专利名称：井下爆破安全装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种油气井电缆输送射孔使用的井下爆破安全装置。
背景技术：
在油气井的开采过程中，用射孔枪在井下的油气层所在位置实施射孔，使油气进入井筒中。电缆输送射孔是常用的射孔作业方式。电缆与电雷管直接连接，导爆索的一端连接电雷管，另一端连接射孔枪。操作时使用电缆将射孔枪串输送到预定的射孔层位后定位，接通发火电源，电能通过电缆传递给电雷管，电雷管爆炸产生的爆轰能量引爆导爆索，导爆索引爆射孔弹从而实现射孔，实现井筒和油气层的连通。电缆直接与电雷管连接存在很大的安全隐患。在地面装配阶段或射孔枪向井下输送的过程中，若发生漏电事故或电缆中意外有电流通过可能导致电雷管发火起爆，进而引爆导爆索和射孔弹，就会造成意外事故，威胁操作者的人身安全，也造成巨大的经济损失。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种连接在电缆接头和电雷管之间的井下爆破安全装置。
为解决上述问题，本实用新型提供一种井下爆破安全装置，连接在电缆接头和电雷管之间，避免因漏电和杂散电流引起的地面事故和误射孔事故。所述安全装置由上触头组件、活塞组件和下触头组件组成。上触头组件中的上触头与电缆芯线连接，下触头组件中的下接线柱与电雷管连接。所述回位弹簧装入下触头组件中；所述活塞组件沿闭合头伸进上触头组件的容置孔内和闭合帽连接的方向，与上触头组件连接；装有回位弹簧的下触头组件通过螺纹与上触头组件连接。活塞组件的活塞上设计有一个环形的台阶面件，通过作用于台阶面件上的井压来实现装置的动作。电缆芯线与上触头、弹簧、闭合帽、闭合头、第一铜杆、铜柱、压片、压簧、第二铜杆和下接线柱为构成发火线路。所述闭合头可分离式连接外壳体，所述铜柱可分离式接触压片。地面装配阶段时，装置通过闭合头与外壳体连接，处于接地状态；送入油气井而未达到目的地层时，闭合头已与外壳体断开，铜柱与压片还未接触，装置通过各种绝缘元件与外界处于绝缘状态。活塞在井压的作用下压缩回位弹簧向下移动，到达目的地层时铜柱与压片接触，发火线路接通。本安全装置可根据井内的压力条件设计不同的接通压力。在井口接通电源引爆电雷管，进而引爆导爆索和射孔弹完成射孔作业。
上触头组件的上触头底座、弹簧、闭合帽设置在第一绝缘套内，所述第一绝缘套设置在上壳体内。第二绝缘套套接在第一铜杆外，第三绝缘套设置在活塞内，套接在铜柱的底座外，第四绝缘套设置在第一铜杆和闭合头连接的端部外。压片、压簧、部分第二铜柱设置在第六绝缘套内，设置在下壳体阶梯孔内的回位弹簧套接在第六绝缘套外。
井压作用于活塞的环形台阶面件上时，就会推动活塞组件运动，闭合头与外壳体分离，未达到目的地层时，发火线路未接通，上部发火线路通过绝缘兀件与外界处于绝缘状态。到达目的地层时，铜柱与压片接触，发火线路接通，发火线路通过绝缘元件与外界绝缘。绝缘元件包括所述绝缘套和所述的绝缘垫。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点(1)当作用在活塞上的压力到达设计值时，活塞移动预定距离，铜柱与压片接触，电缆芯线、上触头、弹簧、闭合帽、闭合头、第一铜杆、铜柱、压片、压簧、第二铜杆和下接线柱形成的发火线路导通，地面接通电源实施射孔作业。在地面装配阶段由于发火线路处于接地状态，可以防止电雷管由于意外电流的作用而发火起爆造成射孔枪地面意外爆炸，保证地面操作时的安全。在射孔枪串送入井下的过程中，作用在环形面积上的压力未达到设计值时，铜柱未接触到压片，井下爆破安全装置的发火线路不能接通，从而防止误射孔事故的发生。当射孔枪未能正常引爆时，就需要将射孔枪串提起。在枪串提起的过程中作用于环形面积上的压力减少，回位弹簧反弹推动活塞向上运动，装置的发火线路断开，重新回到接地状态，可以防止在射孔枪的提起过程中未发火的电雷管意外发火起爆发生误射孔事故。
(2)高温高压密封胶带包扎下接线柱、电雷管和部分导爆索，射孔后井内液体不能进入装置的发火线路，枪串提起后井下爆破安全装置可以重复使用。
图1是本实用新型井下爆破安全装置使用状态连接示意图的纵向剖视图。
图2是井下爆破安全装置的上触头组件的纵向剖视图。
图3是井下爆破安全装置的活塞组件的纵向剖视图。
图4是井下爆破安全装置的下触头组件的纵向剖视图。
图5是图1中A部分的局部放大图。
具体实施方式
请参阅图1，为本实用新型井下爆破安全装置使用时的连接结构示意图井下爆破安全装置6的一端连接电缆接头5，另一端连接电雷管7。导爆索9的一端和电雷管7连接，另一端插入射孔枪接头10内与射孔弹连接。井下爆破安全装置由上触头组件1、活塞组件2、下触头组件3组成。
请参阅图2，为井下爆破安全装置6的上触头组件1的纵向剖视图。上壳体16呈中空状，中间设有带孔的台阶面件19。第一绝缘套14装在上壳体16内，底端抵在台阶面件19上。第一绝缘套14的底端中间有第一容置孔18。闭合帽15装在第一绝缘套14中，位于第一绝缘套14的底端。弹簧13的一端连接闭合帽15，上触头17的底座与弹簧13的另一端连接。上触头17的底座位于第一绝缘套14中，而上触头17的上部和电缆接头4连接。第一绝缘垫12套接在上触头17上，卡圈16设置在第一绝缘垫12上，将上壳体16内的各个零件固定。
请参阅图3，为活塞组件2的纵向剖视图。第二绝缘套29套接在第一铜杆23的外部，并露出第一铜杆23的两端。两端分别连接闭合头21和铜柱27。闭合头21顶部伸进上触头组件1中的容置孔18内，和闭合帽15连接。第三绝缘套25套在铜柱27底座的外部，第四绝缘套22套接在第一铜杆23的外部。第一铜杆23、第二绝缘套22、第三绝缘套25和铜柱27的底座都设在活塞24内。第二绝缘垫26套在铜柱27上。活塞24外部有一个环形台阶面件28。
安装时，先将第二绝缘套29套在第一铜杆23上，再将铜柱27拧在第一铜杆23上，将第三绝缘套25装入活塞24内，然后将第一铜杆23、铜柱27和第二绝缘套29装入活塞24中，同时固定第三绝缘套25，将第四绝缘套22套在第一铜杆23上，最后将闭合头21拧在第一铜杆23上，同时固定第四绝缘套22，第二绝缘垫26套在铜柱27上。
请参阅图4，为下触头组件3的纵向剖示图。第五绝缘套39套设在第二铜杆36的外部，压簧35的一端固定在第二铜杆36的上端台阶42上，另一端和压片34连接。第二铜杆36、压簧35、压片34的外部设置第六绝缘套33。回位弹簧40位于下壳体32的阶梯孔内。第二铜杆36的下端与下接线柱38连接，电雷管7的引线通过下接线柱上的引线孔与下接线柱38连接，并在外部包覆高温高压密封胶带8。下壳体32上设置螺纹孔41，井内压力通过螺纹孔41进入装置而作用于活塞的台阶面件上，并且螺纹孔41中设置避免井内较大颗粒的杂物进入安全装置内的过滤塞。
在安装时，先将第五绝缘套39套在第二铜杆36的下半部，压簧35套在第二铜杆上端的台阶上，压片34较小的一端装入压簧35内，将压片34、压簧35和第二铜杆36的上半部装在第六绝缘套33内，将第六绝缘套33、压片34、压簧35和第二铜柱36装入下壳体32中，第七绝缘套37套在第二铜杆36的下端，下接线柱38拧在第二铜杆36上，并且固定了第七绝缘套37。
以下介绍具体地操作步骤。在射孔枪送入井下的过程中，作用在环形台阶面件28的压力逐渐增加，活塞组件2向下移动，压缩回位弹簧40，当铜柱27和压片34接触时，发火线路导通。请参阅图5和图1，无井压作用时，闭合头21和上壳体16接触，发火线路处于接地状态，随着压力的增加，活塞组件2向下移动，闭合头21和上壳体16分离，发火线路与外壳体断开。此时，上触头17、弹簧13、闭合帽15、闭合头21、第一铜杆23、铜柱27、压片34、压簧35、第二铜杆36和下接线柱38构成的发火线路接通。当接通地面发火电源时，电能通过电缆4、井下爆破安全装置6的发火线路传递给电雷管7，电雷管7爆炸产生的爆轰能量引爆油气井射孔用导爆索9，导爆索9引爆射孔弹从而完成射孔，实现井筒与油气层的连通。本安全装置可根据井内的压力条件设计不同的接通压力。
在地面装配阶段由于发火线路处于接地状态，可以防止电雷管7由于意外电流的作用而发火起爆造成射孔枪地面意外爆炸，保证地面操作时的安全。在射孔枪串送入井下的过程中，作用在环形面积上的压力未达到设计值时，铜柱27未接触到压片34，井下爆破安全装置6的发火线路不能接通，从而防止误射孔事故的发生。若电雷管7发生故障未能正常引爆射孔枪，需要将射孔枪串提起。在枪串提起的过程中作用于环形面积上的井压减少，装置的发火线路断开，可以防止在射孔枪的提起过程中未发火的电雷管7意外发火起爆发生误射孔事故。高温高压密封胶带8包扎下接线柱38、电雷管7和部分导爆索9，射孔后井内液体不能井入装置的发火线路，枪串提起后可以重复使用井下爆破安全装置6。
权利要求1.一种井下爆破安全装置，连接在电缆接头和电雷管之间，其特征在于，包括上触头组件、活塞组件和下触头组件，活塞组件装配于上下壳体中并且活塞组件能在上下壳体内上下活动，上触头组件与电缆接头连接，下触头组件中的下接线柱与电雷管连接，所述电缆接头中的电缆芯线与安全装置的上触头、弹簧、闭合帽、闭合头、第一铜杆、铜柱、压片、压簧、第二铜杆和下接线柱共同构成射孔管串的发火线路，所述闭合帽可分离式连接外壳体，所述铜柱可分离式接触压片。
2.如权利要求1所述的井下爆破安全装置，其特征在于，上触头组件的上触头底座、弹簧、闭合帽设置在第一绝缘套内，所述第一绝缘套设置在上壳体内，地面状态时上壳体和活塞组件的闭合头接触，活塞受压移动时，上壳体和闭合头分离。
3.如权利要求1所述的井下爆破安全装置，其特征在于，所述活塞上设计一个环形台阶面件，井压作用于台阶面件上，推动活塞运动。
4.如权利要求3所述的井下爆破安全装置，其特征在于，下壳体上设置螺纹孔，井内压力通过所述螺纹孔进入所述安全装置并作用于活塞的台阶面件上，并且螺纹孔中设置避免井内较大颗粒的杂物进入所述安全装置内的过滤塞。
5.如权利要求1或2所述的井下爆破安全装置，其特征在于，在下接线柱、电雷管和部分导爆索的外部设置防止井内液体侵入发火线路中的高温高压密封胶带。
6.如权利要求1所述的井下爆破安全装置，其特征在于，组成发火线路的各零件的外部设置使发火线路与外部绝缘的绝缘元件。
7.如权利要求3所述的井下爆破安全装置，其特征在于，下壳体中设置回位弹簧，活塞受井压向下移动时，压缩回位弹簧，在枪串的提起过程中，作用于活塞环形台阶面上的压力减小，回位弹簧反弹，推动活塞向上运动以使发火线路重新回到接地状态。
专利摘要本实用新型公开了一种应用于油气井电缆输送射孔作业的井下爆破安全装置，包括上触头组件、活塞组件和下触头组件。活塞组件装配于上下外壳体中，上触头组件与电缆芯线连接，下触头组件中的下接线柱与电雷管连接。电缆芯线、上触头、弹簧、闭合帽、闭合头、第一铜杆、铜柱、压片、压簧、第二铜杆和下接线柱形成发火线路。闭合帽可分离式连接外壳体，铜柱可分离式接触压片。送入油气井的过程中，活塞受到井内压力的作用压缩回位弹簧向下移动，闭合头和外壳体断开，随着压力的增大，活塞不断的压缩回位弹簧向下移动，到达目的地层时，铜柱与压片接触，整个发火线路接通。在井口接通电源引爆电雷管，进而引爆导爆索和射孔弹完成射孔作业。
文档编号E21B43/11GK2661919SQ200320103408
公开日2004年12月8日 申请日期2003年11月13日 优先权日2003年11月13日
发明者陈宇, 曲艺田, 徐德昭 申请人:中国航天科技集团公司川南机械厂