增效射孔器的製作方法

2023-05-04 08:47:36

專利名稱：增效射孔器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及射穿套管和地下巖層溝通裝置，主要用於油氣井開發中提高射孔穿深效果的增效射孔器，該射孔器由射孔彈和導爆索等組成。
在油氣井射孔完井工藝中，除射孔的孔徑、孔密、相位和孔道的質量等對完井效率產生一定影響之外，射孔彈穿透巖層的深度則起著關鍵的作用。因此，進行多方面的研究來提高射孔彈的穿深已經引起人們的重視。有些研究人員從增大炸藥裝藥量來提高射孔深度，但由於受槍管和套管尺寸的限制，裝藥量無法隨意增大。靠調整彈的其它參數，提高穿深的程度卻很有限。實踐表明，在限定的施工條件下，單靠炸藥的聚能射孔作用去實現射孔深度的成倍增長是不可能的。如國內用的89型射孔彈，經幾年的研究改進，對水泥靶的穿深才由原來的300mm左右提高到400mm。
美國專利4391337(1983)曾報導了一種「用於油氣井生產的高速射流和推進劑壓裂裝置」，該裝置是把數枚射孔彈和推進劑裝藥置於同一個鋼筒中，目的是把射孔和壓裂兩個步驟並為一次完成，使推進劑的能量釋放達到最大，增加壓裂效果，提高油氣產量。但是，由於該裝置採用的是扇形裝藥結構，推進劑產生的氣體匯集到圓筒側壁後才進入射孔孔眼，因此對射孔的深度影響較小，其原因是聚能射流射孔和推進劑燃燒產生的高壓氣體不能同步、同軸向作用。
本實用新型的目的是為了克服背景技術的局限性，而設計一種炸藥聚能射孔和火藥壓力脈衝同步起動，同軸向作用，使射孔深度比普通射孔彈成倍提高的增效射孔器。
本實用新型的構思為了實現上述的目的，這就要求聚能射孔的炸藥和產生壓力脈衝的火藥同步引爆引燃，聚能射流與壓力脈衝同軸向作用才能實現。實現同步引燃、同軸向作用的技術方案兩個難題其一是使射孔炸藥和產生壓力脈衝的火藥同時引爆引燃，並且使炸藥射孔的方向與火藥壓力脈衝方向脈衝方向作用在同一軸線上。解決這個問題的技術方案，就是把射孔炸藥和產生壓力脈衝的火藥裝在同一殼體中，在殼體的中心軸線上裝入一個引爆引燃部件，這個部件可使炸藥和火藥沿殼體的軸線同時引爆引燃。由於炸藥的反應速度與火藥的反應速度有數量級的快慢差別，炸藥裝藥先對巖層射出孔道，火藥燃燒形成的高壓脈衝緊隨其後沿射孔孔道加載，兩種能量的緊密結合增加聚能射孔的穿深效果；其二是炸藥、火藥置於同一殼體同時引爆引燃時火藥易產生不需要的爆轟。解決這個問題的技術方案，選取適當品種的火藥，利用惰性材料對它粘結鈍感。降低火藥對炸藥爆轟的敏感性，改善燃燒性能，確保該火藥在應用中只能燃燒而不能爆轟。
本實用新型由射孔彈5－7、導爆索1、引燃套3、改性火藥4、筒體2和筒蓋8組成。
射孔彈5－7由彈殼5、炸藥6、藥形罩7構成。
彈殼5用45＃鋼製成，彈殼起爆端鑽Φ6mm圓孔，用於穿引導爆索。
炸藥6用R852炸藥或耐高溫炸藥壓裝成聚能裝藥，其用量15－34g。
藥形罩7用銅粉壓制、燒結製成粉末罩。
導爆索1用Φ6mm鉛皮導爆索，導爆索穿過射孔彈的起爆端，其兩頭穿入筒體上下兩端的中心孔，使增效射孔器之間連接時導爆索互相銜接。
引燃套3用無機氧化劑硝酸鋇和天然橡膠製成管狀，套在與改性火藥接觸的導爆索上。引燃套中氧化劑與天然橡膠的組成比例為7525。
改性火藥4由單基火藥(4／7)和丙烯酸酯共聚物構成，其比為8317，其用量140－300g。
