CN101148980A - 油井用射孔和酸化压裂组合装置 - Google Patents

Abstract

一种油井用射孔和酸化压裂组合装置，包括含有2～4个射孔器的射孔单元和后效作用部分，其特点是将射孔单元置于助推仓中部，外侧对称的装有压裂装药、酸性材料以及助推装药。它利用射孔器装药爆轰在油层中射孔；同时火药燃烧对油层压裂造缝，并将酸性材料推入油层孔道及周围的裂缝中；酸性材料在水中分解形成液态酸，进而与孔道和裂缝周围物质产生化学反应，清堵并扩大缝隙……一次施工完成多项作业。通过以上作业，可以大大提高射孔效率，改善近井带油层的渗透率，使得一般的低孔、低渗透油藏不用实施水力压裂即可投产。对于孔隙度、渗透率特低，岩层特致密的油气藏，也可以大大降低水力压裂的开裂压力，从而降低了作业难度，节省了施工费用，提高了作业的安全性。

Description

油井用射孔和酸化压裂组合装置

一、技术领域

本发明涉及油田使用的一种完井装置，具体地说是一种油井用射孔和酸化压裂组合装置。

二、背景技术

在我国已探明的油气田中，有相当部分属于低孔隙度、低渗透率油藏。这些油藏在射孔作业后通常不能马上出油，或者不能得到满意的产量，因此还要进行酸化压裂等措施，才能开始采油。这些措施通常是将有一定酸性的液体注入套管中，封闭井口，用压裂车给封闭在套管中的液体加压。这个压力通过液体作用在孔道周围的油层上，使其开裂并将裂纹延伸。裂缝压开之后，酸性液体进入油层裂缝之中，与裂缝周围的岩石发生化学反应，腐蚀掉其中的某些成分，致使这些裂缝成为永久裂缝，不再闭合。这样处理后的油井一般可在3-5年内保持高产稳产。目前的问题是酸化压裂作业不仅工艺繁琐，设备复杂，耗资具大，而且在条件恶劣的环境如沙漠、海洋以及交通不便的山区很难实现。

三、发明内容

本发明之目的就是针对上述问题，提供一种具备射孔、高能气体压裂以及酸化处理等多种功能的完井装置，使这几项作业一次完成。

本发明的目的是这样实现的；一种油井用射孔和酸化压裂组合装置，它包括装有2～4个石油射孔器的组合射孔单元和能完成酸化压裂作业的后效作用部分，其结构特征是在射孔单元外侧对称的充填压裂装药、酸性材料和将这些酸性材料送入油层孔道的助推装药，以及盛装它们的助推仓。

助推仓外表面为圆柱型，内表面为易于酸性材料推出的流线或折线型，整体为轴对称中空旋转体，助推仓轴线与射孔器轴线垂直，射孔单元放置在助推仓中部，助推仓可由金属、塑料或其它固体材料制成。

压裂装药位于射孔单元两侧，它可以是火药、推进剂以及它们的混合物，为块状固体。它可以做成药环套在射孔器外壳上；也可以做成药饼，放在射孔单元与酸性材料之间。

压裂装药的外侧是酸性材料。酸性材料可由固体酸性颗粒、液体酸性胶丸或其它酸性材料组成。酸性材料的外侧是助推装药，助推装药可以是火药、推进剂以及它们的混合物，为块状圆柱形固体。

由于采用了上述方案，本发明油井用射孔和酸化压裂组合装置，可通过在射孔枪内装添火药和酸性材料来实现：射孔器起爆后，压垮药型罩，形成金属射流在岩层中射孔，同时装药爆炸产生的高温高压也点燃了射孔器周围的压裂装药和助推装药。由于压裂装药紧贴射孔单元，处于过能量点火，它瞬间产生大量的高能气体立即随炸药的爆轰产物进入油层孔道，并对其压裂造缝。油层压开以后，枪内处于高压状态，而油层处于低压区域，枪内盛装的酸性材料就会在这个压力差的作用下向油层运动，进入油层孔道及周围的裂缝中。最后这些封闭在油层及孔道中的酸性材料就会慢慢地与周围的岩层发生化学反应，腐蚀掉其中的某些成分，在岩层中造出永久裂缝。这样作业之后，近井带油层的渗透率会大大提高，油气产量就会有明显的增加。

四、附图说明

图1是石油勘探和采油时油井射孔作业示意图。

图2是普通的石油射孔器结构图。

图3是本发明采用的含有四个射孔器的射孔和酸化压裂组合装置示意图。

图4是本发明采用的含有三个射孔器的射孔和酸化压裂组合装置示意图。

图5是图4所示含有三个射孔器的射孔单元的剖视图。

图6是本发明采用的含有二个射孔器的射孔和酸化压裂组合装置示意图。

五、具体实施方式

图1是油井射孔作业示意图。在石油勘探和开采时，通常要先在含油地块上钻井，再将套管1下到井内，然后将套管1和油层5固结在一起，最后将装有射孔器3的射孔枪2下到油井内合适位置。当深度校准以后，就可以进行射孔作业了。

