复合射孔利用隔板雷管延时负压装置
阅读说明：本技术 复合射孔利用隔板雷管延时负压装置 (Composite perforating negative pressure device using partition detonator delay ) 是由 禹栽星 王禹天 陈德祥 刘爽 于 2020-12-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种复合射孔利用隔板雷管延时负压装置,包括射孔枪、负压装置和负压枪,负压装置内装有负压活塞,负压装置侧壁上开有进液孔,负压活塞和负压装置之间通过销钉连接,负压装置通过螺纹与负压枪连接；所述的射孔枪和负压装置之间还装有隔板雷管延时装置,所述的隔板雷管延时装置包括主体、隔板传爆件、延时雷管、火药室、连接滑套,主体一端通过螺纹连接射孔枪,另一端通过滑套和负压装置连接,主体内设有延时雷管,延时雷管上游连接隔板传爆件,下游通过火药室连接负压活塞。本发明利用延时雷管和火药的能量传递过程控制所需延时时间,整体结构设计紧凑,便于施工现场使用安装,大幅度地降低了作业工人的劳动强度。(The invention relates to a composite perforation utilizes the delayed negative pressure device of baffle detonator, including perforating gun, negative pressure apparatus and negative pressure gun, the negative pressure apparatus installs the negative pressure piston inside, open the liquid inlet hole on the sidewall of the negative pressure apparatus, connect through the pin between negative pressure piston and the negative pressure apparatus, the negative pressure apparatus connects with negative pressure gun through the whorl; the perforating gun and the negative pressure device are also provided with a clapboard detonator delay device, the clapboard detonator delay device comprises a main body, a clapboard detonating piece, a delay detonator, a propellant chamber and a connecting sliding sleeve, one end of the main body is connected with the perforating gun through a thread, the other end of the main body is connected with the negative pressure device through the sliding sleeve, the main body is internally provided with the delay detonator, the upper stream of the delay detonator is connected with the clapboard detonating piece, and the lower stream of the delay detonator is connected with a negative pressure piston through the propellant chamber. The invention utilizes the energy transfer process of the delay detonator and the gunpowder to control the required delay time, has compact integral structure design, is convenient for use and installation on a construction site, and greatly reduces the labor intensity of operating workers.)
