本发明专利技术提供一种耐高温高压的含能材料棒结构及其应用，耐高温外壳包括U型管体和堵头，U型管体采用一端敞口一端为封闭的中空圆柱形结构，堵头的一端为半球形抗压结构，堵头的另一端为与U型管体的敞口端相匹配的柱形结构，U型管体通过粘结的方式与堵头相连，在U型管体的封闭端和堵头的中心位置处开设有用于固定金属丝的固定孔，金属丝的首尾两端分别通过固定件固定在固定孔内，在U型管体的空腔内均匀填充粉状含能材料，在U型管体和堵头的外侧涂覆抗压涂层。采用一端封闭的陶瓷管体和陶瓷堵头，既保证了含能材料棒外壳的耐高温性能，又减少胶结位置，减少胶结面进水的可能性。
【技术实现步骤摘要】
一种耐高温高压的含能材料棒结构及其应用
本专利技术涉及可控冲击波应用装置
，更具体地说涉及一种耐高温高压的含能材料棒结构及其应用。
技术介绍
应用于油水井增产增注的可控冲击波技术，其产生设备的关键部件之一是含能材料包覆在金属丝上的含能材料棒。在金属丝电爆炸产生等离子体的驱动下，含能材料棒中的粉状含能材料能够形成稳定爆轰，在水中形成局部的强脉冲冲击波，作用于各种储层，能够实现油水井解堵，页岩气、煤层气储层增透，以达到增产和高效开采的目的。目前的可控冲击波产生技术中，所用到含能材料棒的基本结构是将粉状含能材料放置到有机玻璃等材质塑料外壳中，金属丝穿过两端端头，用强力胶粘接。这种结构在煤矿井下钻孔、井深小于1500米的油水井和煤层气井中得到了成功应用，但使用中会由于局部温度高、局部增压等情况下，出现含能材料棒外壳破裂、变形、金属丝与外壳之间密封失效而进水等问题，降低了可控冲击波作业的成功率。特别是，当该技术应用于海上油田高温高压油水井时，这种结构的含能材料棒就无法使用，大大限制了可控冲击波的适用范围和应用领域。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中的不足，由于局部升温、局部增压等情况下，出现含能材料棒外壳破裂、变形、金属丝与外壳之间密封失效而进水等问题，降低了可控冲击波作业的成功率，提供了一种耐高温高压的含能材料棒结构及其应用，采用一端封闭的陶瓷管体和陶瓷堵头，既保证了含能材料棒外壳的耐高温性能，有减少了胶结位置，减少了胶结面进水的可能性，金属丝在含能材料棒两端的铆接结构利用外力增压和胶接两种手段，保证了金属丝部位的密封性。本专利技术的目的通过下述技术方案予以实现。一种耐高温高压的含能材料棒结构，包括耐高温外壳、粉状含能材料、金属丝、固定件和抗压涂层，所述耐高温外壳包括U型管体和堵头，所述U型管体采用一端敞口一端为封闭的中空圆柱形结构，所述堵头的一端为半球形抗压结构，所述堵头的另一端为与U型管体的敞口端相匹配的柱形结构，所述U型管体通过粘结的方式与所述堵头相连，在所述U型管体的封闭端和所述堵头的中心位置处开设有用于固定金属丝的固定孔，所述金属丝的首尾两端分别通过固定件固定在所述固定孔内，在所述U型管体的空腔内均匀填充所述粉状含能材料，在所述U型管体和所述堵头的外侧涂覆所述抗压涂层。所述U型管体和所述堵头均采用三氧化二铝高温陶瓷材料烧制而成，高温陶瓷材料的耐温为150℃。所述金属丝采用金属钨、金属钽或者是金属铜，所述金属丝的直径为300-500μm。所述粉状含能材料所述粉状含能材料由铝粉、三氧化二钡和石蜡组成，其中，铝粉、三氧化二钡和石蜡的质量百分比为(5-15％)：(80-90％)：(3-10％)，其颗粒粒径为20-200μm，所述粉状含能材料用湿法混合保证分散性和最佳填充密度。所述固定件采用铆钉。所述抗压涂层采用多壁碳纳米管涂层。所述含能材料棒结构需采用800J以上的脉冲功率驱动源驱动。所述含能材料棒结构能够承载静水压50MPa，5小时不破裂、不变形、不渗水。所述含能材料棒结构在脉冲功率驱动源驱动下能够在距棒芯55cm的水中产生幅值15MPa以上的冲击波。本专利技术的有益效果为：采用一端封闭的陶瓷管体和陶瓷堵头，一方面保证了含能材料棒外壳的耐高温性能，另一方面减少了胶结位置，减少了胶结面进水的可能性；U型管体和堵头两端的半球型结构提高了含能材料棒结构的稳定性；金属丝在含能材料棒两端的铆接结构利用外力增压和胶接两种手段，保证了金属丝部位的密封性；含能材料棒装配完成后在表面涂覆碳纳米管涂层，在陶瓷表面形成稳定的脚手架结构，增加整个含能材料棒的结构稳定性，耐压可达50MPa，能够应用于海上油田高温高压油水井，有效拓宽可控冲击波技术的适用性。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图中：1为粉状含能材料，2为金属丝，3为U型管体，4为堵头，5为固定件，6为抗压涂层。具体实施方式下面通过具体的实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明。