图3为本发明实施例(I)，其特点是将四个射孔器3两两一组，组成一个射孔单元3<，将这个射孔单元3<放在射孔酸化压裂组合装置的中部，周围增加了后效作用部分(即酸化压裂部分)。后效作用部分由压裂装药6，酸化材料7，助推装药8及助推仓(即材料仓)9组成，导爆索4在中心穿过。助推仓9外表面为圆柱型，内表面为折线或流线型旋转曲面，整体为中空轴对称旋转体，中部平行放置两组共4发射孔器3(即组合射孔器3<)。每组射孔器两发背向放置，两组射孔器3分上下两层紧靠在一起，轴线垂直成90度。射孔器3与助推仓9的轴线垂直。射孔单元3<的外侧为压裂装药6，压裂装药6可以做成固体药饼，紧贴在射孔单元3<外侧；也可以做成药环套在射孔器外表面。压裂装药可以是火药、推进剂以及它们的混合物，为固体块状结构。压裂装药的外侧是酸性材料7。酸性材料7可以是固体酸性颗粒、液态酸性胶丸以及其它颗粒状酸性材料，整体成圆柱或圆台状，外表面与助推仓9内表面相接。酸性材料7的外侧是助推装药8。助推装药8由火药、推进剂或它们的混合物组成，为高密度块状固体，放在整个装置的最外侧，导爆索4在压裂装药6，酸性材料7，助推装药8中间穿过。

图4为本发明实施例(II)，其结构特点是助推仓9中部的射孔单元3<中含有三个射孔器3，其它结构与实施例(I)完全相同。

图5是本发明实施例(II)含有三个射孔器3的射孔单元3<的剖视图，其特点是三个射孔器3口部朝外背向放置，轴线成120度角，并在一个平面上，导爆索4从三个射孔器3的起爆点中心通过，并与起爆孔相接。

图6是本发明实施例(III)，其结构特点是在助推仓9中部装有一个含两个射孔器3的射孔单元3<，其它结构与实施例(I)完全相同。

由于采用了以上方案，本发明油井用射孔和酸化处理组合装置可通过在射孔器两侧充填火药和酸性材料来实现：射孔枪起爆后，导爆索4将爆轰逐级传播。引爆射孔单元3^<，使其在射孔的同时，也把枪内的压裂装药6和助推装药8点燃。压裂装药6点火后，产生大量高能气体，把油层5孔道压开。与此同时，助推装药8剧烈燃烧，也将酸性材料推出射孔枪，进入油层5孔道及周围的裂缝中。最后，这些封闭在油层孔道及周围裂缝中的酸性材料就会慢慢地与周围岩层发生化学反应，腐蚀掉其中的某些成分，在岩层中造成永久裂缝，使油层与井筒之间产生更多更畅通的流通渠道。这就是油井用射孔和酸化压裂组合装置的工作原理。

Claims (7)

1.一种油井用射孔和酸化压裂组合装置，包括装有2～4个射孔器(3)的组合射孔单元(3^ㄑ)、压裂装药(6)、酸性材料(7)、助推装药(8)、助推仓(9)及导爆索(4)，其特征是助推仓(9)外表面为圆柱型，内表面为流线或折线旋转曲面，整体为中空轴对称旋转体，中部加工出圆孔以装添和固定组合射孔单元(3^ㄑ)，助推仓(9)与射孔单元(3^ㄑ)轴线垂直，压裂装药(6)、酸性材料(7)、助推装药(8)、导爆索(4)也装在助推仓(9)之中，其排列顺序为：射孔单元(3^ㄑ)居中，两侧对称依次是压裂装药(6)、酸性材料(7)、助推装药(8)，导爆索(4)在压裂装药(6)酸性材料(7)和助推装药(8)中间穿过。

2.根据权利要求1所述的油井用射孔和酸化压裂组合装置，其特征是射孔采用具有4个射孔器(3)的组合射孔单元(3^ㄑ)，射孔器(3)两个一组背向水平放置，这样两组射孔器分上下两层平行放置组成一个射孔单元(3^ㄑ)，两组射孔器轴线垂直，并都和助推仓(9)轴线垂直。

3.根据权利要求1所述的油井用射孔和酸化压裂组合装置，其特征是射孔采用具有三个射孔器(3)组成的射孔单元(3^ㄑ)，三个射孔器背向平行放置，轴线相互成120度角，每个射孔器都与助推仓(9)轴线垂直，导爆索(4)从射孔单元(3^ㄑ)中间的起爆孔穿过，并与起爆孔相接。

4.根据权利要求1所述的油井用射孔和酸化压裂组合装置，其特征是射孔采用具有两个射孔器(3)组成的射孔单元(3^ㄑ)，两个射孔器(3)背向水平放置，轴线成180度角，每个射孔器(3)都与助推仓(9)轴线垂直。

5.根据权利要求1所述的油井用射孔和酸化压裂组合装置，其特征是压裂装药(6)置于射孔单元(3^ㄑ)外侧，它由火药、推进剂或它们的混合物组成，为块状固体，可以做成药饼紧贴射孔单元(3^ㄑ)放置，也可做成药环套在射孔器(3)外表面。

6.根据权利要求1所述的油井用射孔和酸化压裂组合装置，其特征是酸性材料(7)置于压裂装药(6)外侧，整体成圆柱或圆台状，它可以是固体酸性材料颗粒、液体酸性材料胶丸以及其它酸性材料颗粒，圆柱外表面与助推仓(9)内表面相接。

7.根据权利要求1所述的油井用射孔和酸化压裂组合装置，其特征是助推装药(8)置于酸性材料(7)外侧，它可以是火药、推进剂以及它们的混合物组成。为块状固体。

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