新型增效震裂射孔串聯裝藥的製作方法

2023-04-29 01:21:06

專利名稱：新型增效震裂射孔串聯裝藥的製作方法
技術領域：
本發明屬於油氣開採技術領域，具體為一種新型增效震裂射孔串聯裝藥，適合於油、氣射孔開採或再次開採，特別適用於貧油井、油氣層為堅硬介質油井。
背景技術：
在油井的開採作業中，一般都是先在含油區上方打一口油井，然後將內設射孔彈的射孔槍管放於油井內，校準位置後並固定，最後引爆射孔槍管內的射孔彈，射孔彈爆炸後形成高溫高速金屬流，金屬流穿過射孔槍管後，在周圍地層射出孔道，這樣地層中的油氣就能通過孔道進入到射孔槍管內，就可進行採油、採氣工作。但是該方法不但在地層中射的孔道口徑小、深度淺，而且周圍地層也幾乎無裂紋出現，所以致使地層的出油、出氣量較少，工作效率低下。為了提高開採效率，國內外進行了大量的研究工作，研究出了出油、出氣量更大， 開採效率更高的增效射孔開採方法，例如公開號為101349149，名為氣體推進成縫射孔工藝的發明專利，該工藝選用常規的射孔槍，在槍身外圍套有袖套式推進劑藥柱，然後將槍身送到油井下目的層，引爆槍身內的射孔彈，射孔彈引爆後產生的金屬流穿過槍身側壁和袖套式推進劑藥柱後進入地層，金屬流在穿過推進劑藥柱時會引燃推進劑藥柱，藥柱燃燒後會產生大量的高溫高壓氣體，對之前的射孔產生較強衝刷，並對地層產生壓裂，使地層出現裂縫。該工藝的不足之處在於當若干個射孔彈引爆後形成高溫高壓金屬流，金屬流穿過推進劑藥柱時，整個推進劑藥柱都會被同時引燃，由於藥柱藥量大又同時被引燃，燃燒後產生的氣體量會非常大、氣體壓力也非常大，在井下空間一定的情況下，過量的高溫高壓氣體可能會對油井及槍管造成損害，影響正常的生產秩序，另一方面，整個藥柱同時引燃，使產生的大量高溫高壓氣體得不到合理、充分、有效的利用，對能源是一種浪費。

發明內容
本發明的目的是為了解決上述現有技術中所存在的技術問題，而提供了一種新型增效震裂射孔串聯裝藥，本發明將射孔槍管外圍的袖套式裝藥藥柱分成若干級，然後通過延時雷管將其串聯起來，使本發明在射孔增效時可以分級延時爆燃增效，使增效震裂可以合理、有效、循序漸進的進行，這樣不僅大大提高了油井的出油、出氣量，而且還很好的保護了油井和射孔槍管。本發明是通過如下技術方案實現的
一種新型增效震裂射孔串聯裝藥，包括射孔槍管，射孔槍管內由上而下、按周向均勻布置有若干射孔彈，射孔槍管外圍固套有袖套式的裝藥藥柱；所述的裝藥藥柱上均勻設有若干圈隔爆墊，隔爆墊將裝藥藥柱由上而下分成若干級，並且每級裝藥藥柱之間通過貫穿固插於隔爆墊上的延時導爆管串聯，其中，最頂端的一級裝藥藥柱為特殊級裝藥，之後的各級裝藥藥柱為一般級裝藥，在一般級裝藥部分，正對射孔彈射流方向的裝藥藥柱上還設有防爆材料板。
本發明裝置的工作過程描述如下
第一步是安裝本發明裝置，先在含油區上鑽好油井，然後根據油井的具體尺寸、位置等來選取適合該油井的本發明裝置(包括射孔槍管和裝藥藥柱的尺寸、射孔彈的數量、裝藥藥柱的藥量和級數等)，本發明裝置在油井中的位置校準以後，固定本發明裝置；第二步就進行射孔和增效震裂作業，引爆射孔槍管中的射孔彈，其中處於特殊級(即最頂一級)裝藥部分的射孔彈爆炸後，產生的高溫金屬流會依次穿過射孔槍管壁和套袖式裝藥藥柱後進入地層，形成出油孔，在穿過裝藥藥柱的同時，射孔彈爆炸形成的高溫金屬流會引燃套固在射孔槍管外、處於特殊級的裝藥藥柱，特殊級的裝藥藥柱爆燃並產生大量的高溫高壓氣體，高溫高壓氣體進入到地層，對地層產生壓裂，使地層形成更多的裂縫，同時對射孔孔道也產生較強的衝擊，使孔道更深、孔內裂縫更多更長；而處於一般級(即最頂一級以下各級)部分的射孔彈爆炸後，產生的高溫金屬流會依次穿過射孔槍管壁和正對射流方向的裝藥藥柱上的防爆材料板後進入地層，形成出油孔，由於射孔彈爆炸形成的高溫金屬流是通過設在裝藥藥柱上的防爆材料板而進入地層的，並沒有和裝藥藥柱直接接觸，所以不會引爆裝藥藥柱，使一般級部分的射孔操作和裝藥藥柱爆燃壓裂分步進行；特殊級的裝藥藥柱被引爆後，同時穿固插於隔爆墊上的延時導爆管也被引燃，通過延時導爆管的傳導，又引爆了一般級部分的第1級裝藥藥柱，以此類推，一般級部分的第2級、第3級…第η級裝藥藥柱通過隔爆墊上的延時導爆管被依次串聯引爆，依次完成一般級部分裝藥藥柱的增效震裂作業，一般級部分的各級裝藥藥柱爆燃產生大量的高溫高壓氣體進入到地層，對地層產生壓裂，並對先前形成的射孔孔道產生較強的衝擊，使孔道更深、裂縫更多更長。簡而言之，本發明裝置原理為射孔槍管內設射孔彈、外設被隔爆墊分成若干級的袖套式裝藥藥柱，特殊級的裝藥藥柱，無論射孔彈的射流擊中哪個位置，其都能被立刻引爆，而一般級裝藥藥柱，則不允許被射孔彈射流引爆，所以在一般級部分的裝藥藥柱能被射流擊中的部位都設有防爆材料板，以達到只射孔不引爆的目的，使射孔和引爆分步進行，而各級裝藥藥柱是通過隔爆墊上的延時導爆管一級接著一級串聯式引爆的，本發明裝置的這種分級依次延遲起爆增效方式是合理、有效、循序漸進的，所以油井和射孔槍管不會因為爆燃後的氣體量過大、氣體壓力過強而遭到損壞，很好地保護了油井和槍管，同時爆炸後產生的氣體能量也能夠更加充分有效的被利用。進一步地，所述的裝藥藥柱是由低爆速高鈍感炸藥製成的，其最高爆速為5000m/ s。本發明中的裝藥藥柱是由炸藥製成，而不是現有的火藥製成，同等條件下炸藥的爆破力更強，爆炸後產生的氣體能量更足，對地層的震裂、孔道的延伸效果更好；低爆速是指炸藥的能量釋放緩慢、能量作用時間長，而高鈍感則提高了炸藥的安全性。所述的防爆材料板由惰性防爆材料製成，其尺寸大小為射孔彈射流直徑的80倍以上，厚度與裝藥藥柱厚度一致。惰性防爆材料和大尺寸可以確保射孔彈爆炸後形成的金屬流能夠全部打在防爆材料板上，而不會引爆裝藥藥柱，確保作業的順利進行。所述的隔爆墊的高度大於3倍的裝藥藥柱厚度。高度大於3倍裝藥藥柱厚度的隔爆墊可以確保各級裝藥藥柱之間不會被引爆，確保作業的安全進行。所述的射孔槍管與裝藥藥柱之間還設有一層厚度小於0.2mm的浸油紙。在裝藥藥柱爆燃的時候，浸油紙對射孔槍管可以起到很好地保護作用，防止射孔槍管被裝藥藥柱的爆燃而損壞。
