專利名稱：一種提環(huán)式芯管連接高能氣體壓裂彈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種高能氣體壓裂彈，特別是一種提環(huán)式芯管連接高能氣體壓裂 彈，屬于石油開采技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在石油開采中，提高低滲透性、低孔隙度油氣產(chǎn)量的有效措施是實施壓裂， 改善油層的滲透性，降低油流阻力，從而達(dá)到增產(chǎn)的目的。
60年代初，美國、原蘇聯(lián)等國家廣泛采用高能氣體壓裂技術(shù)，成功研制了 高能氣體壓裂彈的系列產(chǎn)品，我國目前也成功研制出多種型號的高能氣體壓裂 彈，并廣泛應(yīng)用于大慶、遼河、新疆、延長等油田，實踐證明高能氣體壓裂彈 增產(chǎn)增注效果十分顯著。但是高能氣體壓裂彈還普遍存在著燃燒后產(chǎn)生的高溫 高壓氣體嚴(yán)重?zé)g電纜，使電纜變脆斷裂，因為電纜承載著整個壓裂彈重量， 所以造成掉彈事故；在使用電雷管起爆時，在施工過程中經(jīng)常造成已經(jīng)連接好 的雷管導(dǎo)線折斷，造成返工；在夾層段連接點燃主裝藥， 一定程度上造成了浪 費等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于低滲透性、低孔隙度油氣層開采的提環(huán)式芯管連接高 能氣體壓裂彈，該壓裂彈采用的防燒桿組件，加大了點燃主裝藥與承載電纜的 距離，很好地解決了壓裂彈燃燒時產(chǎn)生的高溫、高壓氣體嚴(yán)重?zé)g電纜的問題； 電雷管的導(dǎo)線采用圓形芯棒的端面與彈簧壓緊連接，保證了連接的安全可靠； 采用在夾層段利用芯管傳火的結(jié)構(gòu)，有效地提高火藥的利用率；該壓裂彈利用 點燃主裝藥和主裝藥這兩種裝藥點燃的時間差達(dá)到延長維持峰值壓力的持續(xù)時 間，實現(xiàn)二次增效的。技術(shù)方案
本發(fā)明由電纜接頭組件、防燒桿組件、下提環(huán)組件、點燃主裝藥、夾層用 芯管和主裝藥等部件組成。
壓裂彈用電雷管起爆，電纜接頭與雷管是通過耐高溫導(dǎo)線連接，為了防止 壓裂彈的火藥燃燒氣體對電纜的燒蝕，在電纜接頭與下提環(huán)組件間連接防燒桿，
防燒桿設(shè)計為固定長度，可根據(jù)實際井況連接一個或多個防燒桿；在防燒桿上 焊有多個護管，導(dǎo)線從護管內(nèi)穿過，可避免導(dǎo)線在下井過程中因碰撞而損傷； 電纜接頭與防燒桿、防燒桿與防燒桿、防燒桿與下提環(huán)組件之間為提環(huán)式連接， 用連接螺栓、螺母連接后，在螺栓的螺紋頭部的通孔中穿入銷釘固定，防止連 接脫扣。
下提環(huán)組件由密封塞、端蓋、壓蓋、絕緣墊圈、彈簧、殼體、接地螺釘、 雷管、導(dǎo)爆索、扶正器及轉(zhuǎn)換接頭組成。
絕緣墊圈為階梯形圓柱體，內(nèi)孔加工成一階梯形通孔，彈簧置入階梯通孔 中階梯上，置入后的彈簧要高出階梯通孔端面2毫米左右，絕緣墊圈起導(dǎo)電體 彈簧與殼體絕緣的作用；密封塞是一個銅質(zhì)帶有多個環(huán)形凸起的圓芯棒，圓芯 棒外表面澆鑄橡膠，圓芯棒的一端加工一徑向通孔，用來穿入連接高溫導(dǎo)線， 連接處用高壓防水膠布纏牢，防止短路；另一端為變徑圓形的端面，用該端面 壓住階梯通孔中的彈簧，使彈簧成壓縮狀態(tài)，保證芯棒的下端面與彈簧的接觸 良好；密封塞中的圓芯棒起導(dǎo)電作用，芯棒外壓鑄的橡膠起密封燃燒氣體及導(dǎo) 電的芯棒與殼體的絕緣作用；雷管的一根導(dǎo)線從階梯通孔中穿入與彈簧纏繞連 接，另一根導(dǎo)線用接地螺釘固定在轉(zhuǎn)換接頭上，構(gòu)成回路；雷管與導(dǎo)爆索連接， 雷管起爆后使導(dǎo)爆索引爆，導(dǎo)爆索的長度不超過點燃主裝藥的上端面。
