一种油气井用防沉砂定方位撞击起爆装置技术领域
本实用新型涉及一种油气井完井领域的定方位射孔起爆装置，具体涉及一种可以
实现内部定向测量且起爆装置与以下连接的射孔枪内弹架自旋转的撞击起爆装置，同
时具有防沉砂的功能。
背景技术
随着油气资源的勘探开发，油气储层的开采伴随着精细化射孔工艺的提出，决定
了油管输送射孔工艺技术需要不断革新与工艺提升。射孔工艺的发展提升，主要基于
油气资源储层的地质结构，油气资源储层存在各种应力，比如压应力、褶皱应力、错
位应力等。地层被施加的各种应力矢量之和即为它的最大应力，也称主应力，地层主
应力具有方向性。进行射孔作业时，射孔弹射向地层主应力方向时穿深将比其他方向
要大得多。而且，沿主应力方向射孔，射流更容易破碎储层的岩体，改善孔眼周围的
渗透性，能提高采油通道的流通性，获得较高的产能。这种技术称之为定方位射孔技
术。
一种油气井用防沉砂定方位撞击起爆装置正是实现定方位领域射孔工艺的器材。
通过定方位射孔的方法，射开油气储层的主应力方向，提高产能。对于定方位撞击起
爆射孔方式中，以前的定方位射孔起爆装置(该产品已申请专利：用于油气井完井的
内定向自旋转撞击起爆装置201420546790.9)，外筒是密闭的结构，在投棒下落撞击
时，起爆装置内部沉积了大量的赃物砂屑，存在沉砂的隐患，严重影响撞击起爆。
一种油气井用防沉砂定方位撞击起爆装置的提出，主要是为了解决以往定方位射
孔中存在的沉砂影响撞击起爆的功能。所以该产品在压力条件下开孔，构成排砂孔道
的结构，提高了该起爆装置的防沉砂的效果。
在提出该专利之前，西安物华巨能公司对于定方位射孔技术同时已经申请如下系
列专利：
一种内定向定方位定射角多级脉冲增效射孔器201510358026.8
一种外定向定方位定射角多级脉冲增效射孔器201510359655.2
一种方位可测量的内定向定方位定射角射孔装置201510349930.2
一种方位可测量的射孔装置201520435180.6
外定向多级脉冲增效射孔器201520448392.8
外定向多级脉冲增效射孔器201520445342.4
发明内容
本实用新型解决的技术问题是针对目前现有的内定向定方位撞击起爆装置中，解
决防沉砂，避免投棒撞击受沉砂的影响，造成射孔失败的问题。
本实用新型的技术方案是：包括上本体1、下本体9和自旋转撞击起爆组件，还包
括方位键2、滑筒4、定位环5、剪切销6、支撑轴承7和止退环8；上本体1和下本体9之
间螺纹连接，且下本体9外壁对称开有通孔；滑筒4通过定位环5和剪切销6限位固定在
上本体1与下本体9组成的腔体内，自旋转撞击起爆组件3贯穿上本体1和下本体9构成的
腔体内，并通过滑筒4上的支撑轴承7在腔体内实现轴向转动；滑筒4上设有止退环8，
保证滑筒4仅能沿其轴线方向向上运动；自旋转撞击起爆组件3上端设有方位键2，施工
人员投入陀螺仪至方位键2的位置；自旋转撞击起爆组件3下端开有弹架固定孔，且方
位键2的轴线和弹架固定孔的轴线方向相互平行，与旋转撞击起爆组件3所在轴线相互
垂直；上本体1与油管相连接，自旋转撞击起爆组件3下端与射孔枪连接。
发明效果
本实用新型的技术效果在于：
(一)提出了在定方位撞击起爆装置中，设计了在可调压力条件下，实现下本体
的开孔,增加防沉砂的功能。
(二)提出了在定方位撞击起爆装置中，通过方位键可以进行射孔方位的测量。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图
图2为本实用新型中自旋转撞击起爆组件结构示意图
附图标记说明：1-上本体；2-方位键；3-自旋转撞击起爆组件；4-滑筒；5-定位
环；6-剪切销；7-支撑轴承；8-止退环；9-下本体。
其中3-1为导向套；3-2为撞击起爆装置；3-3为起爆器；3-4为定向连接管；3-5
为连接由壬；3-6为固定轴承1；3-7为连枪接头；3-8为定位盘；3-9为固定轴承2。
具体实施方式
下面结合具体实施实例，对本实用新型技术方案进一步说明。
1.参见图1—图2，该起爆装置由上本体1，方位键2，自旋转撞击起爆组件3，滑
筒4，定位环5，剪切销6，支撑轴承7，止退环8，下本体9，弹架固定孔10组成。该起