所述的延時導爆管為8#導爆管延時雷管，其延時爆炸時間大於30ms。8#導爆管延時雷管的延爆時間長，可以很好的控制各級裝藥藥柱的爆燃時間，使裝藥藥柱的爆燃更加的合理、有效、循序漸進。所述的射孔彈、射孔槍管都可採用現有技術中常規的射孔彈和射孔槍管。而對於不同的油井，本發明裝置的選用可以根據油井的具體實際情況而定，包括射孔槍管的尺寸， 射孔彈的數量，裝藥藥柱的長度、厚度、裝藥量，裝藥藥柱的級數等等。本發明的有益效果是
1、套袖式的裝藥藥柱被隔爆墊分級設置，使裝藥藥柱可以一級一級的按
串聯方式依次引爆，一方面這種方式可以令爆炸增效更加合理、有效、循序漸進的進行，以確保油井和射孔槍管不會因為爆燃後的氣體量過大、氣體壓力過強而遭到損壞，有效地保護了油井和射孔槍管。另一方面這種方式也可以使爆炸後產生的大量的高溫高壓氣體得到更加合理、充分、有效地利用，其增效時間由原來的毫秒級增長至秒級，節約了能源，降低了成本、增強了震裂效果；
2、本發明裝置的裝藥藥柱使用的是炸藥而非傳統的火藥，所以在同等條
件下炸藥的作用壓力更大大，包括衝擊波壓力和爆炸地震波壓力，可大大提高橫向和縱向較大的裂隙效應，避免以往增效射孔高效氣體在較軟油層介質中形成的壓死球殼效應，而且巨大的衝擊力使射孔彈打下的孔更深，裂縫更多、更長，以此增加更多的出油、出氣量；
3、射孔槍管內設射孔彈、外設套袖式的裝藥藥柱，射孔和增效震裂一體化進行，結構簡單、操作方便，大大的提高了開採效率。


圖1為本發明的外部結構示意圖。圖2為圖1的剖視圖。圖3為本發明中隔爆墊的剖視圖。圖中1-射孔槍管、2-射孔彈、3-裝藥藥柱、3-1-特殊級裝藥、3-2- —般級裝藥、 4-隔爆墊、5-延時導爆管、6-防爆材料板。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明裝置做進一步地描述
如圖1、2、3所示，一種新型增效震裂射孔串聯裝藥，包括射孔槍管1， 射孔槍管1內由上而下、按周向均勻布置有若干射孔彈2，射孔槍管1外圍固套有袖套式的裝藥藥柱3 ；所述的裝藥藥柱3上均勻設有若干圈隔爆墊4，隔爆墊4將裝藥藥柱3由上而下分成若干級，並且每級裝藥藥柱之間通過貫穿固插於隔爆墊4上的延時導爆管5串聯， 其中，最頂端的一級裝藥藥柱為特殊級裝藥3-1，之後的各級裝藥藥柱為一般級裝藥3-2， 在一般級裝藥3-2部分，正對射孔彈2射流方向的裝藥藥柱3上還設有防爆材料板6。具體實施時，本發明裝置的射孔槍(即由射孔槍管和射孔彈組成)可配用102、127 等射孔槍。射孔槍體採用127射孔槍；用黑索金炸藥為主體，加工低爆速高鈍感的袖套式裝藥藥柱3，其爆速在3000-5000m/s ；利用可揮發性聚苯乙烯浸漬粒子，在高溫下用模具製造隔爆墊4，該隔爆墊4高度為袖套式裝藥藥柱3厚度的4倍；處於一般級裝藥3-2的、且正對射孔彈2射流方向的裝藥藥柱3上，還設有尺寸為金屬射流直徑85倍的防爆材料板6 ； 串聯延時導爆管5採用工業8#導爆延時雷管，其延時爆炸時間為3 ；將加工好的袖套式裝藥藥柱3和隔爆墊4設於127射孔槍的槍管1外表，安裝時在槍管的外表塗均勻黃油並加一層厚度為0. Imm的浸油紙，浸油紙可用來保護射孔槍管1不被損壞。
將該裝置放入油井中，調整好位置後固定，就可進行打孔增效震裂作業。
權利要求
