[發明專利]可顯示啟動信號的壓力激發式起爆裝置

有效

• 申請號: 200810018227.3
• 申請日: 2008-05-16
• 公開（公告）號: CN101270645A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 王秀芝;惠寧利;李以勃;徐娜
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業第二一三研究所
• 主分類號: E21B43/119
• 分類號: E21B43/119
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心
• 代理人: 趙振紅

技術領域

本發明屬于石油、天然氣的開采作業領域，主要涉及油管傳輸加壓起爆射孔作業使用的壓力起爆裝置。

技術背景

油氣井射孔用的壓力起爆器，其擊發能量來自于液流體所產生的壓力。這種液流體壓力由兩部分構成：一是井下液體本身受到的地球引力；二是人為地由井口施加的氣體壓力或液體壓力。壓力起爆器的作用原理是：起爆器隨射孔管串通過油管下入到目的層，壓力起爆器首先經受到井筒內液體壓力的作用，并保持安全狀態(不發火)；經過校深調整管串后，從地面井口處開始向井內加壓，通過液流體將施加的壓力傳遞到起爆器的承壓銷釘上，當井內的液體壓力與井口外加壓力之和大于其承壓銷釘的剪切閾值時，承壓銷釘被剪斷，使擊針運動并撞擊爆炸組件發火，完成起爆功能。一般將剪斷承壓銷釘的啟動信號作為壓力起爆的發火信號。承壓銷釘的剪斷壓力為壓力激發式射孔的起爆壓力，承壓銷釘剪斷瞬間的時間為壓力激發式射孔的起爆時間。

在地面加壓起爆施工中，要求壓力起爆器的承壓銷釘被剪斷時，立即停止加壓(即關閉加壓泵)，以保證井口設備的安全，最大限度的實現負壓射孔。因此，從地面井口判斷壓力起爆器中的承壓銷釘是否被剪斷也就成為施工操作中的一個重要環節。理論上講，利用地面井口安裝的壓力表可以判斷承壓銷釘的狀態，因為在加壓過程中，井內的壓力呈上升趨勢，這種壓力變化被放置在套管或油管內的壓力探頭所感知，并通過井口壓力表頭的表針來指示。當承壓銷釘被剪斷后，承壓活塞向下運動，套管或油管內的壓力就會下降，這時壓力探頭會將這種壓力下降的變化傳遞到壓力表頭，壓力表頭的表針就會產生回擺，通過觀察表針的回擺來判斷壓力起爆器的承壓銷釘是否被剪斷。但在實際作業中，由于地面井口加壓泵的大壓力跳動和強噪音干擾，且壓力起爆器的活塞直徑和運動行程過小，導致壓力傳感器傳遞的壓力降峰值太小，壓力表的表針無回擺或回擺難以觀察，因而在絕大多數施工中根本得不到壓力傳感器的壓力降數據，操作人員也看不見壓力表的表針變化。

以往，為了保證起爆器可靠發火，只能憑操作人員的經驗，一般規定井口加壓值等于承壓銷釘理論剪切值加上一個可靠剪斷系數，當壓力表達到規定值時，就關閉加壓泵車。可這樣的做法又會導致兩種現象：一種現象是還未加壓到規定值時，壓力起爆器就已經發火，地面井口操作人員也未聽到射孔槍的爆炸聲，繼續加壓到規定值時才停止加壓，導致一些設備的損壞；第二種現象是加壓到規定值后關閉了加壓泵車，而壓力起爆器的承壓銷釘確沒有剪斷，操作人員進行后續作業后再返工，造成經濟和時間上的浪費。

另外，如果得不到起爆器的發火信號，就無法確定起始點，也就不能準確判定壓力起爆過程的起爆壓力和起爆時間。而起爆時間是壓力激發式射孔管串中延期裝置點火延期時間的起始點；起爆壓力是評價射孔安全性和起爆可靠性的重要參數。如果沒有這些準確的起爆壓力和起爆時間，那么射孔新技術的推廣，以及質量事故分析會存在許多困難。正是這些問題，影響了壓力起爆器的使用效果，也制約了很多新技術的發展。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，針對加壓起爆施工過程中，在地面井口很難準確判斷壓力起爆器承壓銷釘是否被剪斷的問題，提供一種可顯示啟動信號的壓力激發式起爆裝置，具體地說，該裝置可以放大承壓銷釘被剪斷時的壓力降峰值，使得壓力表的表針產生大幅度回擺，而且可以通過地面井口壓力表明顯反映出其承壓銷釘被剪斷的時刻點。

為解決上述技術問題，本發明給出的可顯示啟動信號的壓力激發式起爆裝置包括壓力泄放組件、壓力起爆器；所述的壓力泄放組件含有泄壓腔、緩沖沉砂筒、泄壓閥、緩沖防砂筒、若干密封圈，所述泄壓腔為筒狀體且筒體兩頭均帶有密封面；所述泄壓閥含有泄壓閥本體、活塞、活塞套筒、第一承壓銷釘，泄壓閥本體為筒狀體，其內外壁上均設有密封槽，活塞和活塞套筒上均設有相互對應的銷釘孔，所述第一銷釘的剪切值等于射孔作業層的液柱壓力與地面井口的外加壓力之和，活塞通過所述第一承壓銷釘固連在活塞筒內且通過第一密封圈密封，活塞套筒位于泄壓閥本體內且兩者之間通過第二密封圈密封，所述緩沖沉砂筒和所述緩沖防砂筒分別固連在所述泄壓閥本體的兩端；所述泄壓腔的兩端分別與所述泄壓閥本體、所述壓力起爆器的本體固連，且兩個連接端口分別通過第三、第四密封圈密封；在所述壓力起爆器中，連接起爆器活塞和起爆器活塞套筒的第二承壓銷釘的剪切值小于或等于射孔作業層的液柱壓力。