聚能加热技术（精选3篇）
聚能加热技术 篇1
1 概述
该技术在国内的应用始于近两年, 但在现场的应用中, 优势明显, 效果较好。连续管具有带压作业、准确定位、建立新循环通道及自身油管推力等无法比拟的优势;聚能切割技术产生的瞬间局部超高速金属流、高温和高压极易将油套管和钻杆切断。连续管聚能切割技术是将连续油管自身的优势和聚能切割技术集于一体, 尤其是在大斜度井和水平井方面的应用, 实用性突出[1]。
本文结合该技术的现场应用, 阐述该技术存在的问题和风险及解决问题的思路。
2 存在的问题
2.1 油管遇卡
在玉门油田鸭西片区现场应用时, 聚能切割产生的巨大能量将连续油管卡在钻杆中。通过计算, 连续油管卡点位于炸点附近。最后通过现场分析, 采取割断连续管, 试拉转钻杆, 最终将连续管和钻杆取出。
连续管卡点计算公式:
式中, L—卡点井深, f t;S t r—伸长量, in;S—连续管壁横截面积, in.^2;F—连续管上拉力, lb。注:次公式只适合无变径连续管。
2.2 工具串落井
在聚能切割作业中, 油管和工具串连接接头为内插式接头, 虽抗拉强度大, 但三个油管压槽较深使其成了薄弱点, 在巨大冲击力下, 易被震断, 导致工具串落井, 造成事故和损失。
2.3 减震装置
目前聚能切割作业中, 减震措施是一根或两根减震杆, 没有为此专门设计的减震装置。当聚能爆炸后, 减震杆无法很好的降低冲击力所造成的轴向及径向的震击力, 对油管和工具串造成很大的损坏, 易发生新事故。
3 技术改进
针对连续管聚能切割作业中出现的以上问题, 技术人员对目前技术提出了建议和思路。通过减震和定向爆破技术降低冲击力对工具和油管的影响;改换酒窝式油管接头, 利用焊接方式加固连接处;在油管处加脱手工具, 一旦油管遇卡可在上部进行脱手, 避免造成更大的事故, 减少作业风险。这些技术能够保证了工具和油管的安全, 降低作业风险和成本。
3.1 减震和定向爆破
地面人员在聚能切割后的几秒钟间就可以感受到冲击波产生的震动, 这样的冲击波对下部工具串将产生很大的破坏, 而利用现有的机械式减震装置是无法在如此短时间内达到减震目的。技术人员提出聚能切割断脱工具和定向爆破思路, 既在聚能切割药桶上部加断脱工具, 在聚能产生后, 此工具也随之断掉从而达到降低向上冲击波的破坏;根据定向爆破原理[2]对药桶进行改进, 使其少的产生向上的冲击波。
3.2 油管接头
目前连续管的工具接头有三种:外卡瓦式、内插式和凹座式。
(1) 外卡瓦式接头是利用卡瓦作用于连续管的外壁, 锁紧螺丝防止倒扣, 可用于高压、高扭矩。
(2) 内插式接头为一体式设计, 三个压槽, 工具本身抗拉强度大。
(3) 凹座式接头为一体式设计, 高扭矩, 抗拉强度大, 与连续管本身相比, 抗拉强度更大。
结合三种接头的特点, 聚能切割作业中, 外卡瓦式接头无法抵抗爆炸后的轴向力;内插式接头是压槽接触, 使其成为了薄弱点, 容易被震断;凹座式接头与油管是多点连接, 在抵抗爆炸产生的轴向和径向的冲击力方面相比其他两种接头效果更好。
在接头和油管连接处, 采用焊接技术[3], 将其加固, 其机械性能高于被连接体, 可以更好的抵抗爆炸产生的冲击力。
3.3油管脱手 (图1)
