專利名稱:橋塞硬連接撞擊式點火器的制作方法
技術領域：
本發明屬于石油、天然氣的開采作業領域，主要涉及一種油井、氣井封隔裝置，尤其涉及一種油管傳輸式橋塞座封裝置的點火裝置。
技術背景在油氣井井下作業中，因工程需要，有時將某一井段暫時或永久封閉起來，使油井從封隔處分成獨立的兩部分，封隔段以下的井段不再影響封隔段以上井段的作業；而封隔段以上的井段仍然可以進行相應的井下作業，使油、氣井進行再生產。最傳統的封隔作業是在封隔段打水泥塞。從20世紀70年代開始，出現了采用以火藥燃燒為動力源的封隔器即橋塞進行這種封隔施工作業，目前這種作業大都采用的是電點火方式，因此被稱為電纜橋塞座封工藝。電纜橋塞座封是直接采用電纜將橋塞和座封工具一起輸送到井下目的層，通過電點火器點燃火藥，以火藥燃燒產生的氣體為動力，驅動該橋塞完成封堵功能。
雖然，電纜橋塞座封工藝具有工藝簡單，施工周期短等優點，但是其施工的成功率和可靠性卻不太理想。主要原因是1.井下液體比重大，電纜在下放橋塞過程中會因遇阻而造成返工；2.橋塞靠電纜下到幾千米的油、氣井中，在下放過程中電纜無法控制橋塞和座封工具居中，橋塞與套管不斷的碰撞和摩擦，使橋塞受損而影響座封質量；3.橋塞的直徑相對比較大，與套管之間的間隙比較小，經常與套管碰撞和摩擦，嚴重時會出現卡死現象，需上提橋塞造成返工，同時上提橋塞存在電纜被拉斷的風險，一旦電纜被拉斷會造成大事故；4.橋塞在下井作業中，較軟的電纜是靠橋塞和座封工具的重量拉直，因此橋塞的下放速度和橋塞遇阻、卡死等問題都會自動造成電纜打結，電纜打結嚴重時往往是要割斷電纜，其后續工作無論是取電纜，還是撈橋塞都是很難處理的大事故。5.在地層結構復雜的油、氣井中或當套管發生一定變形時，都無法實施電纜橋塞座封施工作業。
為解決電纜橋塞座封施工過程中存在的問題，目前研究出一種新的橋塞座封施工工藝即橋塞硬連接座封工藝。該施工工藝是采用油管將以火藥燃燒為動力源的封隔器傳送到井下目的層，同時通過撞擊式點火器點燃動力火藥，火藥燃燒的氣體驅動封隔器即橋塞完成封堵功能，這種施工工藝也可稱為油管傳輸橋塞座封施工工藝。然而，實現橋塞硬連接座封施工工藝的首要問題是研究橋塞硬連接撞擊式點火器。
發明內容
本發明要解決的技術問題是針對實現橋塞硬連接座封施工工藝的非電點火問題，提供一種當橋塞和座封工具通過油管輸送到井下目的層時，能可靠引燃座封工具的火藥筒，確保橋塞完成封堵作用的撞擊式點火器。
為解決上述問題，本發明包括機械撞擊發火組件和火工品組件；所述的機械撞擊發火組件含有本體、擊針組件、密封件、帶有軸向傳火孔的傳火接頭、投棒；所述本體為筒狀體，其輸入端帶有與油管連接的外螺紋，輸出端帶有與傳火接頭連接的外螺紋，本體的中部設有2～3個徑向導通的排砂孔；所述擊針組件含有擊針、擊針套、承壓銷釘，擊針一端帶有端蓋，另一端帶有針尖，中部帶有銷釘孔和密封槽，擊針套外壁帶有密封槽和銷釘孔，擊針通過承壓銷釘固定在擊針套中；所述擊針套裝入所述本體的內孔中，所述傳火接頭與本體的輸出端連接，所述密封件均安裝在相應的密封槽中；所述投棒為一端帶有撞桿的桿狀體；所述火工品組件放置在所述擊針套中，其火帽與所述的擊針尖相鄰且對正。
根據本發明，在所述本體的輸入端與所述排砂孔之間的內孔中設有一段喉口。
根據本發明，所述的火工品組件包括火帽、點火帽、火藥柱，火帽和點火帽裝在點火管中，點火管和火藥柱裝在點火殼體中。
根據本發明，在常溫使用時，所述火藥柱選用黑火藥；在高溫使用時，所述火藥柱選用航空高能氣體推進劑，其主要化學成分為NH4ClO4。
