专利名称：射孔枪串用爆轰增能传爆装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种爆破器材，尤其涉及一种适用于油、气井射孔传爆序列用的爆
轰增能传爆装置。
背景技术：
随着射孔技术的不断发展，井深在不断的延伸，油管传输射孔井段及射孔枪串 越来越长，射孔枪串长达数百米甚至上千米，其传爆序列的可靠性是非常重要的。射孔 枪串是多支射孔枪的串联，射孔枪串的长度与射孔井段的长度相同，是所有传爆序列中 最长的一种传爆序列。目前用于射孔的射孔枪串均采用原有的联枪(单、双)接头串接多 节射孔枪的方式。爆轰波自枪头起爆器引爆第一节射孔枪后，通过联枪(单、双)接头依 次将各节射孔枪引爆。每节射孔枪是靠一根导爆索传爆并引爆射孔弹来达到射孔目的。 因此导爆索的输出能量大小对射孔弹的起爆与穿孔效果起着至关重要的作用。射孔枪与 射孔枪之间是通过联枪(单、双)接头内的上、下传爆管将两支枪内的导爆索的爆轰波连 接起来，使数百支射孔枪的爆轰波稳定传递下去。 通常，射孔枪串的传爆序列是起爆器一下传爆管一导爆索一上传爆管一下传 爆管一导爆索一……一尾声弹。然而，作为射孔枪串传爆序列主要部件之一的导爆索常 因装药量、装药密度不均匀而发生爆燃甚至断火故障；此外，由于导爆索的直径方向受 稀疏波影响，导致爆轰能量不断衰减，这对位于夹层枪中的导爆索而言，这种爆轰波衰 减更为严重，甚至可将爆轰能量转变为爆燃而引起断火。而作为射孔枪串传爆序列主要 部件之二的传爆管由于在装配过程中其上、下传爆管之间存在一定间隙，当导爆索下井 后遇高温产生收縮时，会使上、下传爆管之间距离加大而超过允许的传爆距离，导致传 爆可靠性下降；另外，为便于使用方便，上、下传爆管一般都采用完全相同的结构，从 而造成使上、下传爆管中的爆轰能量不匹配；更重要的是，在使用过程中上、下传爆管 之间不可避免地存在偏心现象，偏心严重时很难将导爆索衰减的爆轰能量再增长起来。
上述提到的这些问题，都将导致中断射孔作业，这不仅会浪费未射孔器材，还 会给处理这些器材增加了危险性，更重要的是需要重新补射孔，这往往会失去射孔采油 的最佳时机。因此，发展长距离、多节点、高可靠性、高安全性的传爆序列非常必要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服目前现有油、气井射孔枪串传爆序列易产生 的质量问题，提供一种结构简单，并能不断提升射孔传爆序列爆轰能量的爆轰增能传爆 装置。 为解决上述技术问题，本发明提供的爆轰增能传爆装置包括本体、增能器、两 个扶正套、两个传爆管、两条导爆索和扶正圈，所述本体两端之间一次设有相通的第一 至第五安装孔，本体外壁两端设有外螺纹；所述增能器包括壳体及含有管体、点火药和 扩爆管的点火扩爆管，扩爆管位于管体的一端且点火药压在管体内，壳体外壁带有环形
3槽并安装所述扶正圈，点火扩爆管固定在壳体的内孔中且扩爆管的一端与壳体的一个端 面平齐；所述扶正套带有圆柱孔和锥孔且锥孔的小端与圆柱孔相接；第一、第二传爆管 分别且对应装在第一、第二扶正套的圆柱孔中，第一、第二导爆索的第一端头分别且对 应与第一、第二传爆管连接且第二端头由所述的锥孔中引出；所述第一扶正套、所述增 能器和所述第二扶正套均放置在所述本体中，其中，第一扶正套位于第一和第二安装孔 中，增能器位于第三安装孔中并通过所述扶正圈扶正，第二扶正套位于第四和第五安装 孔中且所述第二传爆管与所述扩爆管相邻；当所述爆轰增能传爆装置与射孔枪组成射孔 枪串时，所述本体的两个外螺纹分别与上射孔枪和下射孔枪连接，第一导爆索的第二端 头经由上射孔枪的射孔弹后与该射孔枪上方安装的第二爆轰增能传爆装置中的第二传爆 管相连，第二导爆索的第二端头经由下射孔枪的射孔弹后与该枪下方安装的第二爆轰增 能传爆装置中的第一传爆管相连。 