射孔壓裂複合彈的製作方法
2023-04-23 07:04:21 1
專利名稱：射孔壓裂複合彈的製作方法
技術領域：
本發明涉及擊穿套管和壓裂地下巖層的裝置，主要用於油氣井的地層改造和石油開發的射孔壓裂複合彈，該彈由射孔段、壓裂段等組成。
目前在石油和天然氣的開發中，射孔和壓裂是兩個間斷的工藝過程先用射孔器射穿套管和水泥環，並在水泥環外測的巖石中產生細短裂縫，然後用水力壓裂或高能氣體壓裂使細短裂縫拓寬和延伸。射孔與壓裂的間斷進行導致能量浪費，因為射孔器形成的細斷裂縫不能趁勢擴大，所以壓裂時還得用壓裂的能量重新開啟裂縫。
美國專利4391337(1983)介紹了一種「一體式」射孔壓裂複合彈，這種複合彈把聚能射孔與高能氣體壓裂複合為一體，即射孔彈、導爆索和壓裂用的火藥裝於同一殼體之中。這種複合彈能在高速侵徹射流之後，瞬時跟上火藥燃燒所形成的「氣楔」，氣楔的作用使侵徹射流形成的地層裂縫得以加寬和延伸。但是這種複合彈的不足之處是火藥裝藥腔不規則，致使裝藥困難、危撿、裝填密度不均勻，以致影響裝藥質量和燃燒的穩定性;火藥裝藥腔小，裝藥量少，致使所形成裂縫寬度和長度效果不明顯;這種複合彈的結構僅能在轉定的方向和同一層次射孔壓裂。
本發明的目的在於避免上述現有技術中的不足之處而提供一種火藥裝藥腔規則，裝填密度均勻，裝藥量不受限制，壓裂效果明顯又能在不同層次不同方向同時射孔壓裂的複合彈。
本發明的構思要實現上述目的，只有將射孔彈和壓裂彈分離開，結構上既分成兩個彈又相互連成一體。這種分離相應地又帶來了新的困難一是火藥燃燒必須在封閉體系，二是射孔之後火藥燃燒要及時，採用通常的引爆和點火分別進行的辦法，從技術上講困難很大;若採用一根導爆索，只能引爆不能點火。現在採用一種引火器，實現同一根導爆索先引爆射孔器而後引爆引燃器中的施主藥，爆炸形成的平行波激發受主藥，引燃傳火藥，傳火藥再引燃壓裂彈的火藥。利用導火索將射孔壓裂複合彈串聯成一體。
本發明的射孔壓裂複合彈由射孔段1-6、爆炸引燃段7-12和壓裂段13-16組成。
射孔段1-6是由1-15射孔器構成，射孔器由雷管1、射孔槍2、盲孔3、導爆索4、射孔彈5和彈頭架6構成。
雷管1使用撞擊雷管或電雷管，裝在導爆索上端引爆導爆索。
射孔槍2用45鋼製成，槍身上有很多盲孔3。
導爆索4用鉛皮導爆索，上端與雷管連接，中間串接射孔彈，下端與爆炸引燃段連接。
射孔彈5用聚能破甲彈，裝在彈架6上對準盲孔3用作擊穿盲孔和水泥環。
爆炸引燃段7-12由殼體7、引燃器8、施主藥9、受主藥10、傳火藥柱11、壓蓋12、加強帽17、螺母18、螺栓19、上盲孔20和下盲孔21組成。
殼體7用40Mn2鋼成，上端和下端為外螺紋用於連接射孔槍2和殼體13。
引燃器8用45鋼製成有上、下盲孔圓柱體結構，上盲孔裝施主藥、下盲孔裝受主藥。
施主藥9氮化鉛和太安組成，爆炸產生衝擊波。
受主藥10太安，接受衝擊波引燃傳火藥柱。
傳火藥柱11柱狀黑火藥，用來點燃點火藥。
壓蓋12用45＃鋼製成有中心孔的圓蓋用於固定傳火藥柱。
加強帽17黃鋼製成，用作防止施主藥和受主藥鬆動。
壓裂段13-16是由1-30個壓裂彈構成。
壓裂彈由殼體13、點火藥14、火藥15、管箍16組成。
殼體1335CrMnSi鋼製成。
點火藥14粉狀黑火藥，用作點燃火藥。
火藥15壓成柱狀多孔雙芳-3火藥，產生高能氣體的主裝藥。
管箍16用45鋼製成，用於射孔器和壓裂彈殼體之間的連接件。
本發明射孔段由1-15射孔器構成，射孔器之間用管箍連接，內部用一根導爆索連接，壓裂段由1-30個壓裂彈構成，壓裂彈殼體之間用同樣管箍連接，內部用多根傳火藥柱連接，再用爆炸引燃段把射孔段和壓裂段連成一體，殼體之間用螺紋連接，爆炸引燃段上端與射孔段下端內部用導爆索連接，射孔段的導爆索下端用螺母固定在引燃器上的螺栓上與施主藥接觸，施主藥壓緊在引燃器的上盲孔內，用加強帽壓上，受主藥壓緊在下盲孔內，也用加強帽壓上，並與傳火藥柱上端銜接，傳火藥柱下端與壓裂段火藥上的點火藥銜接，在傳火藥柱下端用壓蓋固定傳火藥柱。
本發明在單層次巖石內可選用1個射孔段，每段5個射孔器、10個壓裂彈串聯和1個爆炸引燃段連成一體。在多層次巖石內可選用2個射孔段，每段5個射孔器，20個壓裂彈串聯和1個爆炸引燃段連成一體，在多層次巖石內也可選用上述單層次巖石內用的射孔壓裂複合彈，用導火索串聯而成，主要利用壓裂彈火藥燃燒來點燃導火索，導火索引爆雷管。