在下提環(huán)組件與轉(zhuǎn)換接頭連接處裝有扶正器，起定心作用，防止在下井過
在開采中的地層分產(chǎn)層和夾層，該壓裂彈對于夾層段采用芯管連接，該芯
管內(nèi)只放入一定數(shù)量的點火藥柱，只起傳火作用；而對于產(chǎn)層段則采用芯管外 面緊固一定厚度的點燃主裝藥，當(dāng)芯管中的點火藥柱點燃后，產(chǎn)生的高溫把芯 管外緊固的點燃主裝藥點燃，形成高溫高壓氣體；點燃主裝藥下面再通過桿件 固定主裝藥，主裝藥藥柱被加工成多個環(huán)形凹槽，使藥柱軸向和徑向的燃燒肉 厚相等，既增加藥柱的起始燃燒面積，又能使藥柱同時燃盡；主裝藥的頭部裝 有導(dǎo)向膠圈，既可保護主裝藥的藥柱在下井過程中不被碰撞損壞，又與扶正器 同時起定心作用。
該壓裂彈就是利用點燃主裝藥和主裝藥這兩種裝藥點燃的時間差達(dá)到延長 維持峰值壓力的持續(xù)時間，實現(xiàn)二次增效的目的。
該壓裂彈的防燒桿、點燃主裝藥、夾層用芯管和主裝藥柱都是固定長度， 根據(jù)需要，它們可以連接上一個或者多個；在實際的開采中，地層狀況已經(jīng)勘 探清楚，上述組件可以隨意變換連接，使開采更加理想。
該壓裂彈具有材料價格低廉、加工工藝簡單；使用安全可靠、操作方便快
捷，攜帶方便、運輸安全；壓裂效果好，可在多層次多部位產(chǎn)生裂縫等優(yōu)點；
增產(chǎn)增注效果十分顯著；并很好地解決上述缺陷。


下面結(jié)合附圖和具體實例對本發(fā)明進一步說明
圖l.提環(huán)式芯管連接多用途高能氣體壓裂彈結(jié)構(gòu) 圖2.電纜接頭結(jié)構(gòu) 圖3.防燒桿件結(jié)構(gòu) 圖4.下提環(huán)組件結(jié)構(gòu)圖5.點燃主裝藥結(jié)構(gòu) 圖6.夾層用芯管結(jié)構(gòu) 圖7.主裝藥結(jié)構(gòu) 圖8.密封、絕緣結(jié)構(gòu) 圖9.連接螺栓、螺母、銷釘結(jié)構(gòu)
具體實施例方式
提環(huán)式芯管連接高能氣體壓裂彈如圖1所示，它主要由電纜接頭組件1，防 燒桿件2，下提環(huán)組件3，點燃主裝藥組件4，夾層用芯管組件5，主裝藥組件6 等組成。
如圖2、圖4所示，電纜接頭的一端加工出螺紋11，可直接與電纜輸送用 的馬龍頭螺紋連接，電纜接頭的另一端和下提環(huán)組件的端蓋沿軸向?qū)ΨQ洗出兩 個有一定深度的圓孔，把彎制好的提環(huán)開端的兩個鋼筋頭部插入圓孔中，并焊 接固定；如圖2、 3、 4所示，電纜接頭的提環(huán)、下提環(huán)組件的提環(huán)和防燒桿是 用C6 14的鋼筋彎制而成，環(huán)部以外兩根鋼筋靠近段焊成一體，并在防燒桿上 焊接5 6個護套，護套用5mm長的C10的鋼管加工而成，高溫線從護套的內(nèi) 孔穿過，避免了下井過程中高溫線因碰撞被損傷而短路。
下提環(huán)組件結(jié)構(gòu)如圖4，由提環(huán)30、密封塞33、端蓋31、壓蓋32、絕緣墊
圈35、彈簧34、殼體36、螺釘38、雷管37、導(dǎo)爆索312、扶正器310及轉(zhuǎn)換
接頭311等構(gòu)成。
如圖4，圖8所示，絕緣墊圈35為階梯形圓柱體，材料選用具有絕緣作用 的酚醛棉布層壓布棒經(jīng)機械加工而成，裝在殼體36上端，絕緣墊圈內(nèi)孔加工成 一階梯形通孔，彈簧34置入階梯通孔中的階梯上，置入后的彈簧要高出階梯通