实施例一一种耐高温高压的含能材料棒结构，包括耐高温外壳、粉状含能材料1、金属丝2、固定件5和抗压涂层6，耐高温外壳包括U型管体3和堵头4，U型管体3采用一端敞口一端为封闭的中空圆柱形结构，堵头4的一端为半球形抗压结构，堵头4的另一端为与U型管体3的敞口端相匹配的柱形结构，U型管体3通过粘结的方式与堵头4相连，在U型管体3的封闭端和堵头4的中心位置处开设有用于固定金属丝2的固定孔，金属丝2的首尾两端分别通过固定件5固定在固定孔内，固定件5采用铆钉，在U型管体3的空腔内均匀填充粉状含能材料1，在U型管体3和堵头4的外侧涂覆抗压涂层6，抗压涂层6采用碳纳米管涂层。实施例二在实施例一的基础上，U型管体3和堵头4均采用三氧化二铝高温陶瓷材料烧制而成，高温陶瓷材料的耐温为150℃。金属丝2采用金属钨、金属钽或者是金属铜，金属丝2的直径为300-500μm。粉状含能材料1包括强氧化剂、硝化纤维素、硝酸酯等，粉状含能材料1的颗粒粒径为20-200μm，粉状含能材料1用湿法混合保证分散性和最佳填充密度。抗压涂层6采用多壁碳纳米管涂层。装配时，首先将金属丝2的首端通过铆钉铆接于U型管体3的半球形封闭端中心的固定孔上，并用密封胶进行加固，然后将粉状含能材料1按设计的质量填装入U型管体3内，再将金属丝2的尾端通过铆钉铆接于堵头4的固定孔处，并用密封胶进行加固，然后将堵头4插入U型管体3的敞口端并用强力陶瓷胶将其粘接一起，再在U型管体3和堵头4的外表面涂覆抗压涂层6即碳纳米管涂层。实施例三在实施例二的基础上，一种耐高温高压的含能材料棒结构在高温高压条件下可控冲击波设备中的应用，含能材料棒结构需采用800J以上的脉冲功率驱动源驱动。耐高温高压的含能材料棒的耐压试验：设计内直径为150mm、长度为200mm、壁厚为30mm的压力腔体，配备80MPa电动打压泵，耐高温高压的含能材料棒按照制作好后，放入上述压力腔，以10MPa/min的速度升压，每10MPa耐受10min，升压至50MPa，稳压5h，确定无破坏、不变形、不渗水。含能材料棒结构在脉冲功率驱动源驱动下能够在距棒芯55cm的水中产生幅值15MPa以上的冲击波。以上对本专利技术做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本专利技术的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耐高温高压的含能材料棒结构，其特征在于：包括耐高温外壳、粉状含能材料、金属丝、固定件和抗压涂层，/n所述耐高温外壳包括U型管体和堵头，所述U型管体采用一端敞口一端为封闭的中空圆柱形结构，所述堵头的一端为半球形抗压结构，所述堵头的另一端为与U型管体的敞口端相匹配的柱形结构，所述U型管体通过粘结的方式与所述堵头相连，在所述U型管体的封闭端和所述堵头的中心位置处开设有用于固定金属丝的固定孔，所述金属丝的首尾两端分别通过固定件固定在所述固定孔内，在所述U型管体的空腔内均匀填充所述粉状含能材料，在所述U型管体和所述堵头的外侧涂覆所述抗压涂层。/n
【技术特征摘要】
1.一种耐高温高压的含能材料棒结构，其特征在于：包括耐高温外壳、粉状含能材料、金属丝、固定件和抗压涂层，
所述耐高温外壳包括U型管体和堵头，所述U型管体采用一端敞口一端为封闭的中空圆柱形结构，所述堵头的一端为半球形抗压结构，所述堵头的另一端为与U型管体的敞口端相匹配的柱形结构，所述U型管体通过粘结的方式与所述堵头相连，在所述U型管体的封闭端和所述堵头的中心位置处开设有用于固定金属丝的固定孔，所述金属丝的首尾两端分别通过固定件固定在所述固定孔内，在所述U型管体的空腔内均匀填充所述粉状含能材料，在所述U型管体和所述堵头的外侧涂覆所述抗压涂层。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温高压的含能材料棒结构，其特征在于：所述U型管体和所述堵头均采用三氧化二铝高温陶瓷材料烧制而成，高温陶瓷材料的耐温为150℃。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温高压的含能材料棒结构，其特征在于：所述金属丝采用金属钨、金属钽或者是金属铜，所述金属丝的直径为300-500μm。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温高压的含能材料棒结构，其特征在于：所述粉状...
【专利技术属性】
技术研发人员：李昂，杨万有，黄波，郑春峰，苏作飞，尹莎莎，赵景辉，汤俊萍，
申请(专利权)人：中国海洋石油集团有限公司，中海油能源发展股份有限公司，西安交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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