本發明相比現有技術具有如下優點1、火藥裝藥腔是規則的圓柱體，裝藥容量、裝藥密度均勻，燃燒穩定。
2、火藥裝藥腔不受限制，裝藥量多，壓裂效果明顯。
3、能在不同層次中射孔與壓裂。
本發明的
如下圖1是射孔壓裂複合彈的剖面圖1-雷管、2-殼體、3-盲孔、4-導爆索、5-射孔彈、6-彈架、7-殼體、8-引燃器、9-施主藥、10-受主藥、11-傳火藥柱、12-壓蓋、13-殼體、14-點火藥、15-火藥、16-管箍。
圖2是圖1中的爆炸引燃段的剖面圖17-加強帽、18-螺母、19-螺栓。
圖3是圖1中的引燃器的剖面圖20-上盲孔、21-下盲孔。
圖4是多射孔段的射孔壓裂複合彈的示意圖22-A段、23-B段、24-爆炸引燃段、25-壓裂段。
圖5是多射孔壓裂複合彈示意圖26-射孔段、27-導火索。
實施例1、本發明參照附圖1、2、3實施首先參照附圖2製造爆炸引燃段殼體7用35CrMnSi材料加工成長180mm，外徑108mm，內徑100mm圓桶，兩端車成油管螺紋，參照附圖3製造引燃器8，選用45鋼加工成長70mm最大外徑25mm，上盲孔20長35mm內徑6mm，下盲孔21長30mm上端內徑6mm，中間10mm下端15mm並在引燃器上部配上一套螺栓19和螺母18，上盲孔內壓入施主藥9，下盲孔壓入受主藥10，加強帽17蓋上，射孔段由5個射孔器串聯而成用管箍16連接，內部用一根導爆索串聯，射孔器選用現有的89式射孔器，壓裂段由10個壓裂彈串聯而成，用管箍16連接，內部用多根傳火藥柱11和點火藥15銜接，壓裂彈選用現有的TYD-90-1型壓裂彈。
本發明的射孔壓裂複合彈參照附圖1裝配將射孔段的導爆索引出的下端用螺母18固定在引燃器8上的螺栓19上，並與上盲孔20的施主藥9接觸，把引燃器裝入殼體7內，殼體7上端與殼體2下端連接，下盲孔21的受主藥10銜接上傳火藥柱11，傳火藥柱用壓蓋12固定，通過中心孔與壓裂彈火藥15上部的點火藥14銜接，殼體13上端與殼體7下端螺紋連接。
試驗時在射孔段上端裝上撞擊雷管1，經過地面試驗，達到一根導爆索先引爆後引燃的設計要求，在油田使用時在射孔段上端裝上撞擊雷管下井之後，封堵井口用撞擊棒引爆雷管。
2、本發明參照附圖4實施，射孔段分成A、B兩段，每段由5個射孔器串聯而成，兩段之間用導爆索連接，壓裂段由20個壓裂彈串聯而成，其實施方法與實例1相同。在油田使用時射孔段裝上電雷管，接上電纜封堵井口用電引爆雷管，主要用於不同層次距離較近的巖層的射孔壓裂。
3、本發明參照附圖5實施利用實例1製成的射孔壓裂複合彈通過導火索將兩彈連接，導火索上端與壓裂彈的傳火藥柱下面的點火藥銜接，下端與射孔器的雷管連接，使用方法與實施例1一樣，主要用於不同層次距離較遠的巖層的射孔壓裂。
權利要求
1.一種射孔壓裂複合彈由射孔段和壓裂段組成，其特徵在於射孔段由1-15個射孔器，壓裂段由1～30壓裂彈構成，用爆炸引然段把射孔段和壓裂段連成一體，射孔器的導索下端用螺母18固定在引燃器8上的螺栓19上，並與施主藥9接觸，施主藥壓緊在引燃器的上盲孔20內，下盲孔21內壓緊的受主藥10與傳火藥柱11上端銜接，下端與壓裂彈上部的點火藥14銜接，用壓蓋12固定傳火藥柱，複合彈的射孔槍2和殼體13用殼體7螺紋連接。
2.根據權利要求1所述的複合彈，其特徵在於射孔段由5個射孔器和壓裂段由10個壓裂彈串聯而成。
3.根據權利要求1所述的複合彈，其特徵在於射孔段分成A、B兩段，每段5個射孔器，兩段之間用導爆索連接，壓裂段由20個壓裂彈串聯而成。
4.根據權利要求2所述的複合彈，其特徵在於2個射孔壓裂複合彈用導火索串聯而成。
全文摘要
本發明的一種射孔壓裂複合彈，由射孔段，爆炸引燃段和壓裂段組成。其特點用爆炸引燃段把射孔段和壓裂段連成一體，用一根導爆索引爆射孔器和引燃壓裂彈，多個射孔段也用一根導爆索串聯而成，多個射孔壓裂複合彈用導火索串聯而成。該彈可以在井下不同層次不同方向同時射孔和壓裂，其效果明顯，為石油和天然氣的開發提供了一種新工具。
文檔編號E21B43/11GK1072990SQ9111124
公開日1993年6月9日 申請日期1991年12月3日 優先權日1991年12月3日
發明者劉晉仁, 吉韶華, 夏天赦, 沙聚多, 李佐東, 呂文選, 王寶興, 張宗益, 張蒙蘭, 丁晶, 馬雲華, 王春燕, 咎根治, 楊立, 周瑤, 魏邦勞, 汪長栓, 王才, 楊彬 申請人:西安近代化學研究所