筒體2和筒蓋8，都是由酚醛塑料製成。筒體底部和筒蓋中心都有Φ6mm中心孔，用於穿引導爆索。筒體中間部位有射孔彈射孔方向標誌9。筒體下端有小於筒體外徑的插頭，上端有大於內徑的卡口，用於多枚增效射孔器的連接。筒體外徑Φ50－80mm，長80－100mm。
本實用新型的裝配射孔彈起爆端圓孔中穿入導爆索，將引燃套套在導爆索兩端；將裝好導爆索、引燃套的射孔彈按筒體射孔方向標誌裝入筒中，下端的導爆索插入筒體下部中心孔中。稱取一定量的改性火藥裝入筒體，蓋上筒蓋，上端的導爆索從筒蓋的中心孔中引出。
本實用新型的最佳結構筒體外徑Φ66mm、長100mm，射孔彈炸藥量23g，改性火藥裝藥量200g。
本實用新型的優點如下1、與常規射孔彈相比，射孔穿透深度提高2～3倍。
2、炸藥聚能射孔與改性火藥高壓脈衝後效作用緊密配合，增加了井眼與巖層溝通的距離和面積。
3、改性火藥的高壓脈衝緊隨聚能射流進入射孔孔道，清洗了射孔孔道並破除了孔道周圍形成的壓實帶，改善了油氣的滲流條件。
4、應用時不汙染油層，不損壞套管。對油氣顯示較好的井，一次完井施工可射穿油井外部汙染帶，達到工業流油標準。應用於探井時，不需再採用其它工藝即可對儲層給予真實的評價。
5、省去射孔槍中的彈架，多枚增效射孔器組合方便，射孔孔密，相位可調。
本實用新型
如下附圖1是增效射孔器的剖面圖；附圖2是增效射孔器的正視圖；附圖3是一種增效射孔器裝槍施工安裝圖。
附圖1中射孔彈由彈殼5內裝炸藥6和藥形罩7組成射孔彈，導爆索1，穿過彈殼5起爆端的孔，兩端套有引燃套3，穿有導爆索的射孔彈裝於筒體2內，射孔彈射孔方向與筒體軸線呈90℃，套有引燃套3的導爆索周圍裝填改性火藥4，筒體的口部裝有保證導爆索處於軸心位置的筒蓋8。導爆索的兩端分別在筒體底部中心孔和筒蓋中心孔切平。
附圖2中的射孔方向標誌9，用來表明增效射孔器裝槍時射孔的相位。
附圖3說明增效射孔器裝槍施工時的連接關係，槍管口帶有密封孔14，槍管上端裝有與電纜10連接的點火接頭11，點火接頭內裝有起爆導爆索的雷管12，槍管內裝有多枚連接一起的增效射孔器，射孔器的方向對正密封孔14，槍管底部裝有導向頭15。
實施例1參照附圖1、2實施。
1.1筒體2和筒蓋8的製造根據筒體2的尺寸外徑φ66mm，內徑φ60mm長100mm，筒體底部中心有φ6mm孔，內部上端有供連接用的φ64mm，長8mm卡口，外部下端有供連接用的φ64mm長5mm插頭，設計加工塑料成型模具。將酚醛塑料原料計量加入模具中，在帶加熱板的壓機上升溫加壓模塑成型，冷卻後脫模即製成筒體。根據筒蓋8的尺寸φ64mm，厚3mm，中心有φ6mm孔，設計加工模具，加工方法與筒體相同。
1.2 射孔彈5－7的製造按89型射孔彈尺寸製造，彈殼5用45＃鋼製成，藥形罩7用銅粉壓制燒結製成，炸藥6用R852炸藥壓入彈殼成聚能裝藥。
1.3改性火藥4的製造把單基火藥(4／7)加入丙烯酸酯共聚物(分子量40－50萬)的溶液中，組成比為8317，經攪拌、混合、涼乾等工序製成。
1.4引燃套3的製造把氧化劑硝酸鋇與天然橡膠溶液混合粘結，組成比為7525，按混合炸藥製造工藝，製造成外徑φ14mm，內徑φ6mm的管狀。