在玉门油田作业时油管遇卡, 现场分析归纳原因两点, 一是爆炸后导致油管产生扭曲, 卡在管柱内;二是洗井不彻底, 爆炸后产生的巨大能力搅动杂质将油管牢牢卡住。
连续管聚能切割前首要进行洗井, 保证洗井彻底且无杂质留在井中, 洗井深度要超过炸点50-100米, 使下部杂质无法被搅动至炸点以上。
在炸点附近的管柱和连续管环空较小时, 采取加油管脱手的方式。在距油管底部100-200米处将油管割断, 安装油管液压脱手工具并将其和两端油管连接, 可进行焊接固定。如油管一旦遇卡, 爆炸不成功, 可能会造成整口井报废的重大事故, 采取该方式, 即使油管被卡, 也可在上部处进行投球脱手, 避免事故扩大升级。
油管脱手工具为大内径设计, 可通过下部马达头总成脱手工具钢球, 在马达头总成投球脱手无法解卡的情况下, 可进行油管脱手剪切, 完成油管解卡。抗压强度大, 适用于各种尺寸的连续油管。
油管脱手工具为大内径设计, 可通过下部马达头总成脱手工具钢球, 在马达头总成投球脱手无法解卡的情况下, 可进行油管脱手剪切, 完成油管解卡。
4 结论
连续管聚能切割作业是一项高风险工作, 主要工作对象涉及高能炸药。因此聚能切割技术的每一项改进都需要理论支持和经过现场的实际应用。
连续管聚能切割作业中连续管和管柱的环空与爆炸后连续管扭曲程度关系和油管脱手安装部位仍需进一步的理论研究;断脱工具和定向爆破药桶改进需研究和开发, 使连续管聚能切割技术得到提升和完善。
摘要：连续管聚能切割技术作为油田解卡方式中的一项新技术, 尤其是在大斜度井和水平井中的实用性越来越突出, 但在实际应用中也存在聚能后超强冲击力的破坏性风险。本文对目前连续管聚能切割中出现的技术问题进行了分析, 从减震和定向爆破、工具串接头及油管脱手三个方面提出了建议。
关键词：减震,定向爆破,油管脱手,工具串接头,焊接
参考文献
[1]刘亚明, 于永明, 邱伟德.连续油管在水平井中的稳定性分析[J].石油大学学报 (自然科学版) , 1999, (23) :57-59
[2]陈怀合, 王传兵.定向爆破技术在岩巷掘进中的应用[J].煤炭技术, 2005, 24 (3) :108110
[3]郭寓岷, 陈增光.高载荷下的焊接工艺[J].焊接工艺, 1996
聚能加热技术 篇2
（甲方）与——————————有限公司(乙方)经过友好协商，甲方决定委托乙方设计制造《RT2-80-8型台车式电阻炉》壹台，并达成如下协议： 用途
金属热处理。
二、主要技术参数
1.额定加热功率：
80KW 2.额定工作温度：
800℃
3.工作电压、频率：
380V±5
50HZ 4.控制电压：
220V±5 5.控温精度：±2℃ 6.温度均匀性：±10℃
7.控温区：
2区 8.工作区尺寸（长×宽×高）：
1800×1200×1000mm 9.最大装炉量：≤2000kg 10.空炉升温时间：≤2h（室温20℃-800℃）11.炉壳表面温升：≤40℃
12.设备质量：
4500 kg 结构简介 设备组成
该设备由炉壳、炉衬、台车及其驱动机构、加热元件、炉底板、炉门及其升降机构、电气控制系统等组成。炉壳
采用Q235A、6mm钢板与型钢焊接成形，面板选用16mm钢板制作，面板上设有收缩缝，可防止面板受热变形，整个炉壳具有结构坚固耐用而且美观的效果。炉衬
