能量傳遞裝置的制造方法
【專利說明】能量傳遞裝置
[0001]相關(guān)申請
[0002]本申請要求2012年4月24日提交的美國臨時專利申請N0.61/637541的利益，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。
[0003]發(fā)明背景發(fā)明領(lǐng)域
[0004]本發(fā)明涉及一種能量傳遞裝置，其配置為把從第一火藥裝置的輸出釋放的能量傳到第二火藥裝置，以啟動第二火藥裝置的點(diǎn)火。能量傳遞裝置吸收由第一火藥裝置例如延時引信的輸出裝藥釋放的能量，并將至少一部分能量以可控的方式引向第二火藥裝置，以便有效地和可靠地促進(jìn)第二火藥裝置的點(diǎn)火。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)的說明
[0006]火藥裝置通常用于點(diǎn)燃或引爆各種工業(yè)應(yīng)用例如油井完井作業(yè)中的裝藥。延時引信是示例的火藥裝置，其可用于啟動用在爆破操作中的爆炸材料的引爆。延時引信通常在預(yù)定的延時增量中是可用的。然而，在某些應(yīng)用中，需要比單一延時引信所提供的延時長得多的延時。在這種情況下，爆破操作者可使多個引信以串聯(lián)的方式堆疊，期望來自一個引信的輸出裝藥將點(diǎn)燃下一個引信的起爆器或點(diǎn)火裝藥。
[0007]延時引信通常不以這種方式設(shè)計(jì)或配置使用。因此，在某些情況下，來自延時引信的輸出裝藥可能無法點(diǎn)燃相鄰的引信，從而導(dǎo)致不能引爆在爆破操作中使用的起爆藥。在井下作業(yè)的情況下，未能引爆起爆藥可能需要使包括起爆藥的工具回到洞里并安裝一串新的延時引信。拉管柱是一個昂貴和費(fèi)時的操作。由于其固有的危險(xiǎn)性，爆炸裝置的存在使這個操作更加復(fù)雜。
[0008]因此，在本領(lǐng)域中需要可靠地實(shí)現(xiàn)從一個延時引信到另一個延時引信的輸出能量的傳遞，以確保引信鏈中隨后的引信點(diǎn)燃。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供了解決這個問題的方法，通過提供一種能量傳遞裝置，其配置為傳遞從第一火藥裝置輸出到第二火藥裝置的能量，用于啟動第二火藥裝置的點(diǎn)火。在一個實(shí)施例中，能量傳遞裝置包括金屬主體，其具有前部和后部，前部配置為與第一火藥裝置相鄰放置，后部配置為與第二火藥裝置相鄰放置。金屬主體還包括穿過其延伸的軸向通道。通道包括第一段和第二段，第一段延伸穿過主體的前部，第二段延伸穿過主體的后部。主體的前部通過從第一火藥裝置輸出的能量是可變形的，使得通道第一段的直徑變窄，從而在所述通道中形成頸縮。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種能量傳遞裝置，配置為傳遞從第一火藥裝置輸出到第二火藥裝置的能量，用于啟動第二火藥裝置的點(diǎn)火。能量傳遞裝置包括:裝置外殼，包括延伸穿過其中的中心孔；和裝置插入件，由外殼支撐在孔中。外殼包括外殼前部和外殼后部。插入件包括插入件前部和插入件后部以及延伸穿過其中的軸向通道。外殼前部和插入件前部配置為與第一火藥裝置相鄰放置，以及外殼后部和插入件后部配置為與第二火藥裝置相鄰放置。插入件前部通過從第一火藥裝置輸出的能量是可變形的，從而在通道中形成頸縮。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，提供了一種用于在井下傳送火藥裝藥的工具。該工具包括延時引信和能量傳遞裝置。能量傳遞裝置包括:裝置外殼，其包括延伸穿過其中的中心孔；和裝置插入件，其包括延伸穿過其中的軸向通道。裝置外殼包括外殼前部和外殼后部。