本發明將與橋塞、座封工具和油管共同組成橋塞座封管串，當本發明隨橋塞座封管串下放到目的層效深度后，將投棒從井口擲向井內，當投棒沿油管下落并穿過本體吼口后，其撞桿撞擊擊針的端蓋，本實用機械撞擊發火組件中的承壓銷釘被剪斷，擊針和投棒同時向下運動，擊針的針尖刺穿火工品組件的火帽，火工品組件發火并點燃座封工具中的火藥筒，火藥筒燃燒產生的高溫高壓氣體推動座封工具，迫使橋塞同時受到上拉和下壓兩個力的作用，上下卡瓦與密封橡膠筒變形，緊緊的貼在套管壁上，使橋塞的上下不通，實現橋塞座封的目的。與使用電點火的橋塞座封施工工藝相比，采用本發明的橋塞硬連接座封施工工藝不僅省略了電纜和地面井口附近的電纜車、工程車，降低了生產成本，而且消除了有電產品的電危險因素，提高了橋塞座封的安全性和可靠性。
圖1是本發明撞擊式點火器的組成示意圖。
圖2是圖1所示撞擊式點火器中投棒的結構示意圖。
圖3是圖1所示撞擊式點火器中機械撞擊發火組件的本體結構示意圖。
圖4是圖3的F-F剖視圖。
圖5是圖1所示撞擊式點火器中機械撞擊發火組件的擊針結構示意圖。
圖6是所示撞擊式點火器中機械撞擊發火組件的擊針套結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖及優選實施例對本發明作進一步的詳述。
正如圖1所示，本發明包括機械撞擊發火組件和火上品組件兩部分。機械撞擊發火組件由本體1、擊針2、擊針套3、承壓銷釘4、傳火接頭7、投棒14和密封件12、13構成。擊針2位于擊針套3中并通過承壓銷釘4連接為一體，擊針套3裝在本體1的內孔中，傳火接頭7螺紋連接在本體1的輸出端，火工品組件放置在擊針套的內孔中，其火帽5與擊針相鄰且對正。承壓銷釘4可以選用銅材或不銹鋼材制作。傳火接頭7帶有一段直徑為9mm的中心傳火孔并采用40CrMnMo優質鋼材精加工而成。密封圈12、13選用丁晴橡膠或氟橡膠材料制作并放置在相應的密封槽中。
根據圖2所示，本發明優選實施例的投棒14是采用普通鋼材加工的棒狀體，投棒14一端設有圓錐形打撈頭，與打撈頭緊鄰的是一段直徑為20mm的喉口14A，投棒14的另一端設有直徑20mm、長度150～230mm的撞桿14b。
根據圖3、圖4所示，本發明優選實施例的本體1是機械件，由40Cr鋼材料制作。其與油管相連接的輸入端1B被加工成標準的油管扣。在本體1的中部開有3個40mm×60mm的方型排砂孔1F，在輸入端與排砂孔之間的內孔中設有排喉口1A，其直徑為25～35mm，長度為5～8mm。喉口1A的作用是將從井口下落的投棒14扶正，以保證投棒14能可靠地撞擊到擊針2上。排砂孔1F的作用是將油管內的泥砂、銹蝕等贓物排放到套管里，并落入油井底部，從而避免泥砂、銹蝕等贓物堵塞本體1的喉口1A，保證投棒14能撞擊到擊針2，使本發明可靠發火。
根據圖5、圖6所示，本發明優選實施例的擊針2和擊針套3采用機械加工成型工藝制造，其材料可選用T8、T10或者是40Cr鋼。擊針2的上端是直徑20～26mm的端蓋2A，便于接受投棒14的沖能，擊針2的下端是直徑2mm的針尖2D，便于刺穿火帽5使其發火。在擊針2和擊針套3的中部外壁上分別設有安裝密封圈12、13的兩個圓周密封槽2B、3A，而且還制有裝配承壓銷釘4且直徑為4～5mm的銷釘孔2C、3B。
本發明的優選實施例的火工品組件由火帽5、點火帽9、火藥柱8、點火管11和點火管殼體6構成。點火管殼體6的材料是金屬LY11或LY12硬鋁。火帽5的性能指標為耐溫200℃，48小時，100％發火能量為1.2Kg的重錘，落高為35mm。火藥柱8在常溫撞擊式點火器中選用黑火藥，在高溫撞擊式點火器中選用航空用高能氣體推進劑，其主要化學成分是NH4ClO4。常溫撞擊式點火器在不超過120℃的環境溫度下使用，高溫撞擊式點火器在不超過200℃的環境溫度下使用。