1.5增效射孔器的裝配首先把φ6mm導爆索穿入89型射孔彈5－7起爆端φ6mm孔中，導爆索1兩端套上引燃套3；按筒體2外面射孔方向標誌9位置把射孔彈5－7，導爆索1引燃套3一齊裝入筒體2，導爆索1的下端插進筒體2底部φ6mm孔中。然後稱取改性火藥4200g裝入筒體2，將改性火藥4從筒體2口部壓平後，將筒蓋8的中心孔穿進導爆索1的上端蓋在筒體2的口部，導爆索1兩端分別在筒體2底部中心孔和筒蓋8中心孔切平。使用時，將一枚增效射孔器插頭插進另一枚增效射孔器的卡口，用尼龍膠帶固定。可按射孔槍的尺寸組合成所需的長度，裝入外徑φ89mm的槍管13中，槍管上部有與電纜10連的點火接火11，點火接頭內有起爆導爆索的雷管12，導爆索與增效射孔器相接，槍管帶有密封孔14，槍管下端接導向頭15，適用於內徑φ124mm套管的油氣井射孔完井施工。電纜吊放或油管傳輸(換撞擊點火器)兩種工藝均可採用。地面按AP1－RP－43檢測標準，製備高1.1m，外徑φ3m，中心裝外徑φ139.7mm套管的環形水泥靶。將4枚90°右螺旋組裝的增效射孔器裝槍放入靶內套管中，套管兩埠部裝絲扣連接的密封帽，射孔後對水泥靶的穿透深度可達1500mm，是現有射孔彈穿透深度的3倍以上。
2製造、裝配、使用方法和實施例1相同，不同的是筒體外徑φ80mm，內徑φ74mm，長100mm，射孔彈規格尺寸按127型製造，炸藥裝藥量34g，改性火藥裝藥量300g。使用時裝外徑φ127mm射孔槍，用於內徑φ178mm以上的油氣井射孔施工。對符合AP1－RP－43標準的環形水泥靶穿透深度可達2000mm，比現有的射孔彈穿透深度提高2倍以上。
3製造、裝配、使用方法和實施例1相同，不同的是筒體外徑φ50mm，內徑Φ44mm，長80mm，射孔彈按73型規格尺寸製造，炸藥裝藥量15g，改性火藥裝藥量140g。使用時裝外徑φ73mm射孔槍，射孔孔密12孔／m。可用於內徑Φ102mm以上套管的油氣井射孔完井施工。地面試驗，對符合AP1－RP－43標準的環形水泥靶的射孔穿透深度可達1200mm。是現有73型射孔彈穿透深度的3倍以上。
權利要求1.一種增效射孔器，由射孔彈(5-7)和導爆索(1)組成，其特徵在於射孔彈和飛彈爆索裝入簡體(2)內，導爆索兩端套上引燃套(3)，導爆索的一端插入筒體(2)底部中心孔，裝入改性火藥(4)，蓋上筒蓋(8)，並從筒蓋中心孔中引出導爆索另一端；筒體外徑Φ50-80mm，長80-100mm，炸藥(6)裝藥量15-34g，改性火藥(4)裝藥量140-300g，炸藥(6)裝入彈殼(5)內，藥形罩(7)置於彈殼(5)口部，穿過導爆索(1)裝入筒體(2)內，射孔方向與筒體軸線呈90°，改性火藥(4)填滿筒體。
2.根據權利要求1的射孔器，其特徵在於最佳結構筒體外徑Φ66mm、長100mm、炸藥裝藥量23g、改性火藥裝藥量200g。
專利摘要本實用新型是一種增效射孔器，由殼體、射孔彈、導爆索、引燃套、改性火藥組成，是為了解決目前油氣井射孔濃度不能適應勘探開發要求的問題。解決問題的辦法，把置於同一殼體中的聚能射孔炸藥和產生壓力脈衝的改性火藥同步引爆引燃、聚能射流與壓力脈衝同軸向作用，使射孔穿透深度提高2-3倍，為提高油氣井的射孔水平開闢了新的途徑。本實用新型還可用於地熱和地下水的開發。
文檔編號E21B43/116GK2188649SQ9324684
公開日1995年2月1日 申請日期1993年12月9日 優先權日1993年12月9日
發明者劉軍, 李桂寶, 臧濤成, 姬秀清 申請人:西安近代化學研究所