同樣地，裝置插入件也包括插入件前部和插入件后部。裝置插入件配置為在外殼孔中放置。插入件前部通過從第一火藥裝置輸出的能量是可變形的，從而在通道中形成頸縮。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例，提供了一種點(diǎn)燃井下火藥裝藥的方法。提供了第一火藥裝置、能量傳遞裝置和第二火藥裝置。能量傳遞裝置包括金屬主體，其具有前部、后部和延伸穿過其中的軸向通道。點(diǎn)燃第一火藥裝置以引爆輸出裝藥。將來自輸出裝藥的至少一部分能量通過軸向通道引向第二火藥裝置，從而點(diǎn)燃所述第二火藥裝置。
【附圖說明】
[0013]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的能量傳遞裝置的透視圖；
[0014]圖2是圖1的能量傳遞裝置的分解透視圖，示出了其兩部分結(jié)構(gòu)；
[0015]圖3是與延時引信一起用作井下工具的能量傳遞裝置的示意圖。
[0016]圖4是能量傳遞裝置插入件在其點(diǎn)火前的結(jié)構(gòu)的剖視圖；和
[0017]圖5是能量傳遞裝置插入件插入后的剖視圖，示出了插入件的變形和通道頸縮的形成。
【具體實(shí)施方式】
[0018]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，特別是附圖1和2，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的能量傳遞裝置10。裝置10是動力裝置，其配置為限制和轉(zhuǎn)換延時引信或類似裝置的起爆輸出，使得輸出適合于點(diǎn)燃另一延時引信或類似裝置，而不會損壞輸入和導(dǎo)致不能點(diǎn)燃。裝置10是兩件式結(jié)構(gòu)，包括裝置外殼12和裝置插入件14。外殼12包括金屬主體13，其包括:大體上為圓柱形的前部16，該前部配置為鄰近并面向火藥裝置放置，該火藥裝置供給向另一個火藥裝置傳遞的能量；和大體上為圓柱形的后部18，其配置為鄰近并面向接收所傳遞的能量的火藥裝置放置。在某些實(shí)施例中，前部16可具有比后部18更大的外徑。前部16的外表面包括螺紋20，其允許將外殼12固定在例如可用于井下爆破作業(yè)的工具中。主體13包括延伸穿過其中的軸向孔22，其尺寸為能夠接收裝置插入件14?？?2包括前段24和后段26，所述前段24通常具有比后段26更大的直徑，雖然不需要始終是這種情況。
[0019]裝置插入件14包括金屬部件28，其包括前部30和后部32。前部30配置為被接收在孔22的前段24中，后部32配置為被接收在孔22的后段24中。最好如圖4所示，插入件14還包括穿過其延伸的中心軸向通道34，其包括各自的前段和后段35，37。在某些實(shí)施例中，前段35呈現(xiàn)出小于段37的長度的長度。此外，段35的直徑小于段37的直徑。
[0020]如在下文中更詳細(xì)的討論，通道34作為導(dǎo)管將來自鄰近前部16和30放置的一個火藥裝置的輸出能量引向鄰近后部18和32放置的第二火藥裝置。裝置插入件14的前部30包括外切通道36，其配置為接收O形環(huán)38。O形環(huán)38提供了插入件14和外殼12之間的密封，并且還有助于使插入件14保持在裝置10的組件上的孔22內(nèi)。
[0021]插入件14的前部30通常具有比后部32更大的直徑，從而與孔22的大體上的結(jié)構(gòu)相符。前部30和后部32之間的連接處包括肩40，其鄰接相似配置的肩42，肩42限定外殼12的前部16和后部18之間的連接處。兩個肩40，42的接觸接合確保了插入件14和外殼12的適當(dāng)匹配。
