CN102287170B - 变燃速增效射孔装药 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种变燃速增效射孔装药，解决了常规复合射孔技术因其装药单一、装药结构不合理而存在点火不充分、燃烧不完全、作用时间短、产气量少的问题。本发明包括射孔弹以及安装在射孔弹内腔端口的装药前仓，装药前仓底板中心开设有射流通道，装药前仓内部由周缘到射流通道之间由高到低依次设置有点火药圈、延时药圈、增速药圈和爆燃药圈，四药圈高度相同、宽度比为1~2:2~4:2~4:10~15，四个药圈分别由四种不同配方的火药组成，可达到由点火药圈到爆燃药圈逐级变燃速增效的目的，本发明结构简单、操作方便、点火能低、扩燃力强、燃爆作用时间长，扩孔压力增加60%、增效时间可延长一倍以上，大幅度提高了油气井的产能效率。

Description

变燃速增效射孔装药
技术领域
本发明属于石油开发技术领域，涉及一种用于对油井射孔、压裂、解堵的复合射孔装置，具体为一种变燃速增效射孔装药。
背景技术
对于油田的生产井和老井，随着生产时间的增长和射孔次数的增加，油层的原射孔段周围情况会发生较大的变化，近井带的孔隙和裂缝会被油层中的有机物、高分子类聚合物和井下微生物及细菌等聚集堵塞且日趋严重，致使渗流阻力不断增大，从而导致油井产量的逐渐降低直至停产。所以只能采用各种解堵措施来解除近井地带的堵塞物，进而恢复和提高油井产量。其中，复合射孔技术就是油井高效解堵的有效措施之一。
复合射孔技术的原理是利用射孔弹爆炸引燃或引爆置于射孔弹前端的增效火药，增效火药在井底爆燃瞬间产生大量的高能气体，对裂缝的堵塞物予以解除，对已有裂缝的开启程度重新提高，更重要的是高能气体还能在油层近井地带产生多条不受地应力控制的径向放射状裂缝，大大降低了近井地带的流动阻力，提高了近井地带的导流能力，从而达到增产增注的目的。
目前，常规的复合射孔技术均只采用一种增效火药，且结构特征是装药中心为圆柱孔。这种装药配置和结构存在点火不充分、燃烧不完全、作用时间短、产气量少的问题，难以充分发挥复合射孔器装药前仓内有限药量的作用，直接影响油气井的产能。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的常规复合射孔技术因其装药单一、装药结构不合理而存在点火不充分、燃烧不完全、作用时间短、产气量少的问题，因此本发明提供了一种变燃速增效射孔装药，本发明装药采用了由点燃药、延时药、增速药、爆燃药组成的多级变燃速复合装药，可达到着级变燃速增效的目的，本发明结构简单、操作方便，可使油层裂缝的数量、长度和导流能力得到大幅度提高，从而提高油气井的产能效率。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种变燃速增效射孔装药，包括射孔弹和装药前仓，射孔弹包括顶部设有导爆索的弹壳、设于弹壳内部的药型罩以及填装于弹壳和药型罩之间的高能炸药，装药前仓紧密套接在射孔弹内腔的端口上，装药前仓的凹形底板中心处开设有与射孔弹内腔相通的射流通道，且弹壳、药型罩和射流通道的中心线位于同一轴线上；其中，所述的装药前仓内部由周缘到射流通道之间由高到低依次设置有圆形环状的点火药圈、延时药圈、增速药圈和爆燃药圈，且点火药圈、延时药圈、增速药圈和爆燃药圈的高度相同、之间的宽度比为：1~2:2~4:2~4:10~15；其中，点火药圈由密度为1.0~1.3g/cm3的点火药组成，该点火药的质量分数配方比例为高氯酸铵:硝酸钾:树脂:单基发射药为60~75%:10~33%:5%:2～10%；所述的单基发射药经过造粒，其粒径为0.2-0.8mm，长度不大于4mm。延时药圈由密度为1.2~1.4g/cm3的延时药组成，该延时药的质量分数配方比例为硝酸钾：碳：硫为60~75%:15~25%:10~15%。增速药圈由密度为1.3~1.5g/cm3的增速药组成，该增速药的质量分数配方比例为高氯酸铵：硝酸钾：树脂为65~85%：10~30%：5%。爆燃药圈由密度为1.3~1.7g/cm3的爆燃药组成，该爆燃药的质量分数配方比例为高氯酸铵：硝酸钾：树脂：黑索今为35～55%：10～30%：5%：10～50%。
