CN201507294U - 单元射孔枪加温加压检验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模拟单元射孔枪加温加压检验装置，包括含有弹室和射孔弹的模拟单元射孔枪，含有外管、进出水阀门、加压泵和砂岩靶的砂靶加压单元，含有加热丝、热电偶和控温仪的加热温控单元。砂靶加压单元通过其加压泵给位于外管中的砂岩靶施加1～15MPa的水压；加热温控单元使位于砂靶加压单元上方的模拟单元射孔枪升温到80℃～300℃并保持一定时间，模拟单元射孔枪引爆后，射孔弹射向加压的砂岩靶，从而实现了对射孔弹穿孔性能的检验。本实用新型的优点是体积较小、结构简单、检验成本低且效果好。

Description

单元射孔枪加温加压检验装置

技术领域

本实用新型属于石油开采领域，主要涉及一种射孔弹穿孔性能检测装置，尤其涉及一种模拟单元射孔枪加温加压检验装置。

背景技术

随着油气田勘探、开发技术的发展，钻井深度逐渐加大，超过5000米的深井越来越多，井下的温度达到了200℃以上，且深层的油气压力都很高，为保证安全和减少对地层的污染，多采用油管输送方式射孔，射孔器在井下停留的时间很长，这就要求射孔弹有很高的耐温性能。用奥克托金(HMX)炸药生产的高温射孔弹，用于油管输送射孔的安全使用温度只有150℃。以前用于超高温射孔弹的炸药是HNS和PYX，但这两种炸药的缺点是爆速低和起爆率低。目前，已开发出一种新的且性能好于HNS和PYX的超高温炸药。然而，将这种新炸药用于油田超深井使用的射孔弹还需作大量的试验，这就需要配备能加高温并能自动温控的模拟单元射孔枪加温加压检验装置。国内已有的射孔弹高温高压检测装置都是采用循环热油加温的，这类装置的不足是结构复杂且体积很大，检测成本较高，不利于经常性的大量检测，因而也不宜作为开展超高温射孔弹研制的试验设备。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，为油田超深井使用的射孔器研制超高温射孔弹提供一种模拟单元射孔枪加温加压检验装置，具体地说，该装置是将射孔弹置于单元枪里并对其进行加温且保持较长时间的恒定高温后，将射孔弹引爆射向加压的砂岩靶以检验射孔弹的穿孔性能。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的检验装置由模拟单元射孔枪、砂靶加压单元和加热温控单元构成：所述模拟单元射孔枪包括弹室和安放射孔试验弹的弹支架，弹支架放置在弹室内；所述砂靶加压单元包括模拟套管、外管、进水阀门、侧壁带有护管的砂岩靶、出水阀门、水泥环、带有中心通孔的隔热垫和加压泵，外管直立固连在试验室的安装基座上，砂岩靶位于外管的内腔中且两者之间留有一定的环形空间，进水阀门和出水阀门均安装在外管上且阀口与环形空间相通，进水阀门和出水阀门通过相应的水管线与加压泵相连，水泥环固定在模拟套管的内腔中，水泥环放置在砂岩靶上端面，模拟套管安在水泥环的外部，隔热垫放置在模拟套管的外端面上；所述加热温控单元包括温控仪、保温筒、电热丝和热电偶，温控仪放置在试验室隔壁的控制室中，电热丝预制在保温筒的内壁上其两端头通过相应的导线与温控仪的输出端连接，保温筒套在弹室的外部，热电偶的探头位于弹室中，其输出端通过相应的电缆接在温控仪的输入端；所述模拟单元射孔枪固连在所述砂靶加压单元的上方且所述弹室底部与所述隔热垫紧密接触，试验时，将装有导爆索和电雷管的试验射孔弹放置在所述弹支架上，并将电雷管的点火线由所述弹室引出后与电源相接。

根据本实用新型，所述模拟单元射孔枪还包括带有外螺纹且沿轴线设有两个通孔的弹室堵头、U形状且底部中心带有圆形薄弱凹槽的弹室座，所述弹室为筒状体且一端带有内螺纹，弹室不带螺纹的一端与弹室座的内底面固连，弹室堵头与弹室的螺纹端连接；所述加热温控单元还包括保温盖，保温盖带有与所述弹室堵头相对应的两个通孔，所述保温筒的两端敞口并套在所述弹室的外部且底端与所述弹室座的内底面接触，保温盖与保温筒的上端配合，所述热电偶挂在弹室堵头和保温盖的第一通孔，电雷管的点火线由弹室堵头和保温盖的第二通孔中引出。

本实用新型还包括上法兰和下法兰，上法兰的内孔与所述弹室座外侧壁螺纹连接，下法兰的上端面上安装有O型密封圈，下法兰的内孔焊接在所述外管的上端口处，试验时，上法兰和下法兰通过螺栓螺母连接件固连。

