[发明专利]可显示启动信号的压力激发式起爆装置

说明书

技术领域

本发明属于石油、天然气的开采作业领域，主要涉及油管传输加压起爆射孔作业使用的压力起爆装置。

技术背景

油气井射孔用的压力起爆器，其击发能量来自于液流体所产生的压力。这种液流体压力由两部分构成：一是井下液体本身受到的地球引力；二是人为地由井口施加的气体压力或液体压力。压力起爆器的作用原理是：起爆器随射孔管串通过油管下入到目的层，压力起爆器首先经受到井筒内液体压力的作用，并保持安全状态(不发火)；经过校深调整管串后，从地面井口处开始向井内加压，通过液流体将施加的压力传递到起爆器的承压销钉上，当井内的液体压力与井口外加压力之和大于其承压销钉的剪切阈值时，承压销钉被剪断，使击针运动并撞击爆炸组件发火，完成起爆功能。一般将剪断承压销钉的启动信号作为压力起爆的发火信号。承压销钉的剪断压力为压力激发式射孔的起爆压力，承压销钉剪断瞬间的时间为压力激发式射孔的起爆时间。

在地面加压起爆施工中，要求压力起爆器的承压销钉被剪断时，立即停止加压(即关闭加压泵)，以保证井口设备的安全，最大限度的实现负压射孔。因此，从地面井口判断压力起爆器中的承压销钉是否被剪断也就成为施工操作中的一个重要环节。理论上讲，利用地面井口安装的压力表可以判断承压销钉的状态，因为在加压过程中，井内的压力呈上升趋势，这种压力变化被放置在套管或油管内的压力探头所感知，并通过井口压力表头的表针来指示。当承压销钉被剪断后，承压活塞向下运动，套管或油管内的压力就会下降，这时压力探头会将这种压力下降的变化传递到压力表头，压力表头的表针就会产生回摆，通过观察表针的回摆来判断压力起爆器的承压销钉是否被剪断。但在实际作业中，由于地面井口加压泵的大压力跳动和强噪音干扰，且压力起爆器的活塞直径和运动行程过小，导致压力传感器传递的压力降峰值太小，压力表的表针无回摆或回摆难以观察，因而在绝大多数施工中根本得不到压力传感器的压力降数据，操作人员也看不见压力表的表针变化。

以往，为了保证起爆器可靠发火，只能凭操作人员的经验，一般规定井口加压值等于承压销钉理论剪切值加上一个可靠剪断系数，当压力表达到规定值时，就关闭加压泵车。可这样的做法又会导致两种现象：一种现象是还未加压到规定值时，压力起爆器就已经发火，地面井口操作人员也未听到射孔枪的爆炸声，继续加压到规定值时才停止加压，导致一些设备的损坏；第二种现象是加压到规定值后关闭了加压泵车，而压力起爆器的承压销钉确没有剪断，操作人员进行后续作业后再返工，造成经济和时间上的浪费。

另外，如果得不到起爆器的发火信号，就无法确定起始点，也就不能准确判定压力起爆过程的起爆压力和起爆时间。而起爆时间是压力激发式射孔管串中延期装置点火延期时间的起始点；起爆压力是评价射孔安全性和起爆可靠性的重要参数。如果没有这些准确的起爆压力和起爆时间，那么射孔新技术的推广，以及质量事故分析会存在许多困难。正是这些问题，影响了压力起爆器的使用效果，也制约了很多新技术的发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对加压起爆施工过程中，在地面井口很难准确判断压力起爆器承压销钉是否被剪断的问题，提供一种可显示启动信号的压力激发式起爆装置，具体地说，该装置可以放大承压销钉被剪断时的压力降峰值，使得压力表的表针产生大幅度回摆，而且可以通过地面井口压力表明显反映出其承压销钉被剪断的时刻点。

为解决上述技术问题，本发明给出的可显示启动信号的压力激发式起爆装置包括压力泄放组件、压力起爆器；所述的压力泄放组件含有泄压腔、缓冲沉砂筒、泄压阀、缓冲防砂筒、若干密封圈，所述泄压腔为筒状体且筒体两头均带有密封面；所述泄压阀含有泄压阀本体、活塞、活塞套筒、第一承压销钉，泄压阀本体为筒状体，其内外壁上均设有密封槽，活塞和活塞套筒上均设有相互对应的销钉孔，所述第一销钉的剪切值等于射孔作业层的液柱压力与地面井口的外加压力之和，活塞通过所述第一承压销钉固连在活塞筒内且通过第一密封圈密封，活塞套筒位于泄压阀本体内且两者之间通过第二密封圈密封，所述缓冲沉砂筒和所述缓冲防砂筒分别固连在所述泄压阀本体的两端；所述泄压腔的两端分别与所述泄压阀本体、所述压力起爆器的本体固连，且两个连接端口分别通过第三、第四密封圈密封；在所述压力起爆器中，连接起爆器活塞和起爆器活塞套筒的第二承压销钉的剪切值小于或等于射孔作业层的液柱压力。