进一步地，所述点火药、增速药和爆燃药组成原料中的树脂为聚氨酯。树脂作为配方原料，起粘结火药的作用。
本发明装药的工作原理描述如下：
首先引爆导爆索，导爆索又引爆射孔弹中的高能炸药，高能炸药起爆并使药型罩在轴线上形成高速金属射流，高速金属射流通过装药前仓的射流通道进入地层并形成射孔孔道。由于本发明中的点火药、延时药、增速药、爆燃药的组分不同，所以其性能也不同，在高能炸药起爆后，由于四种增效火药的位置和燃点不同，爆炸能量首先会引燃点火药，点火药爆燃后产生更高的能量又引燃紧挨着的延期药，以此类推，延期药又引燃增速药，增速药最后又引燃爆燃药。点火药、延时药、增速药和爆燃药是逐级引燃的，其高温高压能量也是逐级放大的，其产生的高温高压能量又二次作用于射孔孔道使孔道更深、裂纹更多，同时对地层产生震裂作用，解除油层裂缝的堵塞物，最终使油层裂纹的数量、长度和导流能力得到大幅度提高，从而提高油气井的产能效率。
本发明与现有技术相比具有以下优点：1、本发明装置设计巧妙、结构简单、安装使用方便，安全可靠性好，不易发生事故；2、本发明装药的增效火药是分类填装、分级燃烧的，所以具有点火能低、扩燃力强、燃爆作用时间长等优点，增效火药由点燃到扩燃再到稳燃，最终达到爆燃，从而实现变燃速的目的，大大提高了能量的利用率，经试验证明，本发明的变燃速增效射孔装药可增加60%的扩孔压力，增效作用时间可延长一倍以上，而且能够有效地减少超压对枪管的损害。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中装药前仓的结构示意图。
图3为图2的俯视图。
图中：1-弹壳、2-导爆索、3-高能炸药、4-药型罩、5-装药前仓、5-1-点火药圈、5-2-延时药圈、5-3-增速药圈、5-4-爆燃药圈、6-射流通道。
具体实施方式
实施例1
一种变燃速增效射孔装药，包括射孔弹和装药前仓5，射孔弹包括顶部设有导爆索2的弹壳1、设于弹壳1内部的药型罩4以及填装于弹壳1和药型罩4之间的高能炸药3，装药前仓5紧密套接在射孔弹内腔的端口上，装药前仓5的凹形底板中心处开设有与射孔弹内腔相通的射流通道6，且弹壳1、药型罩4和射流通道6的中心线位于同一轴线上；其中，所述的装药前仓5内部由周缘到射流通道6之间由高到低依次设置有圆形环状的点火药圈5-1、延时药圈5-2、增速药圈5-3和爆燃药圈5-4，且点火药圈5-1、延时药圈5-2、增速药圈5-3和爆燃药圈5-4的高度相同、之间的宽度比为1:2:2:15。    
其中，点火药圈5-1由密度为1.2g/cm3的点火药组成，该点火药的质量分数配方比例为高氯酸铵:硝酸钾: 聚氨酯:单基发射药为60%:33%:5%:2%；延时药圈5-2由密度为1.4g/cm3的延时药组成，该延时药的质量分数配方比例为硝酸钾：碳：硫为60%:25%:15%；增速药圈5-3由密度为1.4g/cm3的增速药组成，该增速药的质量分数配方比例为高氯酸铵:硝酸钾: 聚氨酯为75%:20%:5%；爆燃药圈5-4由密度为1.7g/cm3的爆燃药组成，该爆燃药的质量分数配方比例为高氯酸铵:硝酸钾: 聚氨酯:黑索今为55%:30%:5%:10%。
实施例2
一种变燃速增效射孔装药，包括射孔弹和装药前仓5，射孔弹包括顶部设有导爆索2的弹壳1、设于弹壳1内部的药型罩4以及填装于弹壳1和药型罩4之间的高能炸药3，装药前仓5紧密套接在射孔弹内腔的端口上，装药前仓5的凹形底板中心处开设有与射孔弹内腔相通的射流通道6，且弹壳1、药型罩4和射流通道6的中心线位于同一轴线上；其中，所述的装药前仓5内部由周缘到射流通道6之间由高到低依次设置有圆形环状的点火药圈5-1、延时药圈5-2、增速药圈5-3和爆燃药圈5-4，且点火药圈5-1、延时药圈5-2、增速药圈5-3和爆燃药圈5-4的高度相同、之间的宽度比为2:4:4:10。    