本实用新型的有益效果体现在以及几个方面。

(一)本实用新型采用电热丝、热电偶和控温仪构成的加热温控单元，与现有技术相比，具有结构简单、体积小的优势，此外，控制部分和引爆部分分别放置在控制室和带有防爆墙壁的试验室中，既不会对操作人员的安全带来不利影响，也不会对周围环境产生大噪声干扰，因此本实用新型的安全性较好且不需要大的安全范围。

(二)本实用新型中的加热温控单元能够长时间对模拟单元射孔枪加恒定高温，并能在达到预射保温时间后立即引爆，而且穿透的是用水加压的砂岩靶，和井下射孔情况近似，射孔后的砂岩靶不会碎掉且易于破开观察弹道，因此采用本实用新型进行射孔弹的试验与检验，其检验效果很好。

(三)采用本检验装置对试验射孔弹检验时，每次检验只消耗弹室、弹室座、弹支架、试验射孔弹、电雷管、弹室堵头、模拟套管、砂岩靶和水泥环各一个，用电也只有两千多瓦，总消耗不超过1000元。与现有技术相比，本实用新型的检验成本很低。

附图说明

图1是本实用新型检验装置的结构组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图及优选实施例对本发明作进一步的详述。

根据图1所示，本实用新型的优选实施例由模拟单元射孔枪、砂靶加压单元和加热温控单元构成。下面详细介绍各个单元的组成及结构关系。

模拟单元射孔枪是按照常规射孔枪的结构设计的单发弹试验枪。它可以按照用户要求，改制成任何一种枪型(如73、89、102、114、127)并可配任意一种目前国产弹型进行试验。该单元包括一端带有内螺纹的筒状弹室4、上法兰6、用于安放射孔试验弹20的弹支架19、带有外螺纹且沿轴线设有两个通孔的弹室堵头23。弹室座5为U形状，其外壁带有密封槽和螺纹且底部带有圆形薄弱凹槽。上法兰6的内孔设有螺纹且螺纹下端为环形定位台，其上下端面之间均布四个通孔。弹支架19放置在弹室座5的内底面上，弹室4套在弹支架19外部且不带螺纹的一端与弹室座5的内底面焊接，弹室堵头23与弹室4的螺纹端连接。在弹室座5的密封槽中装密封圈后连同弹室4一起拧进上法兰6的内孔中。

砂岩靶加压单元功能是模拟射孔器在井下穿透套管、水泥环、地层的情形。在本优选实施例中，砂靶加压单元包括模拟套管7、下法兰8、外管10、砂靶护管11、进水阀门12、砂岩靶13、出水阀门14、水管16、水泥环17、隔热垫18和加压泵(图中未示)。砂岩靶13选取国内四川自贡90×90×600砂岩靶，其孔隙度为16～19，该砂岩靶接近美国贝雷公司制造的砂岩靶。砂靶护管11一端带有安装底板，另一端内壁带有环形定位台。模拟套管7为扁U形状。隔热垫18中心设有中心通孔。下法兰8的上端面带有两个环形密封槽和与上法兰6对应的四个通孔。下法兰8焊接在外管10的上端口段且密封槽中装O型密封圈。加压泵的加压范围为1～15MPa。外管10直立且下端与试验室的安装基座15焊接。砂靶护管11位于外管10的内腔中且两者之间留有一定的环形空间。水管16安装在外管10侧壁上，其一端与进水阀门12的阀口连接，另一端通向外管10的上端面并与环形空间相通，出水阀门14也安装在外管10上的侧壁上且其阀口与环形空间相通。进水阀门12和出水阀门14均通过相应的水管线与加压泵相连。砂岩靶13直立放置在砂靶护管11的安装底板上，水泥环17固定在模拟套管7的内腔中，模拟套管7放置在砂靶护管11的环形定位面上且水泥环17与砂岩靶13的端面接触，隔热垫18放置在模拟套管7的外端面上。控制室位于试验室隔壁且试验室的墙壁为防爆结构。

加热温控单元是一种简化的加温与温控装置，它只对弹室4加温，因此具有升温快、耗能少、易控制和操作简单的特点。该单元包括控温仪(图中未示)、保温筒1、电热丝2、热电偶3和保温盖24。控温仪放置在控制室中，其温控范围为80℃～300℃。保温筒1的一个端口设有定位台阶且外壁上带有挂钩。保温盖24带有与弹室堵头23相对应的两个通孔和定位突沿。电热丝2预制在保温筒1的内壁上其两端头通过相应的导线与控温仪的输出端连接，保温筒1套在弹室4的外部且底端与弹室座5的内底面接触，保温盖24的定位突沿与保温筒1的定位台阶配合。热电偶3挂在弹室堵头23和保温盖24的第一通孔，热电偶3的探头位于弹室4中，其输出端通过相应的电缆接在控温仪的输入端，电热丝、热电偶和控温仪构成闭环加热控制回路。试验时，将装有导爆索21和电雷管22的试验射孔弹20放置在弹支架19上，并将电雷管22的点火线由弹室堵头23和保温盖24的第二通孔中引出后与电源(图中未示)相接，同时将模拟单元射孔枪放置在砂靶加压单元的上方，并将上法兰6和下法兰8的通孔对正后通过螺栓螺母连接件9固连。