孔端面2毫米左右，絕緣墊圈對導(dǎo)電體彈簧與殼體起絕緣作用；密封塞33的導(dǎo) 電芯313由圓形銅棒經(jīng)機械加工而成，導(dǎo)電芯棒加工出多個環(huán)形凸起314，在導(dǎo) 電芯棒外表面澆鑄橡膠33，環(huán)形凸起可加固橡膠與導(dǎo)電芯棒的連接，導(dǎo)電芯棒 的一端加工一徑向通孔316，用來穿入連接高溫導(dǎo)線，并在連接處用高壓防水膠 布包覆纏牢，防止短路；另一端為變徑圓形的端面，用該端面壓住階梯通孔中 的彈簧34，使彈簧成壓縮狀態(tài)，保證芯棒的下端面與彈簧的接觸良好；該密封 塞的導(dǎo)電芯棒起導(dǎo)電作用，壓鑄的橡膠起密封燃燒藥柱及導(dǎo)電芯棒與殼體的絕 緣作用；雷管的一根導(dǎo)線從階梯通孔中穿入與彈簧纏繞連接，另一根導(dǎo)線用接 地螺釘38固定在轉(zhuǎn)換接頭311上，構(gòu)成回路；雷管與導(dǎo)爆索連接，雷管與導(dǎo)爆 索的連接端有一個圓柱形空腔，把導(dǎo)爆索插入空腔一定的深度后，把空腔的頭 部卡緊，確保雷管與導(dǎo)爆索的可靠連接，雷管起爆后使導(dǎo)爆索引爆，導(dǎo)爆索的 長度不超過點燃主裝藥的上端面，因為導(dǎo)爆索超過點燃主裝藥的上端面時，當(dāng) 導(dǎo)爆索引爆后，會使芯管頭薄壁管部分被導(dǎo)爆索炸斷，造成事故。
如圖4所示，壓蓋32與殼體36采用螺紋連接，并用端蓋31將密封塞33 壓緊，與密封塞33配合的壓蓋32內(nèi)孔加工出一定的錐度；密封塞33芯軸外表 面澆鑄的橡膠具有一定的錐度，兩個斜面壓緊配合，保證了密封可靠。
雷管的連接如圖4，雷管37的地線直接與轉(zhuǎn)換接頭311利用螺釘連接，火 線與彈簧連接。雷管37的另一端與導(dǎo)爆索312緊配合連接，當(dāng)接通電源后，雷 管37起爆，同時將導(dǎo)爆索312引爆，二者產(chǎn)生的高溫、高壓氣體將芯管內(nèi)的點 火藥柱引燃，繼而將整個點燃主裝藥點燃。
如圖5所示，點燃主裝藥為芯管式壓裂彈，芯管外面緊固一定厚度的點燃 主裝藥52，芯管壓裂彈與芯管頭51螺紋連接，芯管頭與上提環(huán)也是螺紋連接， 多個壓裂彈之間的連接用連接件53連接。
如圖6，夾層用芯管內(nèi)裝填點火藥柱，起傳火作用，夾層用芯管之間的連接 與上述的多個壓裂彈的連接方式相同。
如圖7所示，主裝藥結(jié)構(gòu)采用藥柱上加工多個環(huán)形凹槽，使藥柱的軸向和 徑向燃燒肉厚相同，既增加了起始面積，又提高了燃燒的瞬發(fā)性，在該壓裂彈 的主裝藥下端裝有導(dǎo)向膠圈，防止主裝藥柱在下井過程中被碰撞而損壞，該導(dǎo) 向膠圈與扶正器一起對壓裂彈起定心作用，使整個壓裂彈下井順利。
如圖9所示，該壓裂彈的所有提環(huán)式連接和主裝藥的連接均采用連接螺栓、 螺母連接，并用銷釘固定，防止脫扣。
如圖4、圖7、圖8所示，扶正器310、密封圈33、導(dǎo)向膠圈76的材料均 為橡膠。
權(quán)利要求
1、一種提環(huán)式芯管連接高能氣體壓裂彈，包括電纜接頭組件[1]、下提環(huán)組件[3]、點燃主裝藥[4]、夾層用芯管[5]、主裝藥組件[6]，其特征在于在電纜接頭組件[1]和下提環(huán)組件[3]之間裝有防燒桿件[2]，防燒桿件[2]與電纜接頭組件[1]和下提環(huán)組件[3]采用提環(huán)式連接，防燒桿件[2]可由一個或多個防燒桿[22]連接而成，防燒桿[22]是用￠6～14的鋼筋彎制而成形，防燒桿兩端的提環(huán)之間一定長度的兩根鋼筋是靠緊的，并焊接成一體，防燒桿[22]上焊接多個護套[21]，高溫線從護套[21]的孔中穿過，護套[21]為長度5毫米的鋼管，每個防燒桿上焊有5～6個護套。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種提環(huán)式芯管連接高能氣體壓裂彈，其特征在于所 述的電纜接頭的提環(huán)[13]與防燒桿[22]和下提環(huán)[30訴連接螺栓[25]、螺母[26]連 接，并在連接螺栓[25]的螺紋頭部加工圓的通孔，在通孔中穿入銷釘[73]防止脫扣。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提環(huán)式芯管連接高能氣體壓裂彈，其特征是在電 纜接頭組件[l]的口部加工出螺紋[ll]，與馬龍頭螺紋連接，上提環(huán)[13]與電纜接 頭口部[12]焊接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提環(huán)式芯管連接高能氣體壓裂彈，其特征在于夾 層用芯管[53]內(nèi)裝點火藥柱[54]，夾層用芯管[53]為固定長度，可連接一個或多 個芯管。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提環(huán)式芯管連接高能氣體壓裂彈，其特征在于 所述的下提環(huán)組件[3]，由下提環(huán)[30]、端蓋[31]、密封塞[33]、彈簧[34]、絕緣墊 圈[35]、殼體[36]、雷管[37]、接地螺釘[38]、密封圈[39]、扶正器岡、轉(zhuǎn)換接 頭[311]及導(dǎo)爆索[312]組成，絕緣墊圈[35]為階梯形圓柱體，內(nèi)孔是一階梯形通孔，彈簧[34]置入階梯通孔中，置入后彈簧要高出階梯通孔端面2毫米左右，密封塞[33]是一個銅質(zhì)帶有環(huán)形凸起的圓芯棒[313]，圓芯棒外表面澆鑄橡膠[33]成 型，圓芯棒的一端加工一通孔[316]，穿入高溫線，另一端為變徑圓形端面[315]， 該端面壓住彈簧[34]，使彈簧成壓縮狀態(tài)，雷管[37]的一根導(dǎo)線與彈簧纏繞連接， 另一根導(dǎo)線用接地螺釘[38]固定在轉(zhuǎn)換接頭[311]上，雷管[37]與導(dǎo)爆索[312]連 接，導(dǎo)爆索的長度不超過點燃主裝藥的上端面。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種提環(huán)式芯管連接高能氣體壓裂彈，其特征是在殼 體[36]與轉(zhuǎn)換接頭[311]的連接處裝扶正器[310]，扶正器的材料為橡膠。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種提環(huán)式芯管連接高能氣體壓裂彈，其特征在于所 述的絕緣墊圈[35]采用酚醛棉布層壓布棒加工而成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提環(huán)式芯管連接高能氣體壓裂彈，它由電纜接頭組件、下提環(huán)組件、點燃主裝藥、夾層用芯管、主裝藥組件等部件組成，該壓裂彈還裝有防燒桿件，防燒桿件與電纜接頭組件和下提環(huán)組件采用提環(huán)式連接，防燒桿件可由一個或多個防燒桿連接而成，防燒是用￠6～14的鋼筋彎制而成形，防燒桿兩端的提環(huán)之間一定長度的兩根鋼筋是靠緊的，并焊接成一體，防燒桿上焊接多個護套，高溫線從護套的內(nèi)孔穿過，護套為長度5毫米的鋼管，每個防燒桿上焊有5～6個護套。該壓裂彈具有材料價格低廉、工藝簡單；使用安全可靠、操作方便快捷；壓裂效果好，可在多層次多部位產(chǎn)生裂縫等優(yōu)點；增產(chǎn)增注效果十分顯著。
文檔編號E21B43/263GK101358519SQ20071014381
公開日2009年2月4日 申請日期2007年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月2日
發(fā)明者劉世龍, 劉曉彤, 周世偉, 周海濤, 周紹民, 孫海軍, 張寧馨, 張永勝, 李偉剛, 王志英, 葛繼發(fā), 邸秀莉 申請人:黑龍江華安民爆器材有限責(zé)任公司