专利名称:桥塞硬连接撞击式点火器的制作方法
技术领域：
本发明属于石油、天然气的开采作业领域，主要涉及一种油井、气井封隔装置，尤其涉及一种油管传输式桥塞座封装置的点火装置。
技术背景在油气井井下作业中，因工程需要，有时将某一井段暂时或永久封闭起来，使油井从封隔处分成独立的两部分，封隔段以下的井段不再影响封隔段以上井段的作业；而封隔段以上的井段仍然可以进行相应的井下作业，使油、气井进行再生产。最传统的封隔作业是在封隔段打水泥塞。从20世纪70年代开始，出现了采用以火药燃烧为动力源的封隔器即桥塞进行这种封隔施工作业，目前这种作业大都采用的是电点火方式，因此被称为电缆桥塞座封工艺。电缆桥塞座封是直接采用电缆将桥塞和座封工具一起输送到井下目的层，通过电点火器点燃火药，以火药燃烧产生的气体为动力，驱动该桥塞完成封堵功能。
虽然，电缆桥塞座封工艺具有工艺简单，施工周期短等优点，但是其施工的成功率和可靠性却不太理想。主要原因是1.井下液体比重大，电缆在下放桥塞过程中会因遇阻而造成返工；2.桥塞靠电缆下到几千米的油、气井中，在下放过程中电缆无法控制桥塞和座封工具居中，桥塞与套管不断的碰撞和摩擦，使桥塞受损而影响座封质量；3.桥塞的直径相对比较大，与套管之间的间隙比较小，经常与套管碰撞和摩擦，严重时会出现卡死现象，需上提桥塞造成返工，同时上提桥塞存在电缆被拉断的风险，一旦电缆被拉断会造成大事故；4.桥塞在下井作业中，较软的电缆是靠桥塞和座封工具的重量拉直，因此桥塞的下放速度和桥塞遇阻、卡死等问题都会自动造成电缆打结，电缆打结严重时往往是要割断电缆，其后续工作无论是取电缆，还是捞桥塞都是很难处理的大事故。5.在地层结构复杂的油、气井中或当套管发生一定变形时，都无法实施电缆桥塞座封施工作业。
为解决电缆桥塞座封施工过程中存在的问题，目前研究出一种新的桥塞座封施工工艺即桥塞硬连接座封工艺。该施工工艺是采用油管将以火药燃烧为动力源的封隔器传送到井下目的层，同时通过撞击式点火器点燃动力火药，火药燃烧的气体驱动封隔器即桥塞完成封堵功能，这种施工工艺也可称为油管传输桥塞座封施工工艺。然而，实现桥塞硬连接座封施工工艺的首要问题是研究桥塞硬连接撞击式点火器。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对实现桥塞硬连接座封施工工艺的非电点火问题，提供一种当桥塞和座封工具通过油管输送到井下目的层时，能可靠引燃座封工具的火药筒，确保桥塞完成封堵作用的撞击式点火器。
为解决上述问题，本发明包括机械撞击发火组件和火工品组件；所述的机械撞击发火组件含有本体、击针组件、密封件、带有轴向传火孔的传火接头、投棒；所述本体为筒状体，其输入端带有与油管连接的外螺纹，输出端带有与传火接头连接的外螺纹，本体的中部设有2～3个径向导通的排砂孔；所述击针组件含有击针、击针套、承压销钉，击针一端带有端盖，另一端带有针尖，中部带有销钉孔和密封槽，击针套外壁带有密封槽和销钉孔，击针通过承压销钉固定在击针套中；所述击针套装入所述本体的内孔中，所述传火接头与本体的输出端连接，所述密封件均安装在相应的密封槽中；所述投棒为一端带有撞杆的杆状体；所述火工品组件放置在所述击针套中，其火帽与所述的击针尖相邻且对正。
根据本发明，在所述本体的输入端与所述排砂孔之间的内孔中设有一段喉口。
根据本发明，所述的火工品组件包括火帽、点火帽、火药柱，火帽和点火帽装在点火管中，点火管和火药柱装在点火壳体中。
根据本发明，在常温使用时，所述火药柱选用黑火药；在高温使用时，所述火药柱选用航空高能气体推进剂，其主要化学成分为NH4ClO4。