采用高铝耐火砖与硅酸铝陶瓷纤维材料组成的复合结构，炉底、炉门口、采用耐火材料砌筑，其余部位用高铝陶瓷纤维板和折叠块制作，高铝耐火砖的砌筑浆料采用生熟料+粘结剂。可提高砖缝强度，从而提高整体炉衬高温机械强度和使用寿命，能够承受炉子荷重和热应力，在高温状态下保持体积稳定和适应温度急变的热振稳定性能，根据筑炉规范，砖缝厚度≤1~2mm，并合理预留膨胀缝。砌好的炉墙具备表面平整，砖缝整齐，所有砖缝相互对错砌筑，墙体颜色一致。整体结构具有质量轻、保温性能好、热效率高等优点，炉壳外表温度≤40℃。炉衬的砌筑完全按照筑炉规范及相应的标准执行，炉衬使用寿命≥2年。电热元件
采用牌号为OCr25AL5高电阻合金丝绕制成罗圈状电阻丝并用电桥检测其电阻，精确到1/1000Ω。
加热元件分布在两侧墙和炉底。
引出帮与电阻丝的连接采用钻孔套入焊接法，减小连接电阻，提高加热元件使用寿命。电热元件的布置按照炉底密、两侧墙较疏的原则分布，有利于提高温度均匀度。加热元件绕制后经退火处理，去除绕制产生的应力。电阻丝寿命≥1年。炉底板
炉底板采用牌号为CrMnN的耐热钢铸件，热强度高抗撞击。炉门及其升降机构
炉门外壳用Q235A的钢板焊接而成；
炉门内衬用高铝陶瓷纤维板和折叠块制作；
炉门与炉口密封采用斜锲轮压紧机构自动密封，即炉门两侧分别装有大、小导轮各一对，炉体的炉口两侧各有一根带斜锲的导轨，炉门两侧的导轮沿导轨上下运行，当炉门关闭到位时，导轮进入导轨斜锲内将炉门与炉口自动压紧密闭。
炉门升降驱动机构由带电磁制动器电动机和摆线针轮减速器组成，通过链传动驱动炉门上下运行，炉门运行设有上下限位开关。台车及其驱动机构
台车壳体用Q235A钢板和型钢焊接而成
台车内衬的面砖和电阻丝搁砖用高铝耐火砖砌筑，底部用轻质耐火砖和硅藻土保温砖砌筑，筑炉规范与炉体内衬相同。
采用专用密封机构使台车与炉体保持密封，阻止炉内热量外溢。台车驱动机构由带电磁制动器电动机和蜗轮减速器组成，通过三角皮带传动和链传动驱动台车进出炉膛运行，台车运行设有进出限位开关。电气控制
8.1电控柜采用2mm厚的冷轧钢板制作，内外表面喷电脑漆，其面板装有电流表、电压表、温控表、温度记录仪、定时器及控制开关和指示灯。
8.2温度控制按炉膛前后分二区控制，主回路采用双向可控硅模块过零调功触发，可控硅采用风冷形式，设有过载、过热及过流保护等功能。
8.3控制仪表主要由日本岛田系列数显式智能型温控仪对炉膛加热区实现PID调节控制，具有多量程输入，温度任意设定和超温报警功能。
8.4炉门开关与加热控制电气连锁，当炉门离开下限位，加热自动关闭，反之，只有当炉门关闭到位时，加热才能启动。炉门与台车运行有连锁控制，炉门开足，台车才能启动，台车进炉膛到位，炉门才能启动。
8.5电气控制系统设有电源总闸，加热主回路设有空气开关，在可控硅前设有快速熔断器作为短路、过载、过流保护、超温自动切断加热主回路电源。8.6 主要电气元件选用施耐德或国内知名产品。8.7 电控柜设计和制造符合国际电工标准（IEC），仪表、电气元件和计量单位均符合国际单位（SI）标准。
8.8 炉温检测：选用二支K分度号的镍铬-镍硅电偶设置在前后工 作区内测控炉内温度。
四、成套供应范围
1.RT2-80-8型台车式电阻炉（包括台车）
1台 2.电气控制柜
套 3.18kg/m轻轨
6m×2根 3.现场二次接线材料