[0022]在某些實(shí)施例中，外殼12和插入件14可以由各種金屬制造，包括不銹鋼，但每件可以單獨(dú)地選擇不同的不銹鋼合金。在一個具體實(shí)施例中，外殼12可包括17-4 (AMS 5643)不銹鋼，而插入件14可包括304或304L不銹鋼。在優(yōu)選的實(shí)施例中，插入件14包括硬度和抗拉強(qiáng)度值比形成外殼12的金屬低的金屬。如在下文中更詳細(xì)地解釋，由不同的材料制造外殼12和插入件14允許插入件14在第一火藥裝置點(diǎn)火時經(jīng)受變形，而外殼12抗變形，從而允許其重新使用。值得注意的是，同樣，裝置10本身不包括任何火藥材料。
[0023]盡管在此說明和描述的裝置10的實(shí)施例是兩件式結(jié)構(gòu)，但裝置10為單件式結(jié)構(gòu)也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，其包括單一的主體和中心軸向通道。這樣的單件裝置將保持外殼12的外部結(jié)構(gòu)和插入件14的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，即上文描述的通道34。
[0024]如圖3所示，能量傳遞裝置10可安裝在工具44之內(nèi)，例如用在井下爆破作業(yè)中的點(diǎn)火頭。因此，工具44可配置為連接至井下管柱或其他井下工具。工具44通常包括點(diǎn)火部分46，其包括配備有撞針50的點(diǎn)火頭48。點(diǎn)火部件46還包括布置在形成于點(diǎn)火部分的孔54內(nèi)的第一延時引信52。引信52通常包括起爆器56、一個或多個延時58和輸出裝藥60。在某些實(shí)施例中，輸出裝藥60可包括2，2^，4，f ,6,6'-六硝基芪(HNS-1I)。其他組成部分可存在于引信52內(nèi)，包括點(diǎn)火組合物62、點(diǎn)火裝藥64和傳遞裝藥66的一個或多個部分。點(diǎn)火部分46還包括內(nèi)螺紋端部區(qū)域68，配置為連接至工具傳遞部分72的外螺紋區(qū)域70。
[0025]能量傳輸裝置10被容納在區(qū)域70中。裝置10的螺紋20配置為與區(qū)域70的相應(yīng)螺紋74緊密配合，以確保裝置10裝在那里。裝置外殼12還可以包括一對槽76，其形成于前部16的表面，并配置為將在裝置10的安裝過程中使用的工具容納在部分70內(nèi)。將第二延時引信78容納在形成于傳遞部分72中的孔80中，并位于與裝置外殼12的后段18相鄰的位置。引信78可與引信52相同地構(gòu)造，或者它可以被不同地配置，例如具有更多或更少的延時58。在與能量傳遞裝置10相反的一端，傳遞部分72包括內(nèi)螺紋端部區(qū)域82，其在結(jié)構(gòu)上與端部區(qū)域68相似。如果還需要全部的延時，端部區(qū)域82配置為連接至附加的傳遞部分72?？商娲?，另一種類型的火藥裝藥可與端部區(qū)域82相連，例如用于爆破作業(yè)中的工作爆炸。
[0026]在工具44的操作中，根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何方法致動點(diǎn)火頭48，并導(dǎo)致使撞針50朝向延時引信52驅(qū)動。撞針50撞擊起爆器56從而點(diǎn)燃引信52。構(gòu)成引信52的火藥材料的燃燒連續(xù)通過輸出裝藥60。輸出裝藥60的爆炸釋放熱量、氣體和/或固體微粒，它們被朝向能量傳遞裝置引導(dǎo)，具體地為前部16和30的相應(yīng)表面。由輸出裝藥60產(chǎn)生的熱氣通過通道前段35引導(dǎo)，并經(jīng)由通道后段37離開裝置10。如上所述，構(gòu)成裝置插入件14的材料由于輸出裝藥60釋放的熱量和氣體而容易變形，而構(gòu)成外殼12的材料更能抵抗由引信52的輸出導(dǎo)致的變形。因此，當(dāng)輸出裝藥60發(fā)生爆