CN102182432A

CN102182432A - 一种二次爆炸释能药型罩

Info

Publication number: CN102182432A
Application number: CN2011101267425A
Authority: CN
Inventors: 石前; 郭忠万; 潘永新; 汤占军
Original assignee: Daqing Petroleum Administration Bureau
Current assignee: Daqing Petroleum Administration Bureau
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2011-09-14

Abstract

本发明涉及一种二次爆炸释能药型罩。所述的药型罩内壁设有含能材料层(3)及深穿透材料层(4)，含能材料层(3)是由质量含量为60%～99%金属铝及质量含量为1%～40%与金属铝发生放热反应的两种以上的金属或非金属组合而成；深穿透材料层(4)由质量含量为60～85%的钨、质量含量为10～40%的铜和质量含量为5～25%的铋组成或者由质量含量为60～80%的钨、质量含量为10～40%的铜、质量含量为5～25%的铅和质量含量为1～10%的钼粉末合金组成。本发明采用二次爆炸释能药型罩在射孔孔道内产生二次爆炸，清洁孔道，提高孔道周围储层的渗透率，从而提高射孔孔道的导流能力，增加油井的生产能力。

Description

一种二次爆炸释能药型罩

技术领域

本发明涉及属于油田开发射孔作业技术领域，尤其是一种二次爆炸释能药型罩。

背景技术

使用聚能射孔器进行射孔作业目前仍是石油勘探开发中主要完井方式，聚能射孔弹被导爆索引爆后，射孔弹的药型罩在爆轰波作用下形成高速的金属射流，穿透射孔枪、套管、水泥环进入地层，形成油气流进入井筒的通道。孔道壁、地层岩石受到高温、高压的射流冲击后变形、破碎和压实，在射孔孔道的周围形成压实带；实验研究认为这一压实带厚约0.64—1.27cm，渗透率为原始渗透率的7%--20%，严重影响了油井的产能。此外射孔弹穿孔过程中在孔道内残留的岩石碎屑和金属粉末增大了地层流体流向孔眼的流动阻力，从而降低了油井的生产能力。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明目的是提供一种二次爆炸释能药型罩，本发明采用二次爆炸释能药型罩在射孔孔道内产生二次爆炸，清洁孔道，提高孔道周围储层的渗透率，从而提高射孔孔道的导流能力，增加油井的生产能力。

本发明的技术方案是：该二次爆炸释能药型罩内壁设有含能材料层及深穿透材料层，含能材料层是由质量含量为60%～99%金属铝及质量含量为1%～40%与金属铝发生放热反应的两种以上的金属或非金属组合而成；深穿透材料层由质量含量为60～85% 的钨、质量含量为10～40%的铜和质量含量为5～25%的铋组成或者由质量含量为60～80% 的钨、质量含量为10～40%的铜、质量含量为5～25%的铅和质量含量为1～10%的钼粉末合金组成。

本发明具有如下有益效果：射孔弹采用本发明后，在射流中或射流尾部含有一定比例的高温熔化状态的铝或者相类似的其混合金属，进入孔道后与随后进入的井液发生二次爆炸。本发明一种是在深穿透射孔弹药型罩外层采用喷涂或压制一层含能材料，成为一种复合药型罩；另一种可以将含能材料以一定比例加入深穿透药型罩的金属粉末中，通过压制、烘干等工艺形成特殊药型罩。通过工装模具将二次爆炸释能药型罩与射孔弹壳体、炸药压制成为二次爆炸释能射孔弹。通过导爆索起爆后，在爆炸压力作用下，二次爆炸释能药型罩内层产生的高速金属射流，穿透套管、水泥环，在岩石中侵彻出射孔孔道之后，药型罩外层含能材料形成杵体，跟随金属射流进入射孔孔道，在孔道形成后的数毫秒内产生强烈的放热二次爆炸反应，释放大量的气体和热，使孔道附近的压力增加，产生流向井筒的涌流，对孔道的压实带进行冲洗，将孔道内脱落的岩石碎屑和金属粉末从孔道中清除，并在孔道末端产生裂缝；最终实现清洁孔道，增加孔道直径，提高射孔孔道导流能力的目标。