根据本发明，所述第一、第二扶正套的一端均带有外螺纹且第一扶正套的长度 大于第二扶正套的长度；组成射孔枪串时，所述第一扶正套的外螺纹与上射孔枪的固弹 板的凸台连接且该凸台定位于所述本体的第一安装孔中，所述第二扶正套的外螺纹与下 射孔的枪固弹板的凸台连接且该凸台定位于所述本体的第五安装孔中。 本发明还包括一个压帽，压帽为凸形圆柱且带有中心通孔，凸起部分带有外螺 纹；所述的本体由第一分体和第二分体构成，第一分体一端带有外螺纹，两端之间设有 内螺纹孔、第一扶正套安装孔和第一穿索孔且第一穿索孔位于带外螺纹的一端，第二分 体两端均带有外螺纹和中心通孔，中心通孔由压帽安装孔、第二扶正套安装孔和第二穿 索孔构成；第一、第二扶正套的长度相等且外壁上均带有两个环形突沿；第一扶正套放 置在第一扶正套安装孔中且第一导爆索的第二端头由第一穿索孔穿出，所述压帽、第二 扶正套分别放置在所述压帽安装孔和第二扶正套安装孔中且所述第二导爆索的第二端头 由第二穿索孔中穿出，第一分体的外螺纹与上射孔枪连接，第二分体的另一外螺纹端与 下射孔枪连接。 根据本发明，所述点火药由所述管体端口至所述扩爆管之间的压药压力逐层递
+幽 丄曰o 本发明的有益效果体现在以下几个方面。( — )本发明通过本体将两条导爆索、两个传爆管和增能器有机地连为一体并取
代了现有射孔枪串的联枪接头，由于增能器由点火药和扩爆管构成且能被爆轰波、燃烧 波和火焰气体可靠点燃，因此，与上支射孔枪连接的导爆索和传爆管作用后，无论输出 的是爆轰还是燃烧火焰，都能可靠地引爆增能器的点火药，随着点火药的压药压力的不 断增加，爆轰波速度也不断增加，随即又可靠地引爆扩爆管，扩爆管输出的爆轰波接着 引爆与下支射孔枪相连的传爆管或导爆索。在每两只射孔枪之间的增能器作用下，可以 保证射孔弹的最大射孔力，进而增大了射孔作业的一次成功率。 ( 二 )本发明通过两个扶正套和扶正圈的扶正作用，保证增能器和两个传爆管之 间具有好的同心度，从而确保了增能器的增能效果，此外，增能器中的点火药采用了不 同的压药压力，由此可以匹配安装在上射孔枪和下射孔枪中两个传爆管的能量，从而使 射孔枪串的传爆序列以稳定的爆轰能量传递，保证个射孔枪中的射孔弹具有最大穿孔效 果。
(三)本发明提供了单接头和双接头两种结构形式的爆轰增能传爆装置，可根据 射孔枪串联枪方式的不同来选择其中的一个装置。采用本发明的射孔枪串在既不改变 现有射孔枪串的结构即无需增加射孔元件，也未增加射孔操作的难度即未增加射孔盲区 的基础上，基本解决了现有射孔枪串可靠射孔和夹层枪可靠传爆的问题；可以很好地避 免因传爆器材自身能量的不足和爆轰波能量在传递过程中的损耗、衰减造成的射孔不完 全、卡枪等返工事故的发生，增加了射孔的可靠性，并提高了射孔完井的安全性。
图1是爆轰增能传爆装置第一优选实施例的结构组成示意图。 图2是图1中所示的本体结构示意图。 图3是图1中所示的扶正套结构示意图。 图4是图1中所示的增能器结构示意图。 图5本发明第一优选实施例与上下射孔枪的连接关系。 图6是爆轰增能传爆装置第二优选实施例的结构组成示意图。 图7是图6中所示第一分体和第二分体的连接关系示意图。 图8是本发明第二优选实施例与上下射孔枪的连接关系。
