管用绝缘导线预接线，该绝缘导线终止于一个端部配件中的选择开关和相对端部的压力舱壁。相对端部配件使装载管置于中央位置，并从装载管上预安装的绝缘导线到相邻端部配件的压力舱壁触点提供导电接触。压力舱壁预安装到在枪托架的销端中的挡板。选择开关接地到装载管，该装载管导电连接到挡板，该挡板拧入枪托架。

装药被插入装载管，并通过固定在聚能装药上的锁定特征保持就位。引爆索通过固定在聚能装药上的锁定特征插入到每个装药的背部。引爆索终止于端部配件中的引爆索孔。无线引爆器从枪组件的外部插入到端部配件中，使得引爆器的炸药装载端与引爆索布置成端部对端部的相邻位置。无线引爆器具有自动分流特征，该自动分流特征在插入配套插座之前不会非分流。

选择开关有带非分流插座的带状尾纤。插入无线引爆器后，连接到开关的连接器插座连接到引爆器的端部，脱离引爆器的分流器。装载和布置的模块化枪组件被拧在一起，使得顶部触点与相邻枪组件的底部触点导电接触。由销枪配置的盒通过对枪的一端的外径进行型锻和螺纹加工来实现。或者，销端通过将逐销串联接头安装到逐盒枪体的一个盒端部来实现。

端部配件通过模具或机加工方法有目的地设计成容纳选择开关，该选择开关设计成选择性地启动射孔枪的引爆器。端部配件预装配有接线到选择开关的输入端的弹簧承载顶部触点。端部配件被预先组装成使得选择开关的直通导线连接到预安装在装载管上的绝缘导线。端部配件预先组装成使得选择开关的输出线是绝缘带或导线，其端部固定有引爆器连接器插座。端部配件通过模具或机械加工方法有目的地设计成将引爆索穿过内端，并将引爆器从外端插入，使得引爆器在枪体的水平轴线上与引爆索相邻。可选地，端部配件被设计成使得引爆索和引爆器彼此重叠，使得引爆索和引爆器的端部并排。

压力舱壁预安装在枪托架的销端的挡板中。或者，压力舱壁被预安装到插入枪托架一端的逐销串联接头中。或者，压力舱壁预安装在装药管端部配件的端部。枪组件布置为以连接器端朝上的方式，将无线电引爆器插入端部配件引爆器孔中，随后将附接到端部配件的连接器插座附接到引爆器的外端中。

选择开关连接到或包含在预接线装载管内，并且带有引爆器连接器插座的导线穿过上端部配件。选择开关包含在下端部配件内，其中绝缘导线连接到同一下端部配件内的开关，并且引爆器连接器插座线延伸装载管的长度，以及该插座端穿过上端部配件。

示例性实施例的应用可以与不同类型的起爆器一起使用，包括基于电阻器的桥线起爆器、爆炸箔起爆器和任何其他类型的电气起爆器或电子起爆器。示例性实施例中的模块化起爆器是封装单元，该封装单元可包括电阻器、电容器或其它电气部件。其可以包括电路板或其它电子电路。模块化起爆器可以作为新组件组装或结合到电路中。模块化起爆器可作为独立单元运行。可以使用没有电子电路的接触组件，该接触组件接收起爆器并将电信号传递到起爆器。

该模块化起爆器包括壳体，该壳体包含高爆炸药，例如叠氮化铅、RDX、HMX、HNS、桥元件或箔起爆器，以及电气部件，例如电阻器、电容器、火花隙、电子电路等。模块化起爆器可包含刚性连接器。刚性连接器可以结合在许多配置中。刚性连接器可以是公销式或母销式插座。连接器可以包括分流机构。分流机构的目的是通过使触点电短路而用作抵抗射频(RF)能量和杂散电能的保护屏障。短长度和腿引线的去除也产生射频(RF)电阻。当在公共道路上运输时，必须保护模块化起爆器免受射频(RF)影响。在安装过程中，模块化起爆器可以安装到具有其自身射频(RF)保护的电子电路。对于必须移除分流的情况，如果模块化起爆器在安装期间启动，则可以采用安全壳体来保护人员。当分流不可用时，也可以使用机器人安装方法。

自动分流导电连接或自动短路导电连接(ASEC)-ASEC是包括至少一个具有独立特征的连接器的导电连接，当连接器与配合连接器断开连接、在与配合连接器断开连接的过程中或正与配合连接器连接时，该独立特征使连接器的两个或更多个电接触路径电短路，该配合连接器包括至少一个设计特征，该设计特征在建立电接触之后使第一连接器的短路特征脱离，或允许第一连接器的短路特征在电接触断开之前重新接合。

