CN102305058A

CN102305058A - 新型增效震裂射孔串联装药

Info

Publication number: CN102305058A
Application number: CN201110231509A
Authority: CN
Inventors: 刘天生; 张晋红; 刘迎彬; 李如江; 王凤英; 高永宏; 胡晓艳; 陶志龙
Original assignee: North University of China
Current assignee: North University of China
Priority date: 2011-08-15
Filing date: 2011-08-15
Publication date: 2012-01-04
Anticipated expiration: 2031-08-15
Also published as: CN102305058B

Abstract

本发明为一种新型增效震裂射孔串联装药，解决了现有增效射孔装置由于药柱是同时整体爆燃，产生的气体量和压力都很大而损坏油井和射孔枪管等问题。该串联装药包括内设射孔弹、外套装药药柱的射孔枪管，装药药柱上均匀设有若干隔爆垫，隔爆垫将装药药柱分成若干级，每级装药药柱之间通过设于隔爆垫上的延时导爆管串联，其中最顶端的一级装药药柱为特殊级装药，之后的各级装药药柱为一般级装药，在一般级装药部分，正对射孔弹射流方向的装药药柱上还设有防爆材料板。本发明串联装药的装药药柱是着级爆燃，增效震裂更加合理、有效、循序渐进，使油井和枪管免受损坏，此外该装置结构简单、使用方便，大大的增加了出油、出气量，提高了开采效率。

Description

新型增效震裂射孔串联装药

技术领域

本发明属于油气开采技术领域，具体为一种新型增效震裂射孔串联装药，适合于油、气射孔开采或再次开采，特别适用于贫油井、油气层为坚硬介质油井。

背景技术

在油井的开采作业中，一般都是先在含油区上方打一口油井，然后将内设射孔弹的射孔枪管放于油井内，校准位置后并固定，最后引爆射孔枪管内的射孔弹，射孔弹爆炸后形成高温高速金属流，金属流穿过射孔枪管后，在周围地层射出孔道，这样地层中的油气就能通过孔道进入到射孔枪管内，就可进行采油、采气工作。但是该方法不但在地层中射的孔道口径小、深度浅，而且周围地层也几乎无裂纹出现，所以致使地层的出油、出气量较少，工作效率低下。

为了提高开采效率，国内外进行了大量的研究工作，研究出了出油、出气量更大，开采效率更高的增效射孔开采方法，例如公开号为101349149，名为气体推进成缝射孔工艺的发明专利，该工艺选用常规的射孔枪，在枪身外围套有袖套式推进剂药柱，然后将枪身送到油井下目的层，引爆枪身内的射孔弹，射孔弹引爆后产生的金属流穿过枪身侧壁和袖套式推进剂药柱后进入地层，金属流在穿过推进剂药柱时会引燃推进剂药柱，药柱燃烧后会产生大量的高温高压气体，对之前的射孔产生较强冲刷，并对地层产生压裂，使地层出现裂缝。该工艺的不足之处在于当若干个射孔弹引爆后形成高温高压金属流，金属流穿过推进剂药柱时，整个推进剂药柱都会被同时引燃，由于药柱药量大又同时被引燃，燃烧后产生的气体量会非常大、气体压力也非常大，在井下空间一定的情况下，过量的高温高压气体可能会对油井及枪管造成损害，影响正常的生产秩序，另一方面，整个药柱同时引燃，使产生的大量高温高压气体得不到合理、充分、有效的利用，对能源是一种浪费。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术中所存在的技术问题，而提供了一种新型增效震裂射孔串联装药，本发明将射孔枪管外围的袖套式装药药柱分成若干级，然后通过延时雷管将其串联起来，使本发明在射孔增效时可以分级延时爆燃增效，使增效震裂可以合理、有效、循序渐进的进行，这样不仅大大提高了油井的出油、出气量，而且还很好的保护了油井和射孔枪管。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种新型增效震裂射孔串联装药，包括射孔枪管，射孔枪管内由上而下、按周向均匀布置有若干射孔弹，射孔枪管外围固套有袖套式的装药药柱；所述的装药药柱上均匀设有若干圈隔爆垫，隔爆垫将装药药柱由上而下分成若干级，并且每级装药药柱之间通过贯穿固插于隔爆垫上的延时导爆管串联，其中，最顶端的一级装药药柱为特殊级装药，之后的各级装药药柱为一般级装药，在一般级装药部分，正对射孔弹射流方向的装药药柱上还设有防爆材料板。

