[发明专利]一种耐高温高压的含能材料棒结构及其应用

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及可控冲击波应用装置技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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。