技术领域
本发明属于油田机械领域，涉及一种复合射孔利用隔板雷管延时负压装置。
背景技术
油田射孔为了提高产能，现今已开始广泛使用复合动态负压射孔，利用高能火药的增效作用，通过对射孔段近井地质岩层进行高能气体压裂、对射孔后的射孔孔道及近井地质岩层清除污染。来提高射孔的完井效果，提高油气井的采收率。复合动态负压射孔时，射孔是在微秒级完成，而复合火药固体推进剂的燃烧是在毫秒级完成。随带施工的动态负压装置是在射孔枪射完孔、复合火药固体推进剂的燃烧产生压力峰值后，负压装置机械动能或其它动能的作用下打开装置上的开孔，利用射孔枪下所携带负压枪的枪内空间，让井液通过开孔快速涌入负压枪内，瞬间造成射孔井段的井液失量，随之瞬间降低射孔井段井液压力产生负压，产生的负压直接作用于射孔孔道，利用孔道壁内外的压差破碎由射流造成的孔道壁上的压实带。同时，孔道内的液体在孔壁内外压差的作用下向外流淌，将破碎下来的岩石碎屑裹带出孔道，恢复射孔孔道的原始渗透率和孔道的清洁。
在复合动态负压射孔的整体技术上，动态负压的作用时间是复合射孔的工艺关键技术点。当射孔弹的爆轰能量击发固体推进剂燃烧后，固体推进剂需要在20毫秒左右后才能在射孔井段产生压力峰值。如果动态负压作用于压力峰值前则会减弱复合火药压力对井段的作用，让复合射孔失效。如果动态负压作用相对于压力峰值时刻太滞后，则又会使动态负压效果降低。所以射孔后准确控制负压相对于压力峰值的延时时间，是复合动态负压射孔的核心技术。
现有的复合动态负压射孔上所用的延时技术，采用负压装置部件的机械行程方式进行延时，利用部件的移动下落行程确定复合动态负压射孔所需的延时时间。这种延时技术局限于负压枪的尺寸，而为了保证整体装置能提供足够的延时时间，负压枪被设计为两个部分，负压枪的上半段是提供延时部件下落行程的空间，开孔装置则设计在整个负压枪的中段。射孔时，射孔枪的爆轰能量激发延时部件，延时部件在动能的作用下向下加速坠落，撞击开孔装置的活塞，打开负压枪。由于负压装置在结构上设计分散，且均在井场施工现场装配，两节负压枪装配负压装置后再对接，致使工人的劳动强度非常大。因此，需要对现有的负压延时装置做进一步的改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合射孔利用隔板雷管延时负压装置，解决现有的复合动态负压射孔上所用的延时技术，都是采用机械行程方式进行延时，设计分散，体积过大，装配困难的问题。
本发明通过以下技术方案来实现：一种复合射孔利用隔板雷管延时负压装置，包括射孔枪、负压装置和负压枪，负压装置内装有负压活塞，负压装置侧壁上开有进液孔，负压活塞和负压装置之间通过销钉连接，负压装置通过螺纹与负压枪连接；所述的射孔枪和负压装置之间还装有隔板雷管延时装置，所述的隔板雷管延时装置包括主体、隔板传爆件、延时雷管、火药室、连接滑套，主体一端通过螺纹连接射孔枪，另一端通过滑套和负压装置连接，主体内设有延时雷管，延时雷管上游连接隔板传爆件，下游通过火药室连接负压活塞。
进一步的，所述的延时雷管内装有低爆燃速度的火药。
进一步的，所述的连接滑套基部还装有防倒扣挡环。
采用上述技术方案的积极效果：本发明利用延时雷管和火药的能量传递过程控制所需延时时间，由于延时雷管和火药室设计在射孔枪负压枪的中间接头的内腔上，加之负压装置也设计在射孔枪与负压枪的中间连接处，延时装置和负压装置可以通过螺纹装配在一起，整体装置的体积略大于射孔枪中间接头，并且采用便于操作的滑套方式与负压装置进行相互连接，因此，延时动态负压装置从延时机构到负压开孔装置整体结构设计紧凑，便于施工现场使用安装，大幅度地降低了作业工人的劳动强度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中隔板雷管延时装置的放大图。
图3是图1中负压装置的放大图。
图中，1射孔枪，2负压装置，3负压枪，4负压活塞，5销钉，6主体，7隔板传爆件，8延时雷管，9火药室，10连接滑套，11防倒扣挡环。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的说明，但不应理解为对本发明的限制：
图1是本发明的结构示意图，图2是图1中隔板雷管延时装置的结构示意图，图3是图1中负压装置的结构示意图，如图所示，一种复合射孔利用隔板雷管延时负压装置，包括射孔枪1、负压装置2和负压枪3，负压装置2内装有负压活塞4，负压装置2侧壁上开有进液孔，负压活塞4和负压装置2之间通过销钉5连接，负压装置2通过螺纹与负压枪3连接。所述的射孔枪1和负压装置2之间还装有隔板雷管延时装置，所述的隔板雷管延时装置包括主体6、隔板传爆件7、延时雷管8、火药室9、连接滑套10，主体6一端通过螺纹连接射孔枪1，另一端通过滑套10和负压装置2连接，主体6内设有延时雷管8，延时雷管8上游连接隔板传爆件7，下游通过火药室9连接负压活塞4。所述的延时雷管8内装有低爆燃速度的火药，可以选用50ms延时级别的延时雷管。
为了防止倒扣，所述的连接滑套10基部还装有防倒扣挡环11。
本装置中，隔板传爆件既可传递爆轰能量，同时又可阻止射孔枪产生的压力传入负压枪内，削除射孔产生的压力能量对负压枪空间的占用，保证动态负压的制造效果。同时隔板传爆件通过密封胶圈的密封，可防止万一出现负压枪密封不严，井液串入射孔枪内出现炸枪事故。在延时雷管的下端，设计有火药室填放火药。火药是打开负压装置的动力源。火药被激发燃烧产生气体压力，向下推动负压活塞，剪断负压装置销钉，负压活塞在火药作用力的推动下，脱离负压装置主体，打开负压装置的进液孔，井液从进液孔涌入负压枪，瞬间造成射孔井段的井液失量，随之瞬间降低射孔井段井液压力产生负压，产生的负压直接作用于射孔孔道，利用孔道壁内外的压差破碎由射流造成的孔道壁上的压实带。同时，孔道内的液体在孔壁内外压差的作用下向外流淌，将破碎下来的岩石碎屑裹带出孔道，恢复射孔孔道的原始渗透率和孔道的清洁。
负压装置内装有负压活塞，负压装置侧壁上开有进液孔，负压活塞和负压装置之间通过销钉连接。进液孔用于在负压装置活塞从负压装置主体上脱落后为井液进入负压枪内提供通道。负压活塞在火药产生的压力作用下，会剪断销钉然后滑落到负压枪内，负压装置的进液孔打开，井液快速涌入负压枪内，油气井射孔井段的负压产生。
复合射孔施工时，按图1所示的顺序组装，先将隔板雷管延时装置的Tr90×4螺纹端连接在射孔枪的下端；再把负压装置的Tr90×4螺纹端连接在负压枪的上端。然后再把装配好的隔板雷管延时装置和负压装置对接连接好，用电缆将复合动态负压射孔的器材管柱输送至射孔井的射孔层段进行射孔。射孔的同时，射孔枪的爆轰能量通过隔板传爆件起爆延时雷管，延时雷管慢速传递起爆能量，在20Ms左右，延时雷管激发火药室的火药，火药爆燃产生高压气体，高压气体向下推动负压活塞剪断销钉，然后负压装置活塞滑落到负压枪内，负压装置的进液孔打开，井液快速涌入负压枪内，瞬间造成射孔井段的井液失量，随之瞬间降低射孔井段井液压力产生负压，产生的负压直接作用于射孔孔道，利用孔道壁内外的压差破碎由射流造成的孔道壁上的压实带。同时，孔道内的液体在孔壁内外压差的作用下向外流淌，将破碎下来的岩石碎屑裹带出孔道，恢复射孔孔道的原始渗透率和孔道的清洁。
复合射孔动态负压延时技术要求延时的时间大多在20ms左右，所需延时的时间短，难于控制，机械结构的延时装置或是装置的体积过大、或是延时机械复杂、延时时间不精确。要解决这一技术难题，利用延时雷管通过选用适合的低爆燃速度的火药和控制火药药量则可轻易解决。延时雷管的装药使用的是低爆燃速度的火药，根据所需延时时间，选用合适爆燃速度的火药和适量的装药量来控制和达到延时装置所需要的延时时间。射孔时通过射孔弹的爆轰能量激发延时雷管，延时雷管在所预设的时间后再触发用于推动负压装置活塞的火药，火药的燃烧能量再推动负压装置的活塞，打开负压装置的进液孔制造负压。
本专利的发明和创新点在于有效地利用了特种雷管的延时特性，通过采用延时雷管，准确控制复合射孔动态负压所需的延时时间。所用的延时雷管可以通过选用低燃爆速度的火药和控制火药药量，进而控制爆轰能量的传递速度，在复合射孔后延时打开动态负压装置。延时雷管因其装药是低爆燃速度的火炸药，通过爆燃速度和装药量的优化组合，可以把所需延时时间的控制范围从毫秒级达到秒级。因此，延时雷管的时间可控范围宽泛，适用范围大。
本发明利用延时雷管和火药的能量传递过程控制所需延时时间，由于延时雷管和火药室设计在射孔枪负压枪的中间接头的内腔上，加之负压装置也设计在射孔枪与负压枪的中间连接处，延时装置和负压装置可以通过螺纹装配在一起，整体装置的体积略大于射孔枪中间接头，并且采用便于操作的滑套方式与负压装置进行相互连接，因此，延时动态负压装置从延时机构到负压开孔装置整体结构设计紧凑，便于施工现场使用安装，大幅度地降低了作业工人的劳动强度。