具体实施例方式
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l所示，本发明第一优选实施例即单接头爆轰增能传爆装置的包括本体 1、增能器3、第一扶正套6-l、第二扶正套6-2、两条导爆索7-l和7-2、两个传爆管8-1 和8-2、扶正圈15。本体1为中部带有一圈外突沿的圆柱体且选用35CrCo材料制作，其 内部沿轴线设有五个相通的安装孔，外突沿两侧的外圆柱面上均设有两个密封槽和外螺 纹，外突沿上设有井口吊枪时用的两个对称设置的卡板槽1A，该槽为方形凹槽，其边宽 18 22mm、深9 20mm。本体1上的五个安装孔由左端至右端分别为第一、第二、第 三、第四和第五安装孔(按图2定义)，第一和第五安装孔的尺寸与射孔枪中固弹板5或11 的凸台相匹配，第三安装孔的整体尺寸与增能器3的外型尺寸相匹配。第一扶正套6-l和 第二扶正套6-2均可由普通45钢材或非金属材料制作，两者的结构形式相同但第二扶正 套6-2长度要长一些(参见图3)，即一端带有外螺纹且中心孔由圆柱孔和锥形孔构成，锥 形孔的小端与圆柱孔相连，圆柱孔的直径为6.9 7mm，正好与传爆管8-l、 8-2的外径相 匹配。该中心孔的作用是将导爆索7-l、 7-2与传爆管8-l、 8-2扶正，两个传爆管之间的 偏心最小，确保射孔枪9、 IO之间可靠传爆。增能器3含有壳体12和点火扩爆管13(参 见图4)。壳体12是采用普通45钢加工而成的圆柱形壳体，其外壁带有周向凹槽12A和 环形定位面。点火扩爆管13由管体13A、点火药11和扩爆管14构成，扩爆管14中装 有高密度的高爆速炸药，扩爆管14装于管体13A的一端，点火药11压入管体13A中且 由管体13A端口至扩爆管之间的压药压力逐层递增，靠近扩爆管14处的压力最大。用粘 结剂将点火扩爆管13固定在壳体12中且保证扩爆管14与壳体12的小直径端对齐(即在 一个平面上)。两条导爆索7-l、 7-2和两个传爆管8-l、 8-2均为射孔枪串通用的传爆管 和导爆索。扶正圈15采用橡胶圈或环形毡垫等耐温材料制作。
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根据图5所示，进行射孔作业前，可将本发明第一优选实施例案如下过程与射 孔枪组成射孔枪串。第一导爆索7-l的中部安装在上射孔枪9的射孔弹后，其两端头分别 由上射孔枪固弹板5的中心孔两端穿出，其中一个端头与第一传爆管8-l的一端连接，另 一端头则与其上方射孔枪之间相配的第二爆轰增能传爆装置中的第二传爆管8_2的另一端 连接；第二导爆索7-2的中部安装在下射孔枪10的射孔弹后，两端头分别由上射孔枪固 弹板ll的中心孔的两端穿出，其中一个端头与第二传爆管8-2的一端连接，另一端头则 与其下方射孔枪之间相配的第三爆轰增能传爆装置中的第二传爆管8-2的另一端连接；第 一、第二传爆管8-l、 8-2分别插入第一、第二扶正套6-l、 6-2的中心孔，第一扶正套6-l 的外螺纹端与上射孔枪固弹板5凸台连接，第二扶正套6-2的外螺纹与下射孔枪固弹板11 的凸台连接。给本体1上的四个密封槽套上密封圈后再将下射孔枪10内连接螺纹与本 体1 一端的外螺纹连接，下射孔枪固弹板11的凸台定位在本体1中的第五安装孔中，第 二扶正套6-2已放置在本体1中的第四安装孔中，再将扶正圈15安装在壳体12的周向凹 槽12A后将增能器3用专用工具推到本体1的第三安装孔中且通过扶正圈15扶正，并使 装有扩爆管14的一端与第二传爆管8-2相邻。射孔枪9与本体1另一端的外螺纹连接连 接，上射孔枪固弹板5的凸起端定位在本体1中的第一安装孔中，并将第一扶正套6-l装 入在本体1的第二安装孔中，使装有第一传爆管8-1的一端与增能器3的点火药端相邻。
图6示出了本发明第二优选实施例即双接头爆轰增能传爆装置与第一优选实施 例所不同的是，第二优选实施例增加了一个压帽4，而且本体l由两个分体l-l、 1-2构成 以及扶正套6-l、 6-2的外型有所变化。压帽4为带有中心通孔的凸形圆柱，凸起部分带 有外螺纹和密封槽，增能器3粘接在压帽4的中心通孔中且通过扶正圈15扶正。两个扶 正套6-l、 6-2的长度相等且外壁由外螺纹改为两个环形突沿。第一分体l-l的外壁为两个 直径的圆柱体(参见图7)，小圆柱体上带有两个密封槽和外螺纹，由小圆柱体至大圆柱体 方向设有直径逐个由小变大的三个孔且最大孔为螺孔，次大孔为第一扶正套安装孔，小 孔为第一穿索孔。第二分体1-2的外型与本体1的外型相同，但其中心孔是直径由大变小 的三个孔组成，最大的安装孔为压帽安装孔，其整体尺寸与压帽4相匹配且该孔还设有 环形定位面、内螺纹和密封槽，次大孔为第二扶正套安装孔，最小孔为第二穿索孔。压 帽4上安装密封圈后拧入第二分体1-2的压帽安装孔中且两者的环形定位面相接触。
根据图8所示，当进行射孔作业而需要组成射孔枪串时，第一、第二导爆索 7-1、 7-2的一端头分别从上、下射孔枪固弹板5、 ll的中心孔穿出后与相应第一、第二传 爆管8-1、 8-2连接后，第一分体1-1的外螺纹和第二分体1-2的外螺纹分别与射孔枪9、 IO的内螺纹连接，第一、第二扶正套6-l、 6-2分别放置在第一、第二扶正套安装孔中， 第一、第二导爆索7-l、 7-2及其相应的传爆管8-l、 8-2分别由第一分体l-l的第一穿索孔 和第二分体l-2的第二穿索孔穿过，并对应插入第一、第二扶正套的中心孔内。给第二 分体1-2上的两个密封槽套上密封圈后，与第一分体1-1的内螺纹连接。
权利要求
一种射孔枪串用爆轰增能传爆装置，包括本体[1]、两个传爆管[8-1、8-2]和两条导爆索[7-1、7-2]，其特征在于还包括增能器[3]、两个扶正套[6-1、6-2]和扶正圈[15]，所述本体[1]两端之间一次设有相通的第一至第五安装孔，本体[1]外壁两端设有外螺纹；所述增能器[3]包括壳体[12]及含有管体[13A]、点火药[11]和扩爆管[14]的点火扩爆管[13]，扩爆管[14]位于管体[13A]的一端且点火药[11]压入管体[13A]内，壳体[12]外壁带有环形槽[12A]并安装所述扶正圈[15]，管体[13A]固定在壳体[12]的内孔中且扩爆管[14]的一端与壳体[12]的一个端面平齐；所述扶正套[6-1、6-2]带有圆柱孔和锥孔且锥孔的小端与圆柱孔相接；第一、第二传爆管[8-1、8-2]分别且对应装在第一、第二扶正套[6-1、6-2]的圆柱孔内，第一、第二导爆索[7-1、7-2]的第一端头分别且对应与第一、第二传爆管[8]连接且第二端头由所述的锥孔中引出；所述第一扶正套[6-1]、所述增能器[3]和所述第二扶正套[6-2]均放置在所述本体[1]中，其中，第一扶正套[6-1]位于第一和第二安装孔中，增能器[3]位于第三安装孔中并通过所述扶正圈[15]扶正，第二扶正套[6-2]位于第四和第五安装孔中且所述第二传爆管与所述扩爆管[14]相邻；当所述爆轰增能传爆装置与射孔枪组成射孔枪串时，所述本体[1]的两个外螺纹分别与上射孔枪[9]和下射孔枪[10]连接，第一导爆索[7-1]的第二端头经由上射孔枪[9]的射孔弹后与该射孔枪上方安装的第二爆轰增能传爆装置中的第二传爆管[8-2]相连，第二导爆索[7-2]的第二端头经由下射孔枪[10]的射孔弹后与该枪下方安装的第二爆轰增能传爆装置中的第一传爆管[8-1]相连。
2. 根据权利要求1所述的射孔枪串用爆轰增能传爆装置，其特征在于所述第一、 第二扶正套[6-1、 6-2]的一端均带有外螺纹且第一扶正套[6-1]的长度大于第二扶正套 [6-2]的长度；组成射孔枪串时，所述第一扶正套[6-1]的外螺纹与上射孔枪[9]的固弹板 [5]的凸台连接且该凸台定位于所述本体[1]的第一安装孔中，所述第二扶正套[6-2]的外 螺纹与下射孔[IO]的枪固弹板[ll]的凸台连接且该凸台定位于所述本体[l]的第五安装孔 中。
3. 根据权利要求1所述的射孔枪串用爆轰增能传爆装置，其特征在于还包括一个 压帽[4]，压帽[4]为凸形圆柱且带有中心通孔，凸起部分带有外螺纹；所述本体[l]由 第一分体[l-l]和第二分体[l-2]构成，第一分体[l-l]一端带有外螺纹，两端之间设有螺 孔、第一扶正套安装孔和第一穿索孔且第一穿索孔位于带外螺纹的一端，第二分体[1-2] 两端均带有外螺纹和中心通孔，中心通孔由压帽安装孔、第二扶正套安装孔和第二穿索 孔构成；第一、第二扶正套[6-l、 6-2]的长度相等且外壁上均带有两个环形突沿；第一 扶正套[6-1]放置在第一扶正套安装孔中且第一导爆索[7-1]的第二端头由第一穿索孔穿 出，所述压帽[4]、第二扶正套[6-2]分别放置在所述压帽安装孔和第二扶正套安装孔中且 所述第二导爆索[7-2]的第二端头由第二穿索孔中穿出，第一分体[l-l]的外螺纹与上射孔 枪[9]连接，第二分体[1-2]的另一外螺纹端与下射孔枪[10]连接。
4. 根据权利要求1或2或3所述的射孔枪串用爆轰增能传爆装置，其特征在于所述 点火药[11]由所述管体[13A]端口至所述扩爆管[14]之间的压药压力逐层递增。
全文摘要
本发明公开了一种射孔枪串用爆轰增能传爆装置，包括本体、增能器、两条导爆索、两个传爆管和扶正圈，增能器为由管体、点火药和扩爆管构成的点火扩爆管。增能器位于本体的中部并通过扶正圈扶正，两侧均依次为传爆管和导爆索并通过两个扶正套扶正。组成射孔枪串时，本体两端分别与上、下射孔枪连接，两条导爆索的另一端分别与相应射孔枪中的射孔弹连接。本发明装配于油气井用射孔枪串的每两节射孔枪和夹层枪之间，解决了现有射孔枪串可靠射孔和夹层枪可靠传爆的问题；可以很好地避免因传爆器材自身能量的不足和爆轰波能量在传递过程中的损耗、衰减造成的射孔不完全、卡枪等返工事故的发生，增加了射孔的可靠性，并提高了射孔完井的安全性。
文档编号E21B43/119GK101691837SQ200910170879
公开日2010年4月7日 申请日期2009年9月11日 优先权日2009年9月11日
发明者刘巩权, 惠嘉, 王树申, 王秀芝, 王雪艳, 门媛媛, 陆琦 申请人:中国兵器工业第二一三研究所