一種提環式芯管連接高能氣體壓裂彈的製作方法
2023-07-21 11:11:36
專利名稱：一種提環式芯管連接高能氣體壓裂彈的製作方法
技術領域：
本發明提供一種高能氣體壓裂彈，特別是一種提環式芯管連接高能氣體壓裂 彈，屬於石油開採技術領域。
背景技術：
在石油開採中，提高低滲透性、低孔隙度油氣產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，從而達到增產的目的。
60年代初，美國、原蘇聯等國家廣泛採用高能氣體壓裂技術，成功研製了 高能氣體壓裂彈的系列產品，我國目前也成功研製出多種型號的高能氣體壓裂 彈，並廣泛應用於大慶、遼河、新疆、延長等油田，實踐證明高能氣體壓裂彈 增產增注效果十分顯著。但是高能氣體壓裂彈還普遍存在著燃燒後產生的高溫 高壓氣體嚴重燒蝕電纜，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，在施工過程中經常造成已經連接好 的雷管導線折斷，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。
發明內容
本發明提供一種用於低滲透性、低孔隙度油氣層開採的提環式芯管連接高 能氣體壓裂彈，該壓裂彈採用的防燒杆組件，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生的高溫、高壓氣體嚴重燒蝕電纜的問題； 電雷管的導線採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； 採用在夾層段利用芯管傳火的結構，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到延長維持峰值壓力的持續時 間，實現二次增效的。技術方案
本發明由電纜接頭組件、防燒杆組件、下提環組件、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組件間連接防燒杆，
防燒杆設計為固定長度，可根據實際井況連接一個或多個防燒杆；在防燒杆上 焊有多個護管，導線從護管內穿過，可避免導線在下井過程中因碰撞而損傷； 電纜接頭與防燒杆、防燒杆與防燒杆、防燒杆與下提環組件之間為提環式連接， 用連接螺栓、螺母連接後，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、導爆索、扶正器及轉換接頭組成。
絕緣墊圈為階梯形圓柱體，內孔加工成一階梯形通孔，彈簧置入階梯通孔 中階梯上，置入後的彈簧要高出階梯通孔端面2毫米左右，絕緣墊圈起導電體 彈簧與殼體絕緣的作用；密封塞是一個銅質帶有多個環形凸起的圓芯棒，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，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電作用，芯棒外壓鑄的橡膠起密封燃燒氣體及導 電的芯棒與殼體的絕緣作用；雷管的一根導線從階梯通孔中穿入與彈簧纏繞連 接，另一根導線用接地螺釘固定在轉換接頭上，構成迴路；雷管與導爆索連接， 雷管起爆後使導爆索引爆，導爆索的長度不超過點燃主裝藥的上端面。
在下提環組件與轉換接頭連接處裝有扶正器，起定心作用，防止在下井過
在開採中的地層分產層和夾層，該壓裂彈對於夾層段採用芯管連接，該芯
管內只放入一定數量的點火藥柱，只起傳火作用；而對於產層段則採用芯管外 面緊固一定厚度的點燃主裝藥，當芯管中的點火藥柱點燃後，產生的高溫把芯 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杆件 固定主裝藥，主裝藥藥柱被加工成多個環形凹槽，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到延長 維持峰值壓力的持續時間，實現二次增效的目的。
該壓裂彈的防燒杆、點燃主裝藥、夾層用芯管和主裝藥柱都是固定長度， 根據需要，它們可以連接上一個或者多個；在實際的開採中，地層狀況已經勘 探清楚，上述組件可以隨意變換連接，使開採更加理想。
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生裂縫等優點；
增產增注效果十分顯著；並很好地解決上述缺陷。
下面結合附圖和具體實例對本發明進一步說明
圖l.提環式芯管連接多用途高能氣體壓裂彈結構 圖2.電纜接頭結構 圖3.防燒杆件結構 圖4.下提環組件結構圖5.點燃主裝藥結構 圖6.夾層用芯管結構 圖7.主裝藥結構 圖8.密封、絕緣結構 圖9.連接螺栓、螺母、銷釘結構
具體實施例方式
提環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 燒杆件2，下提環組件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組件的端蓋沿軸向對稱洗出兩 個有一定深度的圓孔，把彎制好的提環開端的兩個鋼筋頭部插入圓孔中，並焊 接固定；如圖2、 3、 4所示，電纜接頭的提環、下提環組件的提環和防燒杆是 用C6 14的鋼筋彎制而成，環部以外兩根鋼筋靠近段焊成一體，並在防燒杆上 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 孔穿過，避免了下井過程中高溫線因碰撞被損傷而短路。
下提環組件結構如圖4，由提環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、導爆索312、扶正器310及轉換
接頭311等構成。
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機械加工而成，裝在殼體36上端，絕緣墊圈內孔加工成 一階梯形通孔，彈簧34置入階梯通孔中的階梯上，置入後的彈簧要高出階梯通