其中，点火药圈5-1由密度为1.0g/cm3的点火药组成，该点火药的质量分数配方比例为高氯酸铵:硝酸钾: 聚氨酯:单基发射药为68%:22%:5%:5%；延时药圈5-2由密度为1.3g/cm3的延时药组成，该延时药的质量分数配方比例为硝酸钾:碳:硫为75%:15%:10%；增速药圈5-3由密度为1.3g/cm3的增速药组成，该增速药的质量分数配方比例为高氯酸铵:硝酸钾: 聚氨酯为65%:30%:5%；爆燃药圈5-4由密度为1.3g/cm3的爆燃药组成，该爆燃药的质量分数配方比例为高氯酸铵：硝酸钾：聚氨酯：黑索今为35%:10%:5%:50%。
实施例3
一种变燃速增效射孔装药，包括射孔弹和装药前仓5，射孔弹包括顶部设有导爆索2的弹壳1、设于弹壳1内部的药型罩4以及填装于弹壳1和药型罩4之间的高能炸药3，装药前仓5紧密套接在射孔弹内腔的端口上，装药前仓5的凹形底板中心处开设有与射孔弹内腔相通的射流通道6，且弹壳1、药型罩4和射流通道6的中心线位于同一轴线上；其中，所述的装药前仓5内部由周缘到射流通道6之间由高到低依次设置有圆形环状的点火药圈5-1、延时药圈5-2、增速药圈5-3和爆燃药圈5-4，且点火药圈5-1、延时药圈5-2、增速药圈5-3和爆燃药圈5-4的高度相同、之间的宽度比为2:3:3:12。    
其中，点火药圈5-1由密度为1.3g/cm3的点火药组成，该点火药的质量分数配方比例为高氯酸铵:硝酸钾: 聚氨酯:单基发射药为75%:10%:5%:10%；延时药圈5-2由密度为1.2g/cm3的延时药组成，该延时药的质量分数配方比例为硝酸钾:碳:硫为70%:20%:10%；增速药圈5-3由密度为1.5g/cm3的增速药组成，该增速药的质量分数配方比例为高氯酸铵:硝酸钾: 聚氨酯为85%:10%:5%；爆燃药圈5-4由密度为1.5g/cm3的爆燃药组成，该爆燃药的质量分数配方比例为高氯酸铵:硝酸钾: 聚氨酯:黑索今为45%:20%:5%:30%。

Claims (2)

1.一种变燃速增效射孔装药，包括射孔弹和装药前仓（5），射孔弹包括顶部设有导爆索（2）的弹壳（1）、设于弹壳（1）内部的药型罩（4）以及填装于弹壳（1）和药型罩（4）之间的高能炸药（3），装药前仓（5）紧密套接在射孔弹内腔的端口上，装药前仓（5）的凹形底板中心处开设有与射孔弹内腔相通的射流通道（6），且弹壳（1）、药型罩（4）和射流通道（6）的中心线位于同一轴线上；其特征在于：所述的装药前仓（5）内部由周缘到射流通道（6）之间由高到低依次设置有环状的点火药圈（5-1）、延时药圈（5-2）、增速药圈（5-3）和爆燃药圈（5-4），且点火药圈（5-1）、延时药圈（5-2）、增速药圈（5-3）和爆燃药圈（5-4）的高度相同、之间的宽度比为：1~2:2~4:2~4:10~15；其中，点火药圈（5-1）由密度为1.0~1.3g/cm3的点火药组成，该点火药的质量分数配方比例为高氯酸铵:硝酸钾:树脂:单基发射药为60~75%:10~33%:5%:2～10%；延时药圈（5-2）由密度为1.2~1.4g/cm3的延时药组成，该延时药的质量分数配方比例为硝酸钾：碳：硫为60~75%:15~25%:10~15%；增速药圈（5-3）由密度为1.3~1.5g/cm3的增速药组成，该增速药的质量分数配方比例为高氯酸铵：硝酸钾：树脂为65~85%：10~30%：5%；爆燃药圈（5-4）由密度为1.3~1.7g/cm3的爆燃药组成，该爆燃药的质量分数配方比例为高氯酸铵：硝酸钾：树脂：黑索今为35～55%：10～30%：5%：10～50%。
2.根据权利要求1所述的变燃速增效射孔装药，其特征在于：所述点火药、增速药和爆燃药组成原料中的树脂为聚氨酯。
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