CN117425762A - 用于电点火动力装药的顶部连接件 - Google Patents

Abstract

一种顶部连接件和接箍，其在射孔枪与动力装药之间提供可靠的电连接，用于射孔枪串中更可靠地电点燃动力装药。示例性实施例可以包括：电顶部连接器组件，其包括壳体，壳体具有第一端和带有远侧突起的第二端，该远侧突起具有适于接收动力装药的中空开口和用于锁定到动力装药的端部的至少一个锁定机构，其中，第一端适于联接到射孔枪，并且第二端适于联接到安装工具，并且远侧突起适于扭转并锁定到动力装药；接触组件，其包括接触壳体，该接触壳体具有设置在其中并与接触壳体绝缘的接触杆；保持螺母，包含馈通接触销，该馈通接触销可滑动地设置在保持螺母内并且利用弹簧电联接到接触杆。

Description

用于电点火动力装药的顶部连接件

相关申请的交叉引用

本申请要求2021年6月2日提交的美国临时申请No.63/196,019的优先权。

背景技术

通常，当完成用于从地下储层生产流体、矿物或气体的地下井时，作为钻井、勘探和完井过程的一部分，将若干类型的管形件放置在井下。这些管形件可以包括套管、导管、管道、药型罩(liner)和通过各种类型的管形件向井下输送的装置。每个井都是唯一的，因此，出于多种目的，可以将不同管形件的组合放入到井中。

地表下或地下井穿过一个或多个地层。地层是包含一种或多种成分的岩石或地层的主体。地层被视为连续体。在地层中可能存在烃类沉积物。通常，将从地面位置钻出钻井孔(wellbore)，从而将孔放置到所关注的地层中。完井设备将被放入适当位置，包括套管、导管和其它需要的井下设备。用射孔枪对套管和地层进行射孔是本领域中公知的用于从钻井孔获取地层中的烃类沉积物的方法。

使用聚能装药(shaped charge)对地层进行爆炸性射孔是用于完成油井的公知方法。聚能装药是一种装置的技术术语，当其引爆时会产生聚焦输出、高能量输出和/或高速射流。这部分地通过炸药的几何形状结合相邻的药型罩来实现。通常，聚能装药包括金属外壳，该金属外壳包含具有凹形形状的爆炸材料，其内表面具有薄的金属药型罩。药型罩使用许多材料；一些较常见的金属包括黄铜、铜、钨和铅。当炸药引爆时，药型罩金属被压缩成能够穿透金属、混凝土和岩石的过热、超高压射流。射孔装药通常成组使用。这些射孔装药组通常在称为射孔枪的组件中保持在一起。射孔枪有许多款式，例如脱模枪、弹座式射孔枪、孔塞枪和消耗性的空心载体枪。

射孔装药通常由在每个装药盒的顶点处的起爆孔附近的导爆索引爆。通常，导爆索终止于射孔枪的末端附近。在这种布置中，在射孔枪一端的引爆器可以引爆枪中的所有射孔装药，并继续将弹道转移到枪的另一端。以这种方式，许多射孔枪可以端对端地连接，用单个引爆器引爆所有射孔枪。

导爆索通常由通过点火头触发的引爆器引爆。可以以多种方式致动点火头，包括但不限于电子、液压和机械方式。

消耗性的空心载体射孔枪通常由标准尺寸的钢管制成，其阴螺纹端部在每一端具有内螺纹/阴螺纹。具有阳/外螺纹的阳螺纹端适配器(adapter)或接箍(sub)在枪的一端或两端都带有螺纹。这些接箍可以将射孔枪连接在一起，将射孔枪连接到其它工具，例如安装工具和接箍定位器，并且将点火头连接到射孔枪。接箍通常装有电子、机械或弹道部件，用于启动或以其它方式控制射孔枪和其它部件。

射孔枪通常具有圆柱形枪体和装填装药的装药管或装载管。枪体通常由金属构成并且为圆柱形。装药管可以形成为管、条或链。装药管将包含被称为装药孔的切口，以容纳聚能装药。

通常优选的是减小要引入钻井孔中的任何工具的总长度。除了其它潜在的益处之外，减小的工具长度也减小了在压力下将工具引入钻井孔中所需的润滑器的长度。另外，为了适应高度偏斜的井或水平井中的转弯，也需要减小工具长度。通常还优选减少必须在井场执行的工具组装，因为井场通常是恶劣的环境，对现场工人产生许多干扰和要求。