自动分流电气起爆器或自动短路电引爆器(ASED)-ASED是任何种类的电气起爆器或电子起爆器，其中电能被转换成高能量输出，其中电气起爆器或电子起爆器包括具有独立特征的ASEC的附接的连接器，以使两个或更多个电接触路径电短路，ASEC连接器的电接触路径包括电气起爆器或电子起爆器的电接触路径和电能通过其被转换成高能量输出的路径的至少一部分。

起爆器可以用于启动射孔枪、切割器、安装工具或其它井下高能装置。例如，切割器用于利用聚焦能量切割管件。一种坐封工具，其使用烟火来产生气体以在井下工具中执行工作。使用起爆器的任何井下装置可以适用于使用这里公开的模块化连接器组件。

虽然已经根据详细阐述的实施例描述了本发明，但是应当理解，这仅仅是示例性的，并本发明不必局限于此。例如，诸如上部和下部或顶部和底部的术语可以分别替换为井口和井下。顶部和底部可以分别是左侧和右侧。井口和井下可以在图中分别显示为左侧和右侧，或者分别显示为顶部和底部。通常，井下工具最初以垂直方向进入钻孔，但是由于一些钻孔以水平方向结束，工具的方向可能会改变。在这种情况下，相对而言，井下、下部或底部通常是工具管柱中在被称为井口、上部或顶部的部件之前进入钻孔的部件。第一壳体和第二壳体可以分别是顶部壳体和底部壳体。在如本文所述的枪串中，第一枪可以是井上枪或井下枪，与第二枪相同，井上或井下参考可以互换，因为它们仅用于描述各种部件的位置关系。像井眼、钻孔、井、井眼、油井和其它替代物这样的术语可以用作同义词。工具串、工具、射孔枪串、枪串或井下工具等术语以及其它替代术语可以用作同义词。基于本公开，替代实施例和操作技术对于本领域普通技术人员来说将变得显而易见。因此，可以在不背离要求保护的发明的精神的情况下，对本发明进行修改。

Claims (30)

1.一种射孔枪系统，包括：

圆柱形壳体，具有底端和顶端；

预接线装载管组件，布置在所述圆柱形壳体内，并具有相应的底端和顶端；

上端部配件，具有用于接收模块引爆器并将所述模块引爆器固定到凹槽内的门，所述上端部配件耦接到所述预接线装载管组件的顶端和所述圆柱形壳体的顶端；

下端部配件，耦接到所述预接线装载管组件的底端和所述圆柱形壳体的底端；

上部导电连接，耦接到所述上端部配件；

下部导电连接，耦接到所述下端部配件；

选择开关，耦接到设置在所述上端部配件内的模块引爆器连接器插座；以及

模块引爆器，导电耦接到所述选择开关，并进一步设置在所述上端部配件的门内；

其中，设置在所述预接线装载管组件内的上端部配件容纳选择开关，其中，所述上端部配件包括一部分，该部分通过将模块引爆器导电连接到选择开关的模块引爆器连接器插座，并将所述模块引爆器固定在引爆索附近，以接收模块引爆器。

2.根据权利要求1所述的射孔枪系统，其中，所述模块引爆器是自动分流模块引爆器。

3.根据权利要求1所述的射孔枪系统，进一步包括用于自动分流所述模块引爆器的装置。

4.根据权利要求1所述的射孔枪系统，进一步包括挡板耦接到所述圆柱形壳体的底端。

5.根据权利要求1所述的射孔枪系统，其中，所述预接线装载管组件进一步包括绝缘导线和压力舱壁，所述绝缘导线在所述上端部配件终止于所述选择开关，所述压力舱壁耦接到所述下端部配件。

6.根据权利要求1所述的射孔枪系统，其中，所述选择开关接地至所述预接线装载管组件。

7.根据权利要求4所述的射孔枪系统，其中，所述预接线装载管组件导电连接到挡板。

8.根据权利要求1所述的射孔枪系统，进一步包括安装在所述预接线装载管组件中的聚能装药，其中，所述聚能装药由固定在所述聚能装药上的锁定装置保持就位。

9.根据权利要求1所述的射孔枪系统，其中，所述模块引爆器具有自动分流特征，所述自动分流特征在插入模块引爆器连接器插座之前不会非分流。

10.一种预接线聚能装药装载管组件，包括：

圆柱形壳体，具有底端和顶端；

上端部配件，具有用于接收模块引爆器并将所述模块引爆器固定到凹槽内的门，所述上端部配件耦接到所述预接线聚能装药装载管组件的顶端和所述圆柱形壳体的顶端；

下端部配件，耦接到所述预接线聚能装药装载管组件的底端和所述圆柱形壳体的底端；

上部导电连接，耦接到所述上端部配件；

下部导电连接，耦接到所述下端部配件；

选择开关，耦接到设置在所述上端部配件内的模块引爆器连接器插座；以及

模块引爆器，导电耦接到所述选择开关，并进一步设置在封闭在所述上端部配件的凹槽中的门内；

其中，设置在所述预接线聚能装药装载管组件内的上端部配件容纳选择开关，其中，所述上端部配件包括一部分，该部分通过将模块引爆器导电连接到选择开关的模块引爆器连接器插座，并将所述模块引爆器固定在引爆索附近，以接收模块引爆器。

11.根据权利要求10所述的预接线聚能装药装载管组件，其中，所述模块引爆器是自动分流模块引爆器。

12.根据权利要求10所述的预接线聚能装药装载管组件，进一步包括用于自动分流模块引爆器的装置。

13.根据权利要求10所述的预接线聚能装药装载管组件，进一步包括挡板耦接到所述圆柱形壳体底端。

14.根据权利要求10所述的预接线聚能装药装载管组件，其中，所述预接线聚能装药装载管组件进一步包括绝缘导线和压力舱壁，所述绝缘导线在所述上端部配件终止于所述选择开关，所述压力舱壁耦接到所述下端部配件。

15.根据权利要求10所述的预接线聚能装药装载管组件，其中，所述选择开关接地至所述预接线聚能装药装载管组件。

16.根据权利要求10所述的预接线聚能装药装载管组件，进一步包括安装在所述预接线聚能装药装载管组件中的聚能装药，其中，所述聚能装药由固定在所述聚能装药上的锁定装置保持就位。

17.根据权利要求10所述的预接线聚能装药装载管组件，其中，所述模块引爆器具有自动分流特征，所述自动分流特征在插入模块引爆器连接器插座之前不会非分流。

18.一种井眼射孔的方法，包括：

将预接线的第一端部配件与聚能装药装载管的第一端耦接；

将压力舱壁耦接在所述第一端部配件和所述聚能装药装载管的第一端；

将预接线的第二端部配件与聚能装药装载管的第二端耦接，其中，所述第二端部配件将所述聚能装药装载管置于中央位置和定向，并包含选择开关、馈通触点和孔，以将无线引爆器从外端插入，并将引爆索插入内端；

将无线引爆器插入结合到第二端部配件的门中，并将所述门关闭到所述第二端部配件的凹槽中，使得所述无线引爆器的爆炸端以并排配置靠近引爆索；以及

用绝缘导线预接线所述聚能装药装载管，其中，所述导线终止于所述第二端部配件中的选择开关和所述第一端部配件的压力舱壁。

19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括使用射孔枪体内的所述第一端部配件将聚能装药装载管置于中央位置。

20.根据权利要求18所述的方法，进一步包括将设置在聚能装药装载管内的预安装绝缘导线导电接触到相邻的压力舱壁触点。

21.根据权利要求18所述的方法，进一步包括将挡板预安装在枪托架的销端中。

22.根据权利要求18所述的方法，进一步包括将所述选择开关接地到所述聚能装药装载管。

23.根据权利要求18所述的方法，进一步包括将聚能装药插入所述聚能装药装载管。

24.根据权利要求18所述的方法，进一步包括通过固定在聚能装药上的锁定特征，将引爆索插入到设置在所述聚能装药装载管内的每个聚能装药的背部。

25.根据权利要求18所述的方法，进一步包括将引爆索的终端插入所述第二端部配件。

26.根据权利要求18所述的方法，进一步包括将装载的射孔模块化枪组件拧在一起，其中，顶部触点与相邻枪组件的底部触点导电接触。

27.根据权利要求18所述的方法，进一步包括对射孔枪销端的外径进行型锻和螺纹加工。

28.根据权利要求18所述的方法，进一步包括将逐销串联接头安装到具有逐盒枪体的射孔枪组件的盒端部中。

29.根据权利要求19所述的方法，进一步包括选择性地启动所述射孔枪的无线引爆器。

30.根据权利要求18所述的方法，进一步包括预组装耦接到所述选择开关的弹簧承载的顶部接触导线。