这种二次爆炸释能药型罩压制的射孔弹组装成为射孔器，在油田开发射孔施工中，作用优势表现为：射孔作业的同时含能材料随深穿透射孔弹产生的金属射流同时进入射孔孔道中，首先保证了射孔深度的关键指标不降低，之后在毫秒级时间内产生强烈的放热反应，释放大量气体，是直接作用在射孔孔道内部，直接对射孔孔道内的压实带、碎屑和杂质进行冲洗和返涌，将孔道的压实带进行冲洗，将孔道内脱落的岩石碎屑和金属粉末从孔道中清除，并在孔道末端产生裂缝；最终实现清洁孔道，增加孔道直径，因此同样能量下功效更高。

应用二次爆炸释能药型罩射孔弹技术射孔能实现清洁射孔孔道的目的，增加射孔孔道的体积和渗透率，提高射孔孔道的导流能力。通过现场产能对比，应用此项技术进行射孔，能够使作业井的产量显著上升。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图;

附图2是单层二次爆炸释能药型罩结构示意图。

1-射孔弹壳体；2-炸药；3-含能材料层, 4-深穿透材料层。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

如图中所示，本发明是与标准的DP36RDX-4型射孔弹壳体1配合应用，壳体材料为A3钢，所实施的射孔弹均采用R852炸药2，单发装药量为23克，主要发明部分的双层复合二次爆炸释能药型罩包括：二次爆炸释能药型罩的含能材料层3和二次爆炸释能药型罩的深穿透材料层4组成，在射流穿孔之后，以高温熔化状态的铝或者相类似的其混合金属与井液一同进入射孔孔道，在孔道内发生强烈的放热反应，产生二次爆炸对射孔孔道进行直接作用。二次爆炸释能药型罩的深穿透材料层在射孔弹起爆后能形成高速（7000—9000米/秒）的金属射流，金属射流具备较高的能量，具有较好的穿深性能。以上所有配方材料的粒度直径均在20微米到75微米之间，含能材料层占二次爆炸释能药型罩总体厚度的三分之一左右，深穿透材料层占二次爆炸释能药型罩总体厚度的三分之二，采用与普通射孔弹相同的压药工艺进行射孔弹生产。

射孔为模拟井下状态，单发射孔弹装外径89mm的射孔枪，目标靶为标准砂岩靶，靶上端有8mm厚45#钢板模拟套管，射孔枪与靶上端距离10mm，整体在水槽内进行，射孔后进行孔道容积测量，之后纵向剖开砂岩靶进行孔道直径、轮廓等参数测量。

双层复合罩二次爆炸释能射孔弹穿砂岩靶数据表1

含能材料层配方	砂岩入口孔道直径（mm）	孔道深度（mm）	孔道容积（ml）	末端裂缝描述
					配方1:75%铝20%钴5%二氧化硅	22.1	481.5	133	5条
配方2:65%铝17%铁17%镍1%碳	20.7	497.2	120	4条
					配方3:65%铝20%锡10%锰5%硫	20.1	458.7	112	4条
对比的原单层深穿透药型罩	11.8	486.3	45	无

上表中的每个配方结合质量含量为70% 的钨、质量含量为25%的铜和质量含量为5%的铋的深穿透层。

双层复合罩二次爆炸释能射孔弹与原深穿透射孔弹穿砂岩靶进行比较，配方1的双层复合罩二次爆炸释能射孔弹射孔的砂岩靶入口孔道直径22.1 mm，射孔孔道深度481.5mm，孔道容积133 ml，末端产生5条裂缝；原深穿透射孔弹射孔的砂岩靶入口孔道直径11.8mm，射孔孔道深度486.3mm，孔道容积45 ml，孔道内有少量粉末状金属或砂岩的杂质，末端无裂缝。因此，双层复合二次爆炸释能药型罩射孔后明显增加射孔孔道体积，在孔道末端产生裂缝，改善了射孔压实带。

本发明还包含采用以上两部分材料配方，通过混合均匀、压制成型得到单层二次爆炸释能药型罩，如图2所示，与标准的SDP45RDX-1型射孔弹壳体配合应用，壳体材料为A3钢，所实施的射孔弹均采用R852炸药2，单发装药量为39克，配套外径102mm射孔枪，其余实施条件同上。以下所有配方材料的粒度直径均在20微米到75微米之间。

单层罩二次爆炸释能射孔弹穿砂岩靶数据表2

一体式二次爆炸释能药型罩配方序号	砂岩入口孔道直径（mm）	孔道深度（mm）	孔道容积（ml）	末端裂缝描述
					70%钨13%铝7%铜4%铋5%钴1%二氧化硅的配方4	24.5	591.2	157	4条
65%钨11%铝7%铜6%铅5%铁4%锡2%硫的配方5	23.4	578.3	144	4条
					65%钨10%铝7%铜6%铋6%镍5%锰1%碳的配方6	21.6	539.1	125	3条
对比的原单层深穿透药型罩	14.8	567.7	65	无

单层罩二次爆炸释能射孔弹与原深穿透射孔弹穿砂岩靶进行比较，二次爆炸释能射孔弹射孔的砂岩靶入口孔道直径24.5mm，射孔孔道深度591.2mm，孔道容积157 ml，末端产生4条裂缝；原深穿透射孔弹射孔的砂岩靶入口孔道直径14.8mm，射孔孔道深度567.7mm，孔道容积65 ml，孔道内有少量粉末状金属或砂岩的杂质，末端无裂缝。因此单层二次爆炸释能药型罩的含能材料也可以随射流进入孔道，之后在毫秒级时间内产生强烈的爆炸放热反应，释放大量气体，产生二次爆炸直接作用在射孔孔道内部，对射孔孔道内压实带、碎屑和杂质进行冲洗和返涌，将孔道内脱落的岩石碎屑和金属粉末从孔道中清除，并在孔道末端产生裂缝；最终实现清洁孔道，增加孔道直径，提高射孔孔道导流能力的目的。

Claims

1.一种二次爆炸释能药型罩，所述的药型罩内壁设有含能材料层(3)及深穿透材料层(4)，含能材料层(3)是由质量含量为60%～99%金属铝及质量含量为1%～40%与金属铝发生放热反应的两种以上的金属或非金属组合而成；深穿透材料层(4)由质量含量为60～85% 的钨、质量含量为10～40%的铜和质量含量为5～25%的铋组成或者由质量含量为60～80% 的钨、质量含量为10～40%的铜、质量含量为5～25%的铅和质量含量为1～10%的钼粉末合金组成。

2.根据权利要求1所述的二次爆炸释能药型罩，其特征在于：与金属铝发生放热反应的两种以上的金属或非金属为钴、硅单质或氧化物，其质量比为4：1。

3.根据权利要求1所述的二次爆炸释能药型罩，其特征在于：与金属铝发生放热反应的两种以上的金属或非金属为铁、镍、碳单质或氧化物，其质量比为1：1：0.06。

4.根据权利要求1所述的二次爆炸释能药型罩，其特征在于：与金属铝发生放热反应的两种以上的金属或非金属为锡、锰、硫单质或氧化物，其质量比为4：2：1。

5.根据权利要求1或2所述的二次爆炸释能药型罩，其特征在于：含能材料层(3)由75%的铝、20%的钴及5%的二氧化硅组成, 深穿透材料层(4)由70% 的钨、25%的铜和5%的组成。

6.权利要求1所述的二次爆炸释能药型罩，在射流穿孔之后，以高温熔化状态的铝或者相类似的其混合金属与井液一同进入射孔孔道，在孔道内发生强烈的放热反应，产生二次爆炸对射孔孔道进行直接作用，深穿透材料层在射孔弹起爆后能形成高速7000—9000米/秒的金属射流，配方材料的粒度直径均在20微米到75微米之间，含能材料层占二次爆炸释能药型罩总体厚度的三分之一左右，深穿透材料层占二次爆炸释能药型罩总体厚度的三分之二。