电引爆器通常用于石油和天然气工业中，用于在井下引爆不同的高能装置。最通常地，使用50欧姆电阻器引爆器。其它引爆器和电子开关配置是常见的。

由于易于组装、提高效率和减少人为误差，模块化或“即插即用”射孔枪系统近年来变得越来越流行。大多数现有的即插即用系统或者(1)使用有线开关和/或雷管，或者(2)需要容纳雷管、开关、电触点和可能的压力舱壁的引爆“弹药筒”。有线连接的开关/雷管的选项是不太理想的，因为枪的组装者必须进行导线连接，这容易出现人为错误。引爆弹药筒的选项是不太理想的，因为引爆弹药筒可能是与标准雷管相比更大的爆炸装置，因此在用户设备处占用了额外的弹仓空间。

发明内容

示例性实施例可以包括一种电顶部(top)连接器组件，其包括：壳体，壳体具有第一端和带有远侧突起的第二端，远侧突起具有适于接收动力装药(power charge)的中空开口和用于锁定到动力装药端部的至少一个锁定机构，其中第一端适于联接到射孔枪，第二端适于联接到安装工具，远侧突起适于扭转并锁定到动力装药；接触组件，接触组件包括接触壳体，接触壳体具有设置在其中并与接触壳体绝缘的接触杆；保持螺母，保持螺母包含馈通接触销，馈通接触销可滑动地设置在保持螺母内并利用弹簧电联接到接触杆。

示例性实施例的变型可以包括第一端是阴螺纹端，适于联接到射孔枪的阳螺纹端。第二端可以是阳螺纹端，适于联接到安装工具的阴螺纹端。它可以包括将接触杆支撑在接触壳体内的第一绝缘垫圈。它可以包括将接触杆支撑在接触壳体内的第二绝缘垫圈。接触壳体可以接地。接触杆可以提供用于信号的电通信。锁定机构可以是j形锁定切口。

示例性实施例可以包括一种射孔枪系统，其包括：具有第一端的第一射孔枪；电顶部连接器组件，其进一步包括：壳体，其具有第一端并且联接到第一射孔枪的第一端；具有远侧突起的第二端，远侧突起具有适于接收动力装药的中空开口和用于锁定到动力装药的端部的至少一个锁定机构，其中第一端适于联接到射孔枪，并且第二端适于联接到安装工具，并且远侧突起适于扭转和锁定到动力装药；接触组件，其包括接触壳体，接触壳体具有设置在其中并且与接触壳体绝缘的接触杆；保持器螺母，其包含馈通接触销，馈通接触销可滑动地设置在保持器螺母内并且利用弹簧电联接到接触杆；安装工具，其具有联接到电顶部连接器组件的第二端的第一端；动力装药，其具有第一端，设置在安装工具内并且联接到电顶部连接器组件的远侧突起。

示例性实施例的变型可以包括第一端部是阴螺纹端，适于联接到射孔枪的阳螺纹端。第二端部可以是阳螺纹端，适于联接到安装工具的阴螺纹端。它可以包括在接触壳体内支撑接触杆的第一绝缘垫圈。它可以包括在接触壳体内支撑接触杆的第二绝缘垫圈。它可以包括在接触杆和接触壳体之间的绝缘体。接触壳体可以接地。接触杆可以为安装工具和第一射孔枪之间的信号提供电通信。至少一个锁定机构可以是j形锁定切口。至少一个锁定机构可以是适于接合动力装药的切口。

附图说明

为了彻底理解本发明，结合附图参考以下优选实施例的详细描述，其中在附图的若干图中，附图标记始终表示相同或类似的元件。简要地说：

图1示出了电顶部连接器组件的横截面；

图2示出了电顶部连接器组件的装配图；

图3示出了电顶部连接器组件的装配图，其中接箍将射孔枪连接到动力装药；

图4示出了电顶部连接器组件的装配图，其中接箍将射孔枪连接到动力装药；

图5示出了电顶部连接器组件的装配图，其中接箍将射孔枪连接到动力装药。

具体实施方式

在以下描述中，为了简洁、清楚和示例，使用了某些术语。其中并不意味着不必要的限制，并且这些术语仅用于描述性目的，并且旨在被广泛地解释。本文描述的不同装置、系统和方法步骤可以单独使用或与其它装置、系统和方法步骤组合使用。可以预期，在所附权利要求的范围内，各种等价物、替换物和修改都是可能的。

诸如扩爆器的术语可以包括容纳有卷曲到导爆索的端部上的次高能炸药的小金属管。该炸药组件被设计成在射孔枪或其它爆炸装置之间提供可靠的爆炸传递，并且通常用作辅助炸药以确保爆炸。

导爆索是一种包含套在柔性外壳中的高能炸药的索，其用于将雷管连接到主高能炸药，例如聚能装药。这提供了一种可以用于同时引爆多个聚能装药的非常快速的引爆序列。

雷管或引爆装置可以包括含有主高能炸药材料的装置，用于引爆炸药序列，包括一个或多个聚能装药。两种常见类型可包括电雷管和撞击雷管。雷管可以被称为引爆器。电雷管具有引信材料，当施加高电压以引爆主高能炸药时，这种材料会燃烧。撞击雷管在由撞针致动的密封容器中包含磨料颗粒和主高能炸药。撞针的冲击足以启动弹道序列，其随后传递到导爆索。

引爆器可以用于启动射孔枪、切割器、安装工具或其它井下能量装置。例如，切割器用于利用聚焦能量切割管件。安装工具是使用烟火来产生气体以在井下工具中执行工作。任何使用引爆器的井下装置可以适用于本文所公开的模块化引爆器组件。

图1中示出了一示例性实施例，其包括接箍10，接箍10包含设置在中空孔内的接触组件11。接触组件11包括接触壳体18，接触壳体18包含设置在接触保持件12内的馈通接触销13。接触保持件12设置在保持螺母15内。保持螺母15通过绝缘垫圈16与接触壳体18绝缘。接触杆17设置在接触壳体18内，并通过绝缘垫圈16、19与接触壳体18电绝缘。接触杆17通过弹簧14电联接至馈通接触销13。接箍10包括阴螺纹端20和阳螺纹端21。阳螺纹端21的远端包括具有一个或多个锁定机构22的连接器端24。在该示例中，所公开的锁定机构是具有凸片(tab)44的j形锁定切口44，用于紧固销。图2中以分解的组装图示出了接触组件11的示例性实施例。

图3中示出了组件的示例性实施例。具有阳螺纹端41的射孔枪40联接至接箍10的阴螺纹端20。接触组件11设置在接箍10内。接箍10包括阳螺纹端21，该阳螺纹端21具有带有锁定机构22的远端连接器端24，在该示例中，锁定机构是j形锁定连接器。锁定机构22适于与位于动力装药30上的销32接合。动力装药30包括连接器端31，该连接器端31具有地线弹簧34和穿线弹簧33。连接器端31电联接至接触组件11。动力装药30设置在安装工具42中。安装工具42具有与阳螺纹端21接合的阴螺纹端43。接触组件11提供射孔枪40与安装工具42之间的电联接。

图4和图5中示出了锁定机构细节的示例性实施例。接箍10具有阳螺纹端部21和具有锁定机构22的远端连接器端24。销32首先在轴向运动中接合锁定机构22以初步接合销32，然后顺时针旋转销以进一步接合经过锁定凸片44的销。这将动力装药30固定至接箍10。这还将穿线弹簧33和地线弹簧34定位在连接器端部31上以与位于接箍10内的接触组件11接合。

尽管已经根据详细阐述的实施例描述了示例性实施例，但是应当理解，这仅仅是说明性的，并且示例性实施例不必限制于此。例如，诸如上部和下部或顶部和底部的术语可以分别由井上和井下代替。顶部和底部可以分别是左和右。井上和井下可以在图中分别示出为左和右，或者分别示出为顶部和底部。通常，井下工具最初以垂直方向进入钻井孔，但是由于一些钻井孔最终水平，工具的方向可能改变。在这种情况下，井下、下部或底部通常是工具串中的部件，其在称为井上、上部或顶部的部件之前进入钻井孔。第一壳体和第二壳体可以分别是顶部壳体和底部壳体。在例如本文所述的枪串中，第一枪可以是井上枪或井下枪，与第二枪相同，并且井上或井下参考可以互换，因为它们仅用于描述各种部件的位置关系。诸如钻井孔、钻孔、井、孔、油井和其它替代术语可以同义地使用。诸如工具串、工具、射孔枪串、枪串或井下工具等术语以及其他替代术语可以同义地使用。鉴于本公开，替代实施例和操作技术对于本领域普通技术人员将变得显然。因此，在不脱离所要求保护的发明的精神的情况下，可以对本发明进行修改。

Claims (20)

1.一种电顶部连接器组件，包括：

壳体，所述壳体具有第一端和带有远侧突起的第二端，所述远侧突起具有适于接收动力装药的中空开口和用于锁定到动力装药端部的至少一个锁定机构，其中所述第一端适于联接到射孔枪，所述第二端适于联接到安装工具，所述远侧突起适于扭转并锁定到动力装药；

接触组件，所述接触组件包括接触壳体，所述接触壳体具有设置在其中并与所述接触壳体绝缘的接触杆；

保持螺母，所述保持螺母包含馈通接触销，所述馈通接触销可滑动地设置在所述保持螺母内并利用弹簧电联接到所述接触杆。

2.根据权利要求1所述的电顶部连接器组件，其中，所述第一端是阴螺纹端，适于联接到射孔枪的阳螺纹端。

3.根据权利要求1所述的电顶部连接器组件，其中，所述第二端是阳螺纹端，适于联接到安装工具的阴螺纹端。

4.根据权利要求1所述的电顶部连接器组件，还包括将所述接触杆支撑在所述接触壳体内的第一绝缘垫圈。

5.根据权利要求4所述的电顶部连接器组件，还包括将所述接触杆支撑在所述接触壳体内的第二绝缘垫圈。

6.根据权利要求1所述的电顶部连接器组件，还包括在所述接触杆和所述接触壳体之间的绝缘体。

7.根据权利要求1所述的电顶部连接器组件，其中，所述接触壳体接地。

8.根据权利要求1所述的电顶部连接器组件，其中，所述接触杆提供用于信号的电通信。

9.根据权利要求1所述的电顶部连接器组件，其中，所述至少一个锁定机构是j形锁定切口。

10.根据权利要求1所述的电顶部连接器组件，其中，所述至少一个锁定机构是适于接合动力装药的切口。

11.一种射孔枪系统，包括：

具有第一端的第一射孔枪；

电顶部连接器组件，所述电顶部连接器组件还包括：

壳体，所述壳体具有第一端并联接到所述第一射孔枪的第一端，以及带有远侧突起的第二端，所述远侧突起具有适于接收动力装药的中空开口和用于锁定到动力装药的端部的至少一个锁定机构，其中，所述第一端适于联接到射孔枪，所述第二端适于联接到安装工具，所述远侧突起适于扭转并锁定到动力装药；

接触组件，所述接触组件包括接触壳体，所述接触壳体具有设置在其中并与所述接触壳体绝缘的接触杆；和

保持螺母，所述保持螺母包含馈通接触销，所述馈通接触销可滑动地设置在所述保持螺母内并利用弹簧电联接到所述接触杆；和

安装工具，所述安装工具具有联接到所述电顶部连接器组件的第二端的第一端；

动力装药，所述动力装药具有第一端，所述动力装药设置在所述安装工具内，并联接到所述电顶部连接器组件的远侧突起。

12.根据权利要求11所述的电顶部连接器组件，其中，所述第一端是阴螺纹端，适于联接到所述射孔枪的阳螺纹端。

13.根据权利要求11所述的电顶部连接器组件，其中，所述第二端是阳螺纹端适于联接到所述安装工具的阴螺纹端。

14.根据权利要求11所述的电顶部连接器组件，还包括将所述接触杆支撑在所述接触壳体内的第一绝缘垫圈。

15.根据权利要求14所述的电顶部连接器组件，还包括将所述接触杆支撑在所述接触壳体内的第二绝缘垫圈。

16.根据权利要求11所述的电顶部连接器组件，还包括在所述接触杆和所述接触壳体之间的绝缘体。

17.根据权利要求11所述的电顶部连接器组件，其中，所述接触壳体接地。

18.根据权利要求11所述的电顶部连接器组件，其中，所述接触杆提供用于在所述安装工具和所述第一射孔枪之间的信号的电通信。

19.根据权利要求11所述的电顶部连接器组件，其中，所述至少一个锁定机构是j形锁定切口。

20.根据权利要求11所述的电顶部连接器组件，其中，所述至少一个锁定机构是适于接合动力装药的切口。