本發明優選實施例的作用過程為施工前，將本發明優選實施例的輸入端與油管相連接，輸出端即傳火接頭7的輸出端與橋塞座封工具相連接。施工時，將本發明優選實施例隨油管一起下入油井內，到達目的層后，從井口沿油管擲放投棒14，投棒14以自由落體向下運動，投棒14的撞桿14B經過本體1的喉口1A扶正，撞擊到擊針2的端蓋2A，剪斷承壓銷釘4，使擊針2向下運動，當擊針2的針尖2D撞擊火帽5，使火帽5發火點燃點火帽9，再引燃火藥柱8，火藥柱8燃燒火焰通過傳火接頭7的中心傳火孔，點燃座封工具中的火藥筒，火藥筒燃燒產生的高溫高壓氣體，推動座封工具完成橋塞座封作業。
權利要求
1.一種橋塞硬連接撞擊式點火器，包括火工品組件，其特征在于還包括機械撞擊發火組件，所述的機械撞擊發火組件含有本體[1]、擊針組件、密封件[12、13]、帶有軸向傳火孔的傳火接頭[7]、投棒[14]；所述本體[1]為筒狀體，其輸入端[1B]帶有與油管連接的外螺紋，輸出端帶有與傳火接頭[7]連接的外螺紋，本體[1]的中部設有2～3個徑向導通的排砂孔[1F]；所述擊針組件含有擊針[2]、擊針套[3]、承壓銷釘[4]，擊針[2]一端帶有端蓋[2A]，另一端帶有針尖[2D]，中部帶有銷釘孔[2C]和密封槽[2B]，擊針套[3]外壁帶有密封槽[3A]和銷釘孔[3B]，擊針[2]通過承壓銷釘[4]固定在擊針套[3]中；所述擊針套[3]裝入所述本體[1]的內孔中，所述傳火接頭[7]與本體[1]的輸出端連接，所述密封件[13、12]均安在相應的密封槽[2B、3A]中；所述投棒[14]為一端帶有撞桿[14b]的桿狀體；所述火工品組件放置在所述擊針套[3]中，其火帽[5]與所述的擊針尖[2D]相鄰且對正。
2.根據權利要求
1所述的橋塞硬連接撞擊式點火器，其特征在于在所述本體[1]的輸入端[1B]與所述排砂孔[1F]之間的內孔中設有一段喉口[1A]。
3.根據權利要求
1或2所述的橋塞硬連接撞擊式點火器，其特征在于所述的火工品組件包括火帽[5]、點火帽[9]、火藥柱[8]，火帽[5]和點火帽[9]裝在點火管[11]中，點火管[11]和火藥柱[8]裝在點火殼體[6]中。
4.根據權利要求
1或2所述的橋塞硬連接撞擊式點火器，其特征在于在常溫使用時，所述火藥柱[8]選用黑火藥；在高溫使用時，所述火藥柱[8]選用航空高能氣體推進劑，其主要化學成分為NH4ClO4。
專利摘要
本發明公開了一種橋塞硬連接撞擊式點火器，適用于油管傳輸式橋塞座封點火工藝。該點火器由含有投棒和擊針組件的機械撞擊發火組件和火工品組件構成，其輸入端與油管連接，輸出端與座封工具連接。進行橋塞座封施工時，本發明與座封工具及橋塞隨油管下放到目的層，并從井口沿油管向井內擲放投棒，由投棒撞擊擊針組件實現發火功能，同時點燃座封工具中的火藥筒并驅動橋塞實施封堵作業。采用本發明的橋塞硬連接座封工藝不僅保留了電纜橋塞座封工藝的優點，而且還克服了電纜橋塞座封工藝存在的遇阻、卡死、打結、纏死等諸多弊病，使橋塞在下井過程中不受到任何破壞并順利可靠座封，從而也降低了橋塞座封的施工成本。
文檔編號F42C7/02GKCN1932429SQ200610104705
公開日2007年3月21日 申請日期2006年10月9日
發明者王秀芝, 王靜, 惠嘉, 彭加斌, 劉小妮 申請人:中國兵器工業第二一三研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan