双向增能传爆装置

摘要

本发明公开了一种双向增能传爆装置，属于油气井用爆破器材领域。该传爆装置包括具有对称装药结构的隔板、带有扩爆孔的隔板外套和带有扩爆孔的隔板固件，隔板的两端均装有相互平行的扩爆管和雷管，扩爆管中压装猛炸药，隔板中装填的起爆药通过猛炸药过渡到扩爆管；隔板位于隔板外套和隔板固件之间且两个扩爆管分别与两个扩爆孔正对。本发明实现了任一端都兼有起爆感度高和起爆能力强的双重功能，解决了现有油气井射孔中双向增能传爆的问题；不仅提高了一次下井射孔的成功率，而且也节约了施工成本；同时本发明使用更方便、更安全。

说明书

技术领域

本发明涉及一种油气井用爆破器材，尤其涉及一种双向增能传爆装置。

背景技术

在油气井射孔中，为了提高施工效率，通常要求一次下井多支射孔枪(从 几十支到几百支不等)，射开所有目的层。通过联枪接头把所有射孔枪串接起 来，组成上百米，甚至上千米的射孔枪串。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。

美国专利USP 4616566公开了一种在射孔枪与射孔枪之间用两个只装猛 炸药的双向传爆管的殉爆方法，即每节射孔枪中的导爆索两端分别与双向传 爆管连接，然后将相邻两支枪的双向传爆管分别放入联枪接头传爆孔内。若 某支枪发生爆炸，则其内的导爆索引爆与之相连的双向传爆管A，双向传爆管 A殉爆与之相邻的连在另一支枪导爆索上的双向传爆管B，双向传爆管B起爆 与之相连的导爆索，导爆索再引爆该射孔枪中的射孔弹，就这样将一支枪内 爆轰波传递给另一支射孔枪，从而使数百支串联的射孔枪依次稳定爆轰下去。 根据射孔工艺的需要，射孔枪串可以自枪头或枪尾，甚至枪串中间进行起爆。 为了提高一次射孔的成功率，较长射孔枪串通常使用几个起爆器对射孔枪串 不同位置进行分别起爆。因此，传爆管的双向性(即不区分传爆方向)、可靠 性和安全性对射孔作业是至关重要的。

然而，作为射孔枪串传爆序列主要部件之一的双向传爆管，其传爆的可 靠性受到以下因素的限制。其一，由于装配过程中其上、下传爆管之间会存 在一定距离，加之由于井下温度较高(通常在100℃以上)，导爆索会有一定的 收缩量，这样又加大了上、下双向传爆管之间空气隙距离，使其传爆可靠性 下降；其二，由于联枪接头的传爆孔加工精度原因，使得双向传爆管在使用 过程中不可避免的存在偏心现象，偏心严重时被殉爆的传爆管难以完全爆轰， 从而影响下一节枪导爆索的正常起爆。其三，上节枪中的导爆索若爆轰能量 不足，会使与之相连的双向传爆管不能完全爆轰，从而影响其对下一节枪双 向传爆管的殉爆。其四，更为重要的是，该传爆管(只装猛炸药)的双向性 决定了相互殉爆的上、下传爆管必然采用相同的装药结构，即上、下传爆管 完全相同，这使得殉爆传爆管的输出能力和被殉爆传爆管的冲击起爆感度在 设计上成为一对矛盾，即输出能力强和冲击起爆感度高两者不可兼顾。这种 设计缺陷必然会限制双向传爆管的可靠性。