1.一種新型增效震裂射孔串聯裝藥，包括射孔槍管(1)，射孔槍管(1)內由上而下、按周向均勻布置有若干射孔彈(2)，射孔槍管(1)外圍固套有袖套式的裝藥藥柱(3)，其特徵在於所述裝藥藥柱(3)上均勻設有若干圈隔爆墊(4)，隔爆墊(4)將袖套式裝藥藥柱(3) 由上而下分成若干級，並且每級裝藥藥柱之間通過貫穿固插於隔爆墊(4)上的延時導爆管 (5)串聯，其中，最頂端的一級裝藥藥柱為特殊級裝藥(3-1)，之後的各級裝藥藥柱為一般級裝藥(3-2 )，在一般級裝藥(3-2 )部分，正對射孔彈(2 )射流方向的裝藥藥柱(3 )上還設有防爆材料板(6)。
2.根據權利要求1所述的新型增效震裂射孔串聯裝藥，其特徵在於所述的裝藥藥柱 (3)是由低爆速高鈍感炸藥製成的，其最高爆速為5000m/s。
3.根據權利要求1或2所述的新型增效震裂射孔串聯裝藥，其特徵在於所述的防爆材料板(6)由惰性防爆材料製成，其尺寸大小為射孔彈(2)射流直徑的80倍以上，厚度與裝藥藥柱(3)厚度一致。
4.根據權利要求1或2所述的新型增效震裂射孔串聯裝藥，其特徵在於所述的隔爆墊(4)的高度大於3倍的裝藥藥柱(3)厚度。
5.根據權利要求3所述的新型增效震裂射孔串聯裝藥，其特徵在於所述的隔爆墊(4) 的高度大於3倍的裝藥藥柱(3)厚度。
6.根據權利要求1或2所述的新型增效震裂射孔串聯裝藥，其特徵在於所述的射孔槍管(1)與裝藥藥柱(3)之間還設有一層厚度小於0. 2mm的浸油紙。
7.根據權利要求3所述的新型增效震裂射孔串聯裝藥，其特徵在於所述的射孔槍管 (1)與裝藥藥柱(3)之間還設有一層厚度小於0. 2mm的浸油紙。
8.根據權利要求1或2所述的新型增效震裂射孔串聯裝藥，其特徵在於所述的延時導爆管(5)為8#導爆管延時雷管，其延時爆炸時間大於30ms。
9.根據權利要求3所述的新型增效震裂射孔串聯裝藥，其特徵在於所述的延時導爆管(5)為8#導爆管延時雷管，其延時爆炸時間大於30ms。
10.根據權利要求7所述的新型增效震裂射孔串聯裝藥，其特徵在於所述的延時導爆管(5)為8#導爆管延時雷管，其延時爆炸時間大於30ms。
全文摘要
本發明為一種新型增效震裂射孔串聯裝藥，解決了現有增效射孔裝置由於藥柱是同時整體爆燃，產生的氣體量和壓力都很大而損壞油井和射孔槍管等問題。該串聯裝藥包括內設射孔彈、外套裝藥藥柱的射孔槍管，裝藥藥柱上均勻設有若干隔爆墊，隔爆墊將裝藥藥柱分成若干級，每級裝藥藥柱之間通過設於隔爆墊上的延時導爆管串聯，其中最頂端的一級裝藥藥柱為特殊級裝藥，之後的各級裝藥藥柱為一般級裝藥，在一般級裝藥部分，正對射孔彈射流方向的裝藥藥柱上還設有防爆材料板。本發明串聯裝藥的裝藥藥柱是著級爆燃，增效震裂更加合理、有效、循序漸進，使油井和槍管免受損壞，此外該裝置結構簡單、使用方便，大大的增加了出油、出氣量，提高了開採效率。
文檔編號E21B43/263GK102305058SQ201110231509
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月15日 優先權日2011年8月15日
發明者劉天生, 劉迎彬, 張晉紅, 李如江, 王鳳英, 胡曉豔, 陶志龍, 高永宏 申請人:中北大學