本发明装置的工作过程描述如下：

第一步是安装本发明装置，先在含油区上钻好油井，然后根据油井的具体尺寸、位置等来选取适合该油井的本发明装置（包括射孔枪管和装药药柱的尺寸、射孔弹的数量、装药药柱的药量和级数等），本发明装置在油井中的位置校准以后，固定本发明装置；第二步就进行射孔和增效震裂作业，引爆射孔枪管中的射孔弹，其中处于特殊级（即最顶一级）装药部分的射孔弹爆炸后，产生的高温金属流会依次穿过射孔枪管壁和套袖式装药药柱后进入地层，形成出油孔，在穿过装药药柱的同时，射孔弹爆炸形成的高温金属流会引燃套固在射孔枪管外、处于特殊级的装药药柱，特殊级的装药药柱爆燃并产生大量的高温高压气体，高温高压气体进入到地层，对地层产生压裂，使地层形成更多的裂缝，同时对射孔孔道也产生较强的冲击，使孔道更深、孔内裂缝更多更长；而处于一般级（即最顶一级以下各级）部分的射孔弹爆炸后，产生的高温金属流会依次穿过射孔枪管壁和正对射流方向的装药药柱上的防爆材料板后进入地层，形成出油孔，由于射孔弹爆炸形成的高温金属流是通过设在装药药柱上的防爆材料板而进入地层的，并没有和装药药柱直接接触，所以不会引爆装药药柱，使一般级部分的射孔操作和装药药柱爆燃压裂分步进行；特殊级的装药药柱被引爆后，同时穿固插于隔爆垫上的延时导爆管也被引燃，通过延时导爆管的传导，又引爆了一般级部分的第1级装药药柱，以此类推，一般级部分的第2级、第3级…第n级装药药柱通过隔爆垫上的延时导爆管被依次串联引爆，依次完成一般级部分装药药柱的增效震裂作业，一般级部分的各级装药药柱爆燃产生大量的高温高压气体进入到地层，对地层产生压裂，并对先前形成的射孔孔道产生较强的冲击，使孔道更深、裂缝更多更长。

简而言之，本发明装置原理为：射孔枪管内设射孔弹、外设被隔爆垫分成若干级的袖套式装药药柱，特殊级的装药药柱，无论射孔弹的射流击中哪个位置，其都能被立刻引爆，而一般级装药药柱，则不允许被射孔弹射流引爆，所以在一般级部分的装药药柱能被射流击中的部位都设有防爆材料板，以达到只射孔不引爆的目的，使射孔和引爆分步进行，而各级装药药柱是通过隔爆垫上的延时导爆管一级接着一级串联式引爆的，本发明装置的这种分级依次延迟起爆增效方式是合理、有效、循序渐进的，所以油井和射孔枪管不会因为爆燃后的气体量过大、气体压力过强而遭到损坏，很好地保护了油井和枪管，同时爆炸后产生的气体能量也能够更加充分有效的被利用。

进一步地，所述的装药药柱是由低爆速高钝感炸药制成的，其最高爆速为5000m/s。本发明中的装药药柱是由炸药制成，而不是现有的火药制成，同等条件下炸药的爆破力更强，爆炸后产生的气体能量更足，对地层的震裂、孔道的延伸效果更好；低爆速是指炸药的能量释放缓慢、能量作用时间长，而高钝感则提高了炸药的安全性。

所述的防爆材料板由惰性防爆材料制成，其尺寸大小为射孔弹射流直径的80倍以上，厚度与装药药柱厚度一致。惰性防爆材料和大尺寸可以确保射孔弹爆炸后形成的金属流能够全部打在防爆材料板上，而不会引爆装药药柱，确保作业的顺利进行。

所述的隔爆垫的高度大于3倍的装药药柱厚度。高度大于3倍装药药柱厚度的隔爆垫可以确保各级装药药柱之间不会被引爆，确保作业的安全进行。

所述的射孔枪管与装药药柱之间还设有一层厚度小于0.2mm的浸油纸。在装药药柱爆燃的时候，浸油纸对射孔枪管可以起到很好地保护作用，防止射孔枪管被装药药柱的爆燃而损坏。

所述的延时导爆管为8#导爆管延时雷管，其延时爆炸时间大于30ms。8#导爆管延时雷管的延爆时间长，可以很好的控制各级装药药柱的爆燃时间，使装药药柱的爆燃更加的合理、有效、循序渐进。

所述的射孔弹、射孔枪管都可采用现有技术中常规的射孔弹和射孔枪管。而对于不同的油井，本发明装置的选用可以根据油井的具体实际情况而定，包括射孔枪管的尺寸，射孔弹的数量，装药药柱的长度、厚度、装药量，装药药柱的级数等等。

本发明的有益效果是：

1、套袖式的装药药柱被隔爆垫分级设置，使装药药柱可以一级一级的按

串联方式依次引爆，一方面这种方式可以令爆炸增效更加合理、有效、循序渐进的进行，以确保油井和射孔枪管不会因为爆燃后的气体量过大、气体压力过强而遭到损坏，有效地保护了油井和射孔枪管。另一方面这种方式也可以使爆炸后产生的大量的高温高压气体得到更加合理、充分、有效地利用，其增效时间由原来的毫秒级增长至秒级，节约了能源，降低了成本、增强了震裂效果；