本实用新型的使用方法及操作步骤是，(1)将砂岩靶13浸泡12h以上后放入砂靶护管11并将砂靶护管11按装配要求放入外管10内；(2)用水管线将进水阀门12和出水阀门14与加压泵相连接；(3)在与试验室相邻的控制室进行泵水、排气、加压操作，当外管10内的压力达到预设值后关闭阀门保压；(4)将热电偶3的输出导线与控温仪的输入端连接，电热丝2的两个接线端通过导线与控温仪的输出端连接，电雷管22的点火线与控制室中的电源相接，再吊带将保温筒1的钓钩与电葫芦(图中未示)挂好，对弹室4进行加温并在设定的温度上保温到预设时间；(5)先将加热保温筒1吊起到安全位置即可打开控制室中的电源引爆电雷管22；(6)引爆后先通风，再拆线，拆掉上法兰取出砂岩靶13，检验穿孔效果，如此算完成一次试验检验。

Claims (3)

1.一种模拟单元射孔枪加温加压检验装置，包括模拟单元射孔枪、砂靶加压单元和加热温控单元，其特征在于：所述模拟单元射孔枪包括弹室[4]和安放射孔试验弹[20]的弹支架[19]，弹支架[19]放置在弹室[4]内；所述砂靶加压单元包括模拟套管[7]、外管[10]、进水阀门[12]、侧壁带有护管的砂岩靶[13]、出水阀门[14]、水泥环[17]、带有中心通孔的隔热垫[18]和加压泵，外管[10]直立固连在试验室的安装基座[15]上，砂岩靶[13]位于外管[10]的内腔中且两者之间留有一定的环形空间，进水阀门[12]和出水阀门[14]均安装在外管[10]上且阀口与环形空间相通，进水阀门[12]和出水阀门[14]通过相应的水管线与加压泵相连，水泥环[17]放置在砂岩靶[13]上端面，模拟套管[7]安在水泥环[17]的外部，隔热垫[18]放置在模拟套管[7]的外端面上；所述加热温控单元包括温控仪、保温筒[1]、电热丝[2]和热电偶[3]，温控仪放置在试验室隔壁的控制室中，电热丝[2]预制在保温筒[1]的内壁上其两端头通过相应的导线与温控仪的输出端连接，保温筒[1]套在弹室[4]的外部，热电偶[3]的探头位于弹室[4]中，其输出端通过相应的电缆接在温控仪的输入端；所述模拟单元射孔枪固连在所述砂靶加压单元的上方且所述弹室[4]底部与所述隔热垫[18]紧密接触，试验时，将装有导爆索[21]和电雷管[22]的试验射孔弹[20]放置在所述弹支架[19]上，并将电雷管[22]的点火线由所述弹室[4]引出后与电源相接。

2.根据权利要求1所述的模拟单元射孔枪加温加压检验装置，其特征在于：所述模拟单元射孔枪还包括带有外螺纹且沿轴线设有两个通孔的弹室堵头[23]、U形状且底部中心带有圆形薄弱凹槽的弹室座[5]，所述弹室[4]为筒状体且一端带有内螺纹，弹室[4]不带螺纹的一端与弹室座[5]的内底面固连，弹室堵头[23]与弹室[4]的螺纹端连接；所述加热温控单元还包括保温盖[24]，保温盖[24]带有与所述弹室堵头[23]相对应的两个通孔，所述保温筒[1]的两端敞口并套在所述弹室[4]的外部且底端与所述弹室座[5]的内底面接触，保温盖[24]与保温筒[1]的上端配合，所述热电偶[3]挂在弹室堵头[23]和保温盖[24]的第一通孔，电雷管[22]的点火线由弹室堵头[23]和保温盖[24]的第二通孔中引出。

3.根据权利要求2所述的模拟单元射孔枪加温加压检验装置，其特征在于：还包括上法兰[6]和下法兰[8]，上法兰[6]的内孔与所述弹室座[5]外侧壁螺纹连接，下法兰[8]的上端面上安装有O型密封圈，下法兰[8]的内孔焊接在所述外管[10]的上端口处，试验时，上法兰[6]和下法兰[8]通过螺栓螺母连接件固连。

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