为了提高射孔枪之间传爆的可靠性，目前已有几个设计方案，但都无法 实现双向传爆功能。中国专利ZL 02262272.1提出了复合传爆管设计方案以 替代传统的双向传爆管。该复合传爆管中装有起爆药和猛炸药，这无疑会提 高传爆的可靠性，但由于上、下复合传爆管采用不同的装药结构，因此在轴 向传爆中无法实现双向传爆功能。美国欧文公司等也有类似的复合传爆管产 品。公开号为CN 201531258 U的中国专利申请也提出了类似ZL 02262272.1 的增能传爆方案，但该方案中的增能器一端为点火药(敏感装药)，另一端为 扩爆管(钝感装药)，爆轰波、燃烧波或冲击波等只能从点火药一端单方向进 行起爆、传爆，否则会造出人为的断爆，因此它只能进行单方向增能传爆。 由于油气井射孔只能采用轴向传爆方式，因此无法对ZL 02262272.1中的复 合传爆管和CN 201531258 U中的增能器进行简单组合来实现双向增能传爆。 另外，在以上两个专利中，复合传爆管的起爆药或增能器中的点火药(敏感 药剂)均处于联枪接头传爆孔轴向位置，得不到有效保护，存在意外发火的 安全隐患，这也限制了它的广泛使用。专利ZL 01267493.1中的隔离传爆装 置虽然具有双向传爆功能，但由于其敏感装药(起爆药)处于隔板底部，且 被钝感装药(猛炸药)覆盖，起爆感度差，从传爆方面上看，其类似于一个 传统的双向传爆管，无增能之功效。由于油气井射孔枪串较长，井温较高， 通常要求从射孔枪串两端不同方向均能进行起爆，确保一次射孔的成功率， 显然，以上两种专利和国内外的一些类似产品均不能满足油气井射孔对双向 增能传爆的要求。到目前为止，在轴向传爆序列中尚未见到爆轰增能和双向 传爆很好兼顾的技术方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对目前现有的油气井用复合传爆管和增 能传爆装置的单方向增能传爆的缺点，提供了一种能够实现双向的增能传爆 装置。

为解决上述技术问题，本发明提供的双向增能传爆装置包括含有隔板外 套，隔板固件以及含有隔板本体、两个扩爆管、两个雷管的隔板，所述隔板本 体的两个端面上均开有相互平行的阶梯盲孔和直盲孔且直盲孔与阶梯盲孔的 大孔相交割，所述扩爆管由两端开放的管壳、盖帽和猛炸药组成，猛炸药压 装到管壳中，管壳的一端压入盖帽且另一端保留开放状态，所述直盲孔中粘接 雷管，所述阶梯式盲孔的小孔中依次装填起爆药和猛炸药，阶梯式盲孔的大 孔中粘接扩爆管，扩爆管的盖帽端和雷管的输入端朝向孔端口且均低于隔板 本体端面1mm～2mm；所述隔板外套为凸形圆柱体，小圆柱端面设有中心孔， 大圆柱端面中心设有扩爆孔且扩爆孔与中心孔相通；所述隔板固件为U形结 构件，其外柱面带有与联枪公接头连接的螺纹，底部中心设有扩爆孔；所述 隔板中段装密封圈后放置在隔板外套的中心孔中，所述隔板固件套在所述隔 板外套的小圆柱上且两者固连，隔板外套上的扩爆孔以及隔板固件上的扩爆 孔分别正对所述隔板中的两个扩爆管。

在本发明中，所述扩爆孔的直径与所述扩爆管的直径相等。所述扩爆管 的尺寸为φ10mm×12mm，压药密度为1.66g/cm³。

本发明的有益效果体现在以下几个方面：

(一)本发明的双向增能传爆装置装配于射孔枪串的联枪接头中，位于联 枪接头中的两个双向传爆管之间。其双向增能表现在如下几个方面：其一， 由于该装置任一端均同时具有钝感装药即扩爆管和敏感装药即雷管，因此它 的任一端都兼有起爆感度高和起爆能力强的双重功能。当射孔枪轴向输出的 能量不足时，如低速爆轰波，燃烧波或弱冲击波等，本装置都会将之转化成 正常爆轰波，从而使本发明起到了提升放大爆轰波能量的作用。燃烧波或弱 冲击波等通过本发明传爆装置时，其一端的雷管发生爆炸，雷管引爆与之平 行相邻的扩爆管，扩爆管爆炸引爆隔板另一端的扩爆管，该扩爆管输出正常 爆轰波，引爆与之相邻的下节射孔枪的双向传爆管、导爆索和射孔弹，使传 爆得以正常稳定传爆下去。其二，本发明的爆轰输出能力即殉爆能力是由直 径较大的扩爆管来实现的。很显然，其殉爆能力要高于传统的双向传爆管。 其三，由于本发明的装置采用对称装药结构，因此这种增能作用和传爆是不 分方向的(即双向)，不论从射孔枪串的哪一端起爆，均能实现增能和传爆的 双重功能，满足了油气井射孔双向增能传爆的施工工艺要求。

(二)本发明还能对未爆炸的射孔枪进行隔离密封。万一射孔枪从一端起 爆失败或传爆中断，该传爆装置能使未爆炸的射孔枪不受井液污染，可以从 射孔枪串的另一端进行起爆而完成射孔，避免了补射孔并节约了施工成本。