1套 4.产品说明书：
1份
五、交货周期 合同生效之日起，50天内交付使用。
六、安装调试
乙方负责设备在甲方现场的安装调试，乙方给予积极的配合。产品的工艺调试由甲方负责，乙方给予配合。
七、人员培训及售后服务
1.设备安装调试时乙方技术人员负责培训甲方的操作人员及维修人员； 2．设备质保期为壹年；
3．在质保期内非人为因果引起的设备故障，由乙方免费修复；
聚能爆破技术的发展及研究现状 篇3
聚能爆破,是利用一定的装药结构设计出特定的聚能药包对爆破对象进行作用的一种爆破方法。该方法的特点是能量集中、方向性强、穿透力大、能量密度高等,在实际工程中聚能药包还具有体积小、效果好、作用迅速、减少施工人员、减轻作业人员的劳动强度等优点,而整个施工过程更具有操作简单,对作业环境要求较低等特点,能给整个工程带来可观的经济效益。因此,逐渐受到国内外爆破界的普遍重视。
1 聚能爆破技术的产生
炸药聚能效应最早被人们发现是在19世纪,然而由于各种原因没能引起人们足够重视,发展较为缓慢,初期的聚能效应被应用在军事领域。主要应用在对炮弹的破甲作用的研究中。二战以后聚能作用才被人们慢慢的应用于矿山开采、航道疏浚、岩石破碎、冻土中穿孔等其他领域。
综上所述,自二战以来,聚能效应基本上分成了两个研究方向,即聚能效应在军事上的应用研究以及民用方面的应用研究。两者对爆破效果的要求略有不同,前者要求产生的射流能在介质中(主要是金属)形成一定的孔径和深度;后者要求射流在介质中(岩石等)形成一定的深度并产生一定的破碎体积。
由于爆破目的不同,聚能装药爆破作用也不相同,主要分为两种:1)利用聚能装药爆炸时的射流作用在岩石或硬质材料中钻孔、切割或定向断裂,钻孔要求有一定的孔径和孔深,切割要求有一定的切割深度,定向断裂要求断裂面有一定的平整度;2)利用聚能装药的聚能作用破碎岩石或其他坚硬的介质,要求有一定的破碎深度和破碎体积,以上两种情况的作用机理图解如图1,图2所示。
2 聚能爆破技术的研究历史
2.1 聚能效应在国外的研究历史及现状
前苏联的苏哈烈夫斯基1923年～1926年间对聚能效应进行了系统的研究,确定了无罩聚能装药的侵彻效果与装药参数的关系。1939年,法国科学家莫豪普特利用带有药型罩空穴装药原理,设计了许多军事装置,包括枪榴弹、迫击炮弹、100 mm炮弹等,后在靶场进行实弹射击试验。德国人在二战期间对成型装药战斗部的研究获得巨大的进步。舒曼在1941年报导了关于炸高距离效应、炸药透镜、波形形成以及半球形药型罩的研究,并指出半球形药型罩是一种有效的成型装药药型罩。
到19世纪70年代中期,当引入炸高概念提高对靶板的毁伤效应之后,在实际战斗中开始采用爆炸成型弹丸(Explosively-Formed Projectile)。一些国家还从事一些专用成型装药的其他应用研究。这些专用成型装药设计包括外壳或炸药的压实,改变几何形状或改变所使用的装药类型,改变起爆方式,或改变药型罩的几何形状均可获得良好的效应。此外,一些50年代开始的研究工作仍在继续,聚能装药在民用领域的应用也在日益增大。
2.2聚能效应在国内的研究历史及现状