本发明将与桥塞、座封工具和油管共同组成桥塞座封管串，当本发明随桥塞座封管串下放到目的层效深度后，将投棒从井口掷向井内，当投棒沿油管下落并穿过本体吼口后，其撞杆撞击击针的端盖，本实用机械撞击发火组件中的承压销钉被剪断，击针和投棒同时向下运动，击针的针尖刺穿火工品组件的火帽，火工品组件发火并点燃座封工具中的火药筒，火药筒燃烧产生的高温高压气体推动座封工具，迫使桥塞同时受到上拉和下压两个力的作用，上下卡瓦与密封橡胶筒变形，紧紧的贴在套管壁上，使桥塞的上下不通，实现桥塞座封的目的。与使用电点火的桥塞座封施工工艺相比，采用本发明的桥塞硬连接座封施工工艺不仅省略了电缆和地面井口附近的电缆车、工程车，降低了生产成本，而且消除了有电产品的电危险因素，提高了桥塞座封的安全性和可靠性。
图1是本发明撞击式点火器的组成示意图。
图2是图1所示撞击式点火器中投棒的结构示意图。
图3是图1所示撞击式点火器中机械撞击发火组件的本体结构示意图。
图4是图3的F-F剖视图。
图5是图1所示撞击式点火器中机械撞击发火组件的击针结构示意图。
图6是所示撞击式点火器中机械撞击发火组件的击针套结构示意图。
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。
正如图1所示，本发明包括机械撞击发火组件和火上品组件两部分。机械撞击发火组件由本体1、击针2、击针套3、承压销钉4、传火接头7、投棒14和密封件12、13构成。击针2位于击针套3中并通过承压销钉4连接为一体，击针套3装在本体1的内孔中，传火接头7螺纹连接在本体1的输出端，火工品组件放置在击针套的内孔中，其火帽5与击针相邻且对正。承压销钉4可以选用铜材或不锈钢材制作。传火接头7带有一段直径为9mm的中心传火孔并采用40CrMnMo优质钢材精加工而成。密封圈12、13选用丁晴橡胶或氟橡胶材料制作并放置在相应的密封槽中。
根据图2所示，本发明优选实施例的投棒14是采用普通钢材加工的棒状体，投棒14一端设有圆锥形打捞头，与打捞头紧邻的是一段直径为20mm的喉口14A，投棒14的另一端设有直径20mm、长度150～230mm的撞杆14b。
根据图3、图4所示，本发明优选实施例的本体1是机械件，由40Cr钢材料制作。其与油管相连接的输入端1B被加工成标准的油管扣。在本体1的中部开有3个40mm×60mm的方型排砂孔1F，在输入端与排砂孔之间的内孔中设有排喉口1A，其直径为25～35mm，长度为5～8mm。喉口1A的作用是将从井口下落的投棒14扶正，以保证投棒14能可靠地撞击到击针2上。排砂孔1F的作用是将油管内的泥砂、锈蚀等赃物排放到套管里，并落入油井底部，从而避免泥砂、锈蚀等赃物堵塞本体1的喉口1A，保证投棒14能撞击到击针2，使本发明可靠发火。
根据图5、图6所示，本发明优选实施例的击针2和击针套3采用机械加工成型工艺制造，其材料可选用T8、T10或者是40Cr钢。击针2的上端是直径20～26mm的端盖2A，便于接受投棒14的冲能，击针2的下端是直径2mm的针尖2D，便于刺穿火帽5使其发火。在击针2和击针套3的中部外壁上分别设有安装密封圈12、13的两个圆周密封槽2B、3A，而且还制有装配承压销钉4且直径为4～5mm的销钉孔2C、3B。
本发明的优选实施例的火工品组件由火帽5、点火帽9、火药柱8、点火管11和点火管壳体6构成。点火管壳体6的材料是金属LY11或LY12硬铝。火帽5的性能指标为耐温200℃，48小时，100％发火能量为1.2Kg的重锤，落高为35mm。火药柱8在常温撞击式点火器中选用黑火药，在高温撞击式点火器中选用航空用高能气体推进剂，其主要化学成分是NH4ClO4。常温撞击式点火器在不超过120℃的环境温度下使用，高温撞击式点火器在不超过200℃的环境温度下使用。