(三)本发明传爆装置虽装有雷管，但由于雷管不处于传爆孔中，且受 隔板外套和隔板固件的保护，因此除爆轰波、火焰、冲击波等方式作用外， 外界是很难刺激到雷管使之发火。因此本发明传爆装置在使用时是很安全的。

附图说明

图1为本发明双向增能传爆装置的结构组成示意图。

图2为图1中所示的隔板结构组成示意图。

图3为图2中所示的隔板本体结构示意图。

图4为图2中所示的扩爆管组成示意图。

图5为图1中所示的隔板外套结构示意图。

图6为图1所示的隔板固件结构示意图。

图7为本发明双向增能传爆装置与射孔枪串的关系示意图。

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。

如图1所示，本发明提供的双向增能传爆装置包括隔板1、隔板外套2、 隔板固件3和螺钉4。隔板1装配于隔板外套2和隔板固件3中，并用螺钉4 将以上三件连接为一体。

如图2所示，隔板1含有隔板本体5、两个扩爆管6、两个雷管7。隔板 本体5为圆柱体(参见图3)且柱面上设有两个密封圈槽，隔板本体5的两个 端面上均开有相互平行的阶梯盲孔11和直盲孔12且直盲孔12与阶梯盲孔11 的大孔相交割。扩爆管6是由两端开放的管壳13、盖帽14和猛炸药8组成(参 见图4)，管壳13和盖帽14均选用铝材制作，管壳13的尺寸为φ10mm×12mm； 猛炸药8压装到管壳13中，其压装密度为1.66g/cm³；管壳13的一端压入 盖帽14且另一端保留开放状态。隔板本体5两个阶梯式盲孔11的小孔中依 次装填起爆药9和猛炸药8；雷管7通过耐温胶粘接在直盲孔12中，扩爆管 6通过耐温胶粘接在阶梯式盲孔11的大孔中，扩爆管6的盖帽端和雷管7的 输入端朝向孔端口且均低于隔板本体5端面1mm～2mm；两个密封圈10对应安 装在隔板本体5的两个密封圈槽中。

如图5所示，隔板外套2为凸形圆柱体，其小圆柱端面设有中心孔且该 孔外围设有螺孔17，大圆柱的柱面上设有两道密封圈槽且均安装密封圈16， 在大圆柱端面中心设有直径等于扩爆管6的扩爆孔15且该扩爆孔15与中心 孔相通。

如图6所示，隔板固件3为U形结构件，其外柱面带有螺纹，底部中心 设有直径等于扩爆管6的扩爆孔15且在该扩爆孔15的外围设有扳手孔18和 螺钉孔19。

再参见图1，隔板1整体放入隔板外套2的中心孔中，隔板固件3套在隔 板外套2的小圆柱上且通过螺钉4与隔板外套2固连，其中，隔板外套2和 隔板固件3上的扩爆孔分别正对隔板1中的两个扩爆管6。

根据图7所示，当单个射孔枪组成射孔枪串时，按以下流程进行装配： 将第一射孔枪20中导爆索22从联枪公接头21穿过引出，然后将联枪公接头 21与第一射孔枪20螺纹连接好。将引出的导爆索22插入双向传爆管24中， 并用专用工具将之锁紧，然后将传爆管放入扶正套23中，最后将扶正套23 推入扶正套座中。接着用专用扳手将本发明的装置25拧入联枪公接头21中。 同样，按第一射孔枪20与联枪公接头21的装配方法将联枪母接头26与第二 射孔枪27连接起来。最后将连好射孔枪的联枪母接头26与连好射孔枪的联 枪公接头21进行螺纹连接。

若传爆方向是从第一射孔枪20到与之相邻的第二射孔枪27，第一射孔枪 20中导爆索22和双向传爆管24轴向输出的能量，不论是正常爆轰波，还是 能量不足的低速爆轰波，燃烧波或弱冲击波等，通过该装置时，该装置中一 端的雷管7发生爆炸，雷管7引爆与之平行相邻的扩爆管6，扩爆管6爆炸引 爆隔板1另一端的扩爆管6，该扩爆管6输出比双向传爆管更强的爆轰波(同 时殉爆了与之相邻的另一个雷管7)，引爆与之相邻的第二射孔枪27的双向传 爆管、导爆索和射孔弹，使之正常爆轰下去。即该装置可把上节射孔枪输出 的不足能量增强或转化到正常稳定的爆轰波能量水平，实现了爆轰波增能的 功能。由于本装置采用完全对称的装药结构方案，因此，传爆方向反过来， 即从第二射孔枪27到与之相邻的第一射孔枪20，其结果也是一样的。