爆炸切割用液压起爆装置的制作方法

本实用新型涉及石油钻探领域，特别是涉及一种爆炸切割用液压起爆装置。

背景技术：

近几年来，水平井和大位移定向井在不断增多，每年中石油所钻大斜度井和水平井1000余口，一旦发生井下卡钻事故，处理不慎，造成的损失轻则数百万，重则上千万，因此需要研发出一种快速处理大斜度井和水平井卡钻事故的技术。

目前用于井下钻杆和油管卡钻的方式有：

①机械切割

用钻杆把机械内(外)割刀送入事故井预定深度，通过转盘或顶驱旋转钻具，带动割刀来切割钻杆(油管)。这种方法主要针对大直径套管，无法切割钻杆，切割周期长，且在切割过程中容易诱发卡钻、井下落物等事故。

②聚能切割

采用电缆绞车，通过电缆把聚能切割弹送入事故井预定深度，通过地面控制面板，给电缆通电引爆电雷管，电雷管引爆导爆索，爆轰切割弹内充填的主炸药，主炸药爆炸产生的高温高压射流环形切割钻杆(油管)。这种方法可以切割钻杆、油管和套管等管状落鱼，切割周期短，需要使用电缆输送，在超过了一定的井斜(65°以后)靠仪器和电缆自身的重量无法下行，采用泵送的方式输送 切割弹，但一些井卡钻以后无法循环，泵送方式无法实现，限制了聚能切割技术的使用。

③倒扣

一是采用爆炸松扣工艺和技术。确定准确的卡点后，通过采用电缆绞车通过电缆把井下仪器将爆炸源(雷管及适量炸药)下至预定位置。由地面点火系统提供一个足够大的点火电流，将爆炸源引爆，在反向扭矩及爆炸冲击波的作用下，钻柱螺纹克服丝扣间的自锁摩擦力，完成爆炸松扣作业，通过这种方式可以快速取出卡点以上自由管具，这种技术一般应用于钻杆、加重钻杆和钻铤。

二是反扣倒扣技术。采用反扣钻杆和倒扣工具(如：反扣公母锥、倒扣接头等)倒出正扣钻具，该技术工艺复杂，处理周期长。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种适用于水平井的爆炸切割用液压起爆装置，该装置利用空心抽油杆输送聚能切割弹，避免利用电缆输送时磨破电缆造成短路的风险，同时，该方法可缩短起下切割弹的时间，提高切割时效。

为此，本实用新型的技术方案如下：

一种爆炸切割用液压起爆装置，使用时上端与空心油管或连续油管螺接，下端与聚能切割弹密封连接，包括外筒、偏心旁通体、滑套、上弹簧、下弹簧、偏心活塞、丢手体和丢手座，所述外筒上下两端分别设置螺纹外筒中部设置有通孔；

所述偏心旁通体和丢手座一上一下安装在所述外筒内部，并且两者的高度和等于外筒去掉螺纹部位的高度；所述偏心旁通体对应所述通孔处的外径內缩， 在所述偏心旁通体和外筒之间形成一个筒状容腔；所述偏心旁通体和外筒在所述筒状容腔处密封连接；

所述偏心旁通体沿纵向设置主通道和引爆通道，所述主通道的中轴线与所述外筒的中轴线不重合，所述主通道以固定隔板分为上、下两部分，所述固定隔板的位置对应所述筒状容腔的中部；所述主通道在固定隔板上下两侧沿径向对称设置通孔I；所述通孔I能连通所述主通道和筒状容腔；所述主通道上部分在所述通孔I上侧设置第一台阶；所述主通道下部分在所述通孔I下侧设置第二台阶；所述引爆通道设置于所述主通道一侧，其高度小于所述偏心旁通体的高度；所述引爆通道的顶部对应所述偏心旁通体内部设置的引流容腔；所述引流容腔为空心圆柱状，用于沟通所述外筒和引爆通道；所述引爆通道为从所述引流容腔开始到所述偏心旁通体下端面的通孔II；

所述滑套为筒状结构，从上到下分为第一段和第二段；所述第一段的外径大于第二段外径；所述第二段底部安装有皮碗，在所述滑套和所述主通道设置第一台阶下侧的内表面之间形成密封；所述第一段的顶面与所述偏心旁通体的顶面平齐，其高度大于所述引流容腔的高度，与所述引流容腔密封连接；所述滑套的第二段套上上弹簧后安装在所述主通道内，所述上弹簧卡在所述第一台阶上；

所述偏心活塞的结构为一体连接的两个不同直径的圆柱，直径较大的为底座，直径较小的为凸起；所述底座和下弹簧安装在所述主通道的下部分内；所述下弹簧安装在第二台阶和底座之间；所述底座与所述主通道内表面处形成密封；

所述引流通道与所述丢手体、丢手座形成的容腔贯通；所述丢手体包括撞 针和多片弹簧爪；所述多片弹簧爪卡住所述偏心活塞后，卡在所述丢手座上。

进一步，所述多片弹簧爪沿周向均匀设置在所述撞针上；所述多片弹簧抓按照外径分上段I和下段II，所述上段I内部形成一个凸台，能将所述偏心活塞的凸起卡住；所述上段I的外径大于下段II的外径，两段之间的外表面设有过渡坡面；

所述丢手座与所述偏心旁通体的相切面形成有一凹槽；其内表面设有与所述丢手体的多片弹簧抓张开时相匹配的凸台I；所述多片弹簧抓收缩时，内径小于所述凸台I的最小内直径；所述丢手座的外表面通过O型密封圈与所述外筒形成密封；

所述丢手体与所述丢手座的内表面密封连接。

优选，所述外筒与空心油管或连续油管、所述外筒与聚能切割弹、所述通孔上下两侧偏心旁通体与所述外筒、所述滑套与偏心旁通体的主通道的上部分、所述偏心活塞与所述主通道的下部分、所述丢手体的撞针与丢手座、所述丢手座与外筒之间的密封均是通过核实尺寸的O型密封圈来实现的。

优选，所述主通道上同一水平面上设有多个通孔I，优选为均匀分布的三个。

优选，所述引爆通道为平行设置的多个通孔II；优选为，沿周向均匀设置的三个通孔II。

优选，偏心活塞的凸起的侧面和所述底座的侧面有一点在同一条直线上。

本实用新型提供的技术方案能解决以下问题：

1、解决聚能切割弹水平段输送问题

采用空心抽油杆输送聚能切割弹，切割弹和空心抽油杆之间采用丝扣连接，空心抽油杆的重量可以克服钻杆和油管内壁的摩擦阻力使仪器连续下行， 因此可以把切割弹输送到任意水平位置，不受井斜的影响。

2、解决电缆磨损造成短路问题

常规爆炸切割采用电缆输送，在起下仪器过程中电缆与钻杆或油管内壁摩擦(尤其是斜井段)，电缆损坏严重，甚至电缆可能被磨穿造成电缆短路，造成切割失败。

本实用新型采用空心抽油杆输送，加压引爆切割弹，不需要使用电缆，因此解决了在井内电缆短路的问题。

3、可以与连续油管配套使用

把空心抽油杆换成连续油管输送，可以缩短起下切割弹的时间，提高切割时效。

附图说明

图1为本实用新型提供的爆炸切割用液压起爆装置的结构示意图；

图1a为图1的上半部分的放大图；

图1b为图1下半部分的放大图；

图2a为外筒的剖面图；

图2b为图2a中A-A面剖视图；。

图3a偏心旁通体的剖面图；

图3b、3c分别为图3a的B-B、C-C面剖视图；

图4为滑套的剖面图；

图5a、5b、5c分别为偏心活塞的剖面图、左视图、和俯视图；

图6a、6b分别为丢手体的主视图和剖面图；

图6c为图6a中的D-D面剖视图；

图6d为图6b中的D-D面剖视图；

图7为丢手座的剖面图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行详细描述。

如图1、1a和1b所示，一种爆炸切割用液压起爆装置，使用时上端与空心油管或连续油管1螺接，下端与聚能切割弹21螺接，包括外筒3、偏心旁通体7、滑套5、上弹簧8、下弹簧11、偏心活塞13、丢手体15和丢手座16，外筒3上下两端分别设置母螺纹，用于连接空心油管/连续油管1，以及下端的聚能切割弹21，且在连接部位设有O型密封圈2，用于实现部件连接处的密封；外筒3中部设置有通孔9(如图2a、2b所示)；

偏心旁通体7和丢手座16一上一下安装在外筒3内部，并且两者的高度和等于外筒3去掉螺纹部位的高度；偏心旁通体7对应通孔9处的外径內缩，在偏心旁通体7和外筒3之间形成一个筒状容腔；筒状容腔上下两侧分别设置O形密封圈，形成偏心旁通体7和外筒3之间的密封；

偏心旁通体7沿纵向设置主通道701和引爆通道702，主通道701的中轴线与外筒3的中轴线不重合，主通道701以固定隔板703分为上、下两部分，固定隔板703的位置对应筒状容腔的中部；主通道701在固定隔板703上下两侧沿径向对称设置通孔I704；通孔I704能连通主通道701和筒状容腔；主通道上部分在通孔I704上侧设置第一台阶705；主通道下部分在通孔I704下侧设置第二台阶706；引爆通道702设置于主通道701一侧，其高度小于偏心旁通体7的 高度；引爆通道702的顶部对应偏心旁通体7内部设置的引流容腔707；引流容腔707为空心圆柱状，其与外筒3同轴，用于沟通主通道701和引爆通道702；引爆通道702为从引流容腔707开始到偏心旁通体7下端面的通孔II(如图3a、3b、3c所示)；

滑套5为筒状结构，从上到下分为第一段51和第二段52；第一段51的外径大于第二段52外径；第二段52底部安装有皮碗53(如图4所示)，在滑套5和主通道设置第一台阶705下侧的内表面之间形成密封；第一段51的顶面与偏心旁通体7的顶面平齐，其高度大于引流容腔的高度，并通过设置于引流容腔上下侧的O型密封圈2密封；滑套5的第二段52套上上弹簧8后安装在主通道内，上弹簧卡在第一台阶705上；

偏心活塞13的结构为一体连接的两个不同直径的圆柱，直径较大的为底座131，直径较小的为凸起132，如图5a、5b、5c所示；底座132和下弹簧11安装在主通道的下部分内；下弹簧11安装在第二台阶706和底座132之间；底座13与主通道内表面通过O型密封圈2形成密封；

丢手体15包括撞针151和多片弹簧爪152；多片弹簧爪152沿周向均匀设置在撞针151上；多片弹簧爪152按照外径分上段I和下段II，上段I内部形成一个凸台，能将偏心活塞13的凸起132卡住；上段I的外径大于下段II的外径，两段之间的外表面设有过渡坡面；如图6a、6b所示；

丢手座16与偏心旁通体7的相切面形成有一凹槽161；其内表面设有与丢手体15的多片弹簧爪152张开时相匹配的凸台I 162；多片弹簧爪152收缩时，内径小于凸台I 162的最小直径；如图7所示；丢手座16的外表面通过O型密封圈与外筒3形成密封；

丢手体15通过安装在撞针151处的O型密封圈与丢手座16的内表面形成密封。

作为本实用新型的一个实施例，主通道上同一水平面上设有多个通孔I，优选为均匀分布的三个。

作为本实用新型的另一实施例，引爆通道为平行设置的多个通孔II；优选为，沿周向均匀设置的三个通孔II。

作为本实用新型的第三个实施例，偏心活塞13的凸起132的侧面和底座131的侧面有一点在同一条直线上。

使用时，本实用新型提供的爆炸切割用液压起爆装置，在起下过程中，井筒内的液体通过外筒3筒壁上的通孔9及偏心旁通体7的主通道701上部分的通孔I 704进入空心抽油管或连续油管1内，实现其水眼与环空液态的平衡；但是井筒内的液体经流外筒3的通孔9及偏心旁通体7的主通道701上部分的通孔I 704时不能推动偏心活塞13下行；当需要清洗井筒实现空心抽油管或连续油管1与环空的循环时，上弹簧8的弹性力完全可以抵挡住作用在滑套5上的循环液体压差产生的下推力，偏心旁通体7的主通道701上部分的通孔I 704均打开，实现空心抽油管或连续油管1与环空的循环；当需要引爆聚能切割弹21时，往空心抽油杆或连续油管1水眼内注入高于循环压力的高压，直到注入的高压液压克服上弹簧8的压力、推动滑套5下移，皮碗53与固定隔板703相切时，主通道701上部分的通孔I 704闭合，空心抽油杆或连续油管1水眼与环空的通道被堵死，同时，引爆通道702上侧的引流容腔707露出来，引爆通道702与外筒3形成连通通道；带压的液体通过引爆通道702进入由偏心活塞13、丢手体15及丢手座16形成的密闭腔内，高压液体不能推动锁定的丢手体15(偏 心活塞13的凸起132卡在丢手体15的多片弹簧爪152内，多片弹簧爪152张开，其下侧卡在丢手座16内的凸台I 162上，锁定丢手体15)下行，只能推动偏心活塞13上行，直到注入的高压液体克服下弹簧11的弹性力，使得偏心活塞13上行脱离开丢手体15后，多片弹簧爪152回缩，在高压液体的推动下丢手体15脱离丢手座16，迅速下坠，撞针151撞击起爆器20，从而引爆聚能切割弹21切割管柱；同时，当高压液体推动偏心活塞13在偏心旁通体7内上行时，液体经偏心旁通体7主通道701下部分的通孔I 704流入环空，由偏心活塞13、丢手体15及丢手座16形成的密闭腔内的高压与偏心旁通体7主通道下部分容腔内形成巨大的压差，保证了偏心活塞13具有克服下弹簧11的弹性力而上行，及丢手体15从丢手座16上挣脱并使丢手体15有巨大撞击力来撞击起爆器20的能力。