孔端面2毫米左右，絕緣墊圈對導電體彈簧與殼體起絕緣作用；密封塞33的導 電芯313由圓形銅棒經機械加工而成，導電芯棒加工出多個環形凸起314，在導 電芯棒外表面澆鑄橡膠33，環形凸起可加固橡膠與導電芯棒的連接，導電芯棒 的一端加工一徑向通孔316，用來穿入連接高溫導線，並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，保證芯棒的下端面與彈簧的接觸良好；該密封 塞的導電芯棒起導電作用，壓鑄的橡膠起密封燃燒藥柱及導電芯棒與殼體的絕 緣作用；雷管的一根導線從階梯通孔中穿入與彈簧纏繞連接，另一根導線用接 地螺釘38固定在轉換接頭311上，構成迴路；雷管與導爆索連接，雷管與導爆 索的連接端有一個圓柱形空腔，把導爆索插入空腔一定的深度後，把空腔的頭 部卡緊，確保雷管與導爆索的可靠連接，雷管起爆後使導爆索引爆，導爆索的 長度不超過點燃主裝藥的上端面，因為導爆索超過點燃主裝藥的上端面時，當 導爆索引爆後，會使芯管頭薄壁管部分被導爆索炸斷，造成事故。
如圖4所示，壓蓋32與殼體36採用螺紋連接，並用端蓋31將密封塞33 壓緊，與密封塞33配合的壓蓋32內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的另一端與導爆索312緊配合連接，當接通電源後，雷 管37起爆，同時將導爆索312引爆，二者產生的高溫、高壓氣體將芯管內的點 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，主裝藥結構採用藥柱上加工多個環形凹槽，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性，在該壓裂彈 的主裝藥下端裝有導向膠圈，防止主裝藥柱在下井過程中被碰撞而損壞，該導 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式連接和主裝藥的連接均採用連接螺栓、 螺母連接，並用銷釘固定，防止脫扣。
如圖4、圖7、圖8所示，扶正器310、密封圈33、導向膠圈76的材料均 為橡膠。
權利要求
1、一種提環式芯管連接高能氣體壓裂彈，包括電纜接頭組件[1]、下提環組件[3]、點燃主裝藥[4]、夾層用芯管[5]、主裝藥組件[6]，其特徵在於在電纜接頭組件[1]和下提環組件[3]之間裝有防燒杆件[2]，防燒杆件[2]與電纜接頭組件[1]和下提環組件[3]採用提環式連接，防燒杆件[2]可由一個或多個防燒杆[22]連接而成，防燒杆[22]是用￠6～14的鋼筋彎制而成形，防燒杆兩端的提環之間一定長度的兩根鋼筋是靠緊的，並焊接成一體，防燒杆[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，每個防燒杆上焊有5～6個護套。
2、 根據權利要求l所述的一種提環式芯管連接高能氣體壓裂彈，其特徵在於所 述的電纜接頭的提環[13]與防燒杆[22]和下提環[30訴連接螺栓[25]、螺母[26]連 接，並在連接螺栓[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、 根據權利要求1所述的一種提環式芯管連接高能氣體壓裂彈，其特徵是在電 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[13]與電纜接 頭口部[12]焊接。
4、 根據權利要求1所述的一種提環式芯管連接高能氣體壓裂彈，其特徵在於夾 層用芯管[53]內裝點火藥柱[54]，夾層用芯管[53]為固定長度，可連接一個或多 個芯管。
5、 根據權利要求1所述的一種提環式芯管連接高能氣體壓裂彈，其特徵在於 所述的下提環組件[3]，由下提環[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、轉換接 頭[311]及導爆索[312]組成，絕緣墊圈[35]為階梯形圓柱體，內孔是一階梯形通孔，彈簧[34]置入階梯通孔中，置入後彈簧要高出階梯通孔端面2毫米左右，密封塞[33]是一個銅質帶有環形凸起的圓芯棒[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，雷管[37]的一根導線與彈簧纏繞連接， 另一根導線用接地螺釘[38]固定在轉換接頭[311]上，雷管[37]與導爆索[312]連 接，導爆索的長度不超過點燃主裝藥的上端面。
6、 根據權利要求5所述的一種提環式芯管連接高能氣體壓裂彈，其特徵是在殼 體[36]與轉換接頭[311]的連接處裝扶正器[310]，扶正器的材料為橡膠。
7、 根據權利要求5所述的一種提環式芯管連接高能氣體壓裂彈，其特徵在於所 述的絕緣墊圈[35]採用酚醛棉布層壓布棒加工而成。
全文摘要
本發明提供一種提環式芯管連接高能氣體壓裂彈，它由電纜接頭組件、下提環組件、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杆件，防燒杆件與電纜接頭組件和下提環組件採用提環式連接，防燒杆件可由一個或多個防燒杆連接而成，防燒是用￠6～14的鋼筋彎制而成形，防燒杆兩端的提環之間一定長度的兩根鋼筋是靠緊的，並焊接成一體，防燒杆上焊接多個護套，高溫線從護套的內孔穿過，護套為長度5毫米的鋼管，每個防燒杆上焊有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生裂縫等優點；增產增注效果十分顯著。
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 優先權日2007年8月2日
發明者劉世龍, 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, 邸秀莉 申請人:黑龍江華安民爆器材有限責任公司