我国对聚能效应的研究是从解放后开始的,西安近代化学研究所(204所)做了装药结构的各种参数对破甲效果影响的大量试验,得出了不少有益的结论。20世纪70年代初期,我国投入了大量人力、物力,对聚能爆破进行了数年深入系统的研究,并且采用大型计算机进行了HELP程序的数值计算,使得我国学术和工程界对聚能爆破的认识有了明显提高,达到了一个新的水平。
国防科大二系205教研室曾新吾等对线形聚能装药进行了理论研究,提出了一端起爆的线形聚能装药射流形成的不定常理论模型。同时指出,法国Defourneanx.M的定常射流形成模型是该模型的一个简单的特例,弥补了其不足之处。
80年代中期,中国矿大北研部的杨永琦教授等着重研究了聚能药包切割机理和应用,研制出线形聚能切割器,将聚能爆破用于露天矿排水管的切割。试验结果表明,炸高对聚能爆破的穿透能力有着明显影响。高尔新通过轴对称径向聚能效应的试验研究,认为由于径向的发散作用,聚能效应对于炸高十分敏感。
何广沂以多次实验的总结资料为依据,根据聚能原理进行了几种聚能药包的设计,介绍了实验结果和在实际爆破中的应用效果,并用丰富直观的工程实例作依据,进行了爆破经济技术效果分析。
谢源等针对岩石二次破碎的特点,利用聚能药包的聚能原理,试验研究了不同聚能药包形状产生的不同爆破效果,从而确定了较适合于岩石二次破碎的药包形状。试验结果表明不同形状的聚能穴将对爆破漏斗的各参数,如深度、体积等产生较大影响。
杨思德采用水封聚能药包爆破大块,既克服了钻孔的麻烦,又克服了糊炮浪费炸药的缺点,对降低二次爆破炸药单耗,降低粉尘浓度,提高出矿效率等有明显效果。
中国矿业大学(北京)的刘殿书教授等在进行水下聚能爆破破碎岩石时也进行了试验。试验表明聚能装药的聚能作用增大了漏斗中心的破碎深度,但漏斗直径和漏斗体积均降低;采用金属聚能罩,由于金属射流的作用,爆破破碎深度比普通聚能穴更大;增加径向约束将使爆破漏斗的直径、深度和体积均有所增加。
2.3数值模拟在聚能效应研究中的应用
近年来随着计算机技术的快速发展,数值模拟也被逐渐应用到爆破领域中来,人们对聚能效应的认识将会有很大的提高。
数值模拟技术在爆破聚能效应研究中的应用不仅能减少传统的人工试验次数,减少人力物力的投入,还能够为人们提供如此短的作用时间内的作用过程,为人们预测相应的工程结果提供参考依据。
然而由于聚能射流的形成及侵彻过程是多种物质大变形的复杂运动,仍难以在较少的CPU时间内准确模拟射流形成及其侵彻的全过程,对计算模型及网格划分有着很高的要求。但作为一种经济适用的聚能装药优化设计工具,在实际应用中起着越来越重要的作用。
3聚能爆破技术的未来展望
从几十年的发展来看,国内外从理论和试验上对聚能效应进行了深入的研究,得出许多重要成果,为聚能爆破的进一步发展和推广打下了坚实的基础。但是聚能效应在民用方面特别是在聚能爆破破碎岩石方面,仅针对具体工程做过一些试验,缺乏全面、系统的研究和相应的理论分析。
聚能效应在民用方面的应用涉及到矿山岩石破碎、石油井壁击穿、金属切割、土岩穿孔、抢险救助以及航道的疏浚等领域,其突出的优点是:不需要打眼,不需要购买打眼设备和动力设备;施工简单,施工进度比打眼爆破法快;安全性比普通打眼爆破法和普通裸露药包爆破法好;劳动强度比打眼爆破法低;爆炸时产生的冲击波具有良好的方向性。施工时只要将药包垂直装在大块岩石的表面上,聚能穴朝下,爆破时产生的冲击波就能垂直向下破碎岩石,不会向四周扩散而破坏孔壁,给钻孔施工带来更大的麻烦。