爆装置可以实现定方位射孔枪串通过上端内部的方位键进行方位测量。该起爆装置在
可调压力条件下开孔，实现撞击起爆中的防沉砂功能。所述上本体1实现上端连接油管，
下端连接下本体9，实现定方位射孔枪串的连接，上本体1内部同时实现固定支撑滑筒4。
所述方位键2放置在自旋转撞击起爆组件3上端内部，通过陀螺仪进行方位测量，确定
连接的射孔枪内弹架的方位。所述自旋转撞击起爆组件3上端外部固定支撑轴承7，实
现自由旋转，同时下端与射孔枪连接，实现撞击起爆射孔枪的功能，所述的滑筒4，通
过定位环5限位固定在上本体1与下本体9内，滑筒4内部支撑自旋转撞击起爆组件3，滑
筒4在可调压力条件下可向上滑动，实现下本体9的开孔。所述的定位环5，限位固定滑
筒4，通过剪切销6的数量进行开孔压力调节，可实现2MPa至70MPa内的压力条件下开
孔。止退环8固定在滑筒4上，在滑筒向上滑动的动作完成后，止退环8膨胀支撑在下本
体9的端面，防止滑筒4倒退向下滑动。所述自旋转撞击起爆组件3在滑筒4内部可实现
自由转动，同时保证方位键2与弹架定位孔10保持固定的方向，实现定方位射孔。所述
起爆装置在可调压力条件下下本体9可以开孔，实现防沉砂的功能。该起爆装置由上本
体1，方位键2，自旋转撞击起爆组件3，滑筒4，定位环5，剪切销6，支撑轴承7，止退
环8，下本体9，弹架固定孔10等组成。上本体1与下本体9连接在一起，下本体9与自旋
转撞击起爆组件3通过螺纹连接在一起，滑筒4通过定位环5限位固定在上本体1与下本
体9内，滑筒4内部通过支撑轴承支撑自旋转撞击起爆组件3，滑筒4在可调压力条件下
可向上滑动，实现下本体9的开孔。定位环5与剪切销6装配在滑筒4上，实现限位与压
力可调。止退环8固定在滑筒4上，实现防止滑筒4向下运动。在下本体9开孔后，实现
排砂的功能。上本体1与下本体9连接在一起，下本体9与自旋转撞击起爆组件3通过螺
纹连接在一起，滑筒4通过定位环5限位固定在上本体1与下本体9内，滑筒4内部通过支
撑轴承支撑自旋转撞击起爆组件3，滑筒4在可调压力条件下可向上滑动，实现下本体9
的开孔。定位环5与剪切销6装配在滑筒4上，实现限位与压力可调。止退环8固定在滑
筒4上，实现防止滑筒4向下运动。在下本体9开孔后，实现排砂的功能。
如图2所示，所述自旋转撞击起爆组件3与已申请的专利：用于油气井完井的内
定向自旋转撞击起爆装置201420546790.9中的结构相同，包括导向套3-1、撞击起爆
装置3-2、起爆器3-3、定向连接管3-4、连接由壬3-5、固定轴承13-6、连枪接头3-7、
定位盘3-8、固定轴承2导向套3-1是撞击起爆装置3-2的上端部分，起爆器3-3放
置于撞击起爆装置3-2的下端内部，同时撞击起爆装置3-2下端连接定向连接管3-4，
导向套3-1外部上端放置于上本体1，定向连接管3-4再通过连接由任3-5与连枪接
头3-7连接，偏重弹架在连枪接头3-7与枪尾内固定轴承2的支撑下自由旋转，定位
盘3-8固定在定向连接管3-4内部，通过定位键方式与定向连接管3-4以及导向套3-1
上的方位键保持同一轴向方向，以上装配组件放置在滑筒4内部，通过各轴承扶正支
撑。
油气井用防沉砂定方位撞击起爆装置，其中上本体1上端连接油田使用的油管，在
使用的条件下，定方位射孔枪串下到预定深度，射孔枪串内的弹架由于偏重弹架的重
力作用，自动旋转保证射孔弹射孔方向与地层主应力方向一致，在射孔方位确定以后，
由于自旋转撞击起爆组件3的方位键与射孔枪串内的弹架保持同一方向，同时是随着弹
架一起旋转，保证了弹架偏转的角度就是方位键2偏转的角度。为了确定定方位射孔的
射流方向是否按照预定的方位进行射孔，通过油管内下入陀螺仪，陀螺仪下入到方位
键1位置，其定位键槽自动与方位键2配对连接，从而在地面实现弹架偏转角度的测量，
确定射孔弹射流方向是预定的方位射孔。
油气井用防沉砂定方位撞击起爆装置，在输送到预定射孔位置后，根据施工
工艺要求确定的开孔压力，在油管内加压达到压力后，实现滑筒4向上滑动，下本体9
完成开孔，油管内的沉砂通过开孔的孔道排出，有利于后续的投棒下落，撞击起爆装
置在投棒作用下，实现起爆射孔。