2、本发明装置的装药药柱使用的是炸药而非传统的火药，所以在同等条

件下炸药的作用压力更大大，包括冲击波压力和爆炸地震波压力，可大大提高横向和纵向较大的裂隙效应，避免以往增效射孔高效气体在较软油层介质中形成的压死球壳效应，而且巨大的冲击力使射孔弹打下的孔更深，裂缝更多、更长，以此增加更多的出油、出气量；

3、射孔枪管内设射孔弹、外设套袖式的装药药柱，射孔和增效震裂一体

化进行，结构简单、操作方便，大大的提高了开采效率。

附图说明

图1为本发明的外部结构示意图。

图2为图1的剖视图。

图3为本发明中隔爆垫的剖视图。

图中：1-射孔枪管、2-射孔弹、3-装药药柱、3-1-特殊级装药、3-2-一般级装药、4-隔爆垫、5-延时导爆管、6-防爆材料板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明装置做进一步地描述：

如图1、2、3所示，一种新型增效震裂射孔串联装药，包括射孔枪管1，

射孔枪管1内由上而下、按周向均匀布置有若干射孔弹2，射孔枪管1外围固套有袖套式的装药药柱3；所述的装药药柱3上均匀设有若干圈隔爆垫4，隔爆垫4将装药药柱3由上而下分成若干级，并且每级装药药柱之间通过贯穿固插于隔爆垫4上的延时导爆管5串联，其中，最顶端的一级装药药柱为特殊级装药3-1，之后的各级装药药柱为一般级装药3-2，在一般级装药3-2部分，正对射孔弹2射流方向的装药药柱3上还设有防爆材料板6。

具体实施时，本发明装置的射孔枪（即由射孔枪管和射孔弹组成）可配用102、127等射孔枪。

射孔枪体采用127射孔枪；用黑索金炸药为主体，加工低爆速高钝感的袖套式装药药柱3，其爆速在3000-5000m/s；利用可挥发性聚苯乙烯浸渍粒子，在高温下用模具制造隔爆垫4，该隔爆垫4高度为袖套式装药药柱3厚度的4倍；处于一般级装药3-2的、且正对射孔弹2射流方向的装药药柱3上，还设有尺寸为金属射流直径85倍的防爆材料板6；串联延时导爆管5采用工业8#导爆延时雷管，其延时爆炸时间为35s；将加工好的袖套式装药药柱3和隔爆垫4设于127射孔枪的枪管1外表，安装时在枪管的外表涂均匀黄油并加一层厚度为0.1mm的浸油纸，浸油纸可用来保护射孔枪管1不被损坏。

将该装置放入油井中，调整好位置后固定，就可进行打孔增效震裂作业。

Claims

1.一种新型增效震裂射孔串联装药，包括射孔枪管（1），射孔枪管（1）内由上而下、按周向均匀布置有若干射孔弹（2），射孔枪管（1）外围固套有袖套式的装药药柱（3），其特征在于：所述装药药柱（3）上均匀设有若干圈隔爆垫（4），隔爆垫（4）将袖套式装药药柱（3）由上而下分成若干级，并且每级装药药柱之间通过贯穿固插于隔爆垫（4）上的延时导爆管（5）串联，其中，最顶端的一级装药药柱为特殊级装药（3-1），之后的各级装药药柱为一般级装药（3-2），在一般级装药（3-2）部分，正对射孔弹（2）射流方向的装药药柱（3）上还设有防爆材料板（6）。

2.根据权利要求1所述的新型增效震裂射孔串联装药，其特征在于：所述的装药药柱（3）是由低爆速高钝感炸药制成的，其最高爆速为5000m/s。

3.根据权利要求1或2所述的新型增效震裂射孔串联装药，其特征在于：所述的防爆材料板（6）由惰性防爆材料制成，其尺寸大小为射孔弹（2）射流直径的80倍以上，厚度与装药药柱（3）厚度一致。

4.根据权利要求1或2所述的新型增效震裂射孔串联装药，其特征在于：所述的隔爆垫（4）的高度大于3倍的装药药柱（3）厚度。

5.根据权利要求3所述的新型增效震裂射孔串联装药，其特征在于：所述的隔爆垫（4）的高度大于3倍的装药药柱（3）厚度。

6.根据权利要求1或2所述的新型增效震裂射孔串联装药，其特征在于：所述的射孔枪管（1）与装药药柱（3）之间还设有一层厚度小于0.2mm的浸油纸。

7.根据权利要求3所述的新型增效震裂射孔串联装药，其特征在于：所述的射孔枪管（1）与装药药柱（3）之间还设有一层厚度小于0.2mm的浸油纸。

8.根据权利要求1或2所述的新型增效震裂射孔串联装药，其特征在于：所述的延时导爆管（5）为8#导爆管延时雷管，其延时爆炸时间大于30ms。

9.根据权利要求3所述的新型增效震裂射孔串联装药，其特征在于：所述的延时导爆管（5）为8#导爆管延时雷管，其延时爆炸时间大于30ms。

10.根据权利要求7所述的新型增效震裂射孔串联装药，其特征在于：所述的延时导爆管（5）为8#导爆管延时雷管，其延时爆炸时间大于30ms。