本发明优选实施例的作用过程为施工前，将本发明优选实施例的输入端与油管相连接，输出端即传火接头7的输出端与桥塞座封工具相连接。施工时，将本发明优选实施例随油管一起下入油井内，到达目的层后，从井口沿油管掷放投棒14，投棒14以自由落体向下运动，投棒14的撞杆14B经过本体1的喉口1A扶正，撞击到击针2的端盖2A，剪断承压销钉4，使击针2向下运动，当击针2的针尖2D撞击火帽5，使火帽5发火点燃点火帽9，再引燃火药柱8，火药柱8燃烧火焰通过传火接头7的中心传火孔，点燃座封工具中的火药筒，火药筒燃烧产生的高温高压气体，推动座封工具完成桥塞座封作业。
权利要求
1.一种桥塞硬连接撞击式点火器，包括火工品组件，其特征在于还包括机械撞击发火组件，所述的机械撞击发火组件含有本体[1]、击针组件、密封件[12、13]、带有轴向传火孔的传火接头[7]、投棒[14]；所述本体[1]为筒状体，其输入端[1B]带有与油管连接的外螺纹，输出端带有与传火接头[7]连接的外螺纹，本体[1]的中部设有2～3个径向导通的排砂孔[1F]；所述击针组件含有击针[2]、击针套[3]、承压销钉[4]，击针[2]一端带有端盖[2A]，另一端带有针尖[2D]，中部带有销钉孔[2C]和密封槽[2B]，击针套[3]外壁带有密封槽[3A]和销钉孔[3B]，击针[2]通过承压销钉[4]固定在击针套[3]中；所述击针套[3]装入所述本体[1]的内孔中，所述传火接头[7]与本体[1]的输出端连接，所述密封件[13、12]均安在相应的密封槽[2B、3A]中；所述投棒[14]为一端带有撞杆[14b]的杆状体；所述火工品组件放置在所述击针套[3]中，其火帽[5]与所述的击针尖[2D]相邻且对正。
2.根据权利要求
1所述的桥塞硬连接撞击式点火器，其特征在于在所述本体[1]的输入端[1B]与所述排砂孔[1F]之间的内孔中设有一段喉口[1A]。
3.根据权利要求
1或2所述的桥塞硬连接撞击式点火器，其特征在于所述的火工品组件包括火帽[5]、点火帽[9]、火药柱[8]，火帽[5]和点火帽[9]装在点火管[11]中，点火管[11]和火药柱[8]装在点火壳体[6]中。
4.根据权利要求
1或2所述的桥塞硬连接撞击式点火器，其特征在于在常温使用时，所述火药柱[8]选用黑火药；在高温使用时，所述火药柱[8]选用航空高能气体推进剂，其主要化学成分为NH4ClO4。
专利摘要
本发明公开了一种桥塞硬连接撞击式点火器，适用于油管传输式桥塞座封点火工艺。该点火器由含有投棒和击针组件的机械撞击发火组件和火工品组件构成，其输入端与油管连接，输出端与座封工具连接。进行桥塞座封施工时，本发明与座封工具及桥塞随油管下放到目的层，并从井口沿油管向井内掷放投棒，由投棒撞击击针组件实现发火功能，同时点燃座封工具中的火药筒并驱动桥塞实施封堵作业。采用本发明的桥塞硬连接座封工艺不仅保留了电缆桥塞座封工艺的优点，而且还克服了电缆桥塞座封工艺存在的遇阻、卡死、打结、缠死等诸多弊病，使桥塞在下井过程中不受到任何破坏并顺利可靠座封，从而也降低了桥塞座封的施工成本。
文档编号F42C7/02GKCN1932429SQ200610104705
公开日2007年3月21日 申请日期2006年10月9日
发明者王秀芝, 王静, 惠嘉, 彭加斌, 刘小妮 申请人:中国兵器工业第二一三研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan