CN102337878B - 一种热点火高能气体脉冲压裂装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热点火高能气体脉冲压裂装置，由油传或电缆点火接头组件、传火接头组件、一个或多个密闭热点火装置组件、一个或多个压裂主装药组件、一个或多个串联接头组件、以及枪尾串联组成。密闭热点火装置组件以发火管点火，发火管引燃密闭热点火装置内的高热微气火药或无气高热药剂，密闭热点火装置是一个封闭体系，点火前后结构保持完整，密闭热点火装置传递出的热量点燃主装药，主装药发生燃烧，快速产生大量燃气；多个装置采用传火接头串联，串联数量不受限制，传火接头内装填瞬时或延时发火管，从而实现多级装置的燃烧传递。解决了现有技术爆燃状态难于控制，井筒内压力叠加、套管损伤问题，以及爆燃后产生大量残骸污染、堵塞问题。

Description

一种热点火高能气体脉冲压裂装置
技术领域
本发明属于石油开采技术领域，涉及一种高能气体压裂装置，特别是一种热点火高能气体脉冲压裂装置。
背景技术
高能气体压裂技术是利用火药在油气储层爆燃产生的大量高温高压燃气快速膨胀压裂地层，使近井带产生多条不受地应力控制的辐射状裂缝，从而提高地层的渗透导流能力，达到油气井增产、水井增注的目的。
目前的高能气体压裂装置，基本上采用起爆器或电雷管引发导爆索爆炸，导爆索引发点火装置，点火装置引发主装药发生爆燃的点火方式。现有技术有中国专利(公开号：CN87215505、CN 89213979.X、CN 912279605、CN 1093139A、CN101737027A、CN 101737028A、CN 101358519A、CN 102080527A、CN 101619654A)等技术或装置。上述技术或装置具有升压速率快、峰值压力高的优点，在油气井压裂增产中得到广泛使用，取得了较好的增产增注效果，但都存在爆燃状态难于控制、压力作用时间短(不大于1000ms)、峰值压力难于控制、作用效果难以测算，甚至发生井筒内压力叠加、有时会发生套管损伤问题。有些装置爆燃后产生大量残骸，造成井筒污染，甚至发生井下注采设备堵塞等问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种热点火高能气体脉冲压裂装置，它以发火管点火，发火管引燃密闭热点火装置内的高热微气火药或无气高热药剂，密闭热点火装置是一个封闭体系，点火前后结构保持完整，密闭热点火装置传递出的热量点燃主装药，主装药发生燃烧，燃烧状态稳定；主装药燃烧快速产生大量燃气，峰值压力易于控制；多个压裂装置组件采用传火接头串联，串联数量不受限制，传火接头内装填瞬时或延时发火管，上一级装置瞬时或延时点燃下一级装置，从而实现多级装置的燃烧传递，压力作用时间长，并且作用时间可以调节。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术解决方案：
一种热点火高能气体脉冲压裂装置，其特征在于，由油传或电缆点火接头组件、传火接头组件、一个或多个密闭热点火装置组件、一个或多个压裂主装药组件、一个或多个串联接头组件、以及枪尾组成；
所述油传或电缆点火接头组件包括油传或电缆接头，在油传或电缆接头内部安装有发火管；
所述传火接头组件包括传火接头，在传火接头内部安装有瞬时或延时发火管；
所述密闭热点火装置组件包括密闭中心管，在密闭中心管内部填装有高热微气火药或无气高热药剂；密闭热点火装置是一个封闭体系，点火前后结构保持完整，密闭热点火装置传递出的热量点燃压裂主装药，压裂主装药稳定燃烧产生大量燃气，燃烧状态稳定可控。
高热微气火药或无气高热药剂散装于密闭中心管内，或将高热微气火药或无气高热药剂压制成药柱后装填于密闭中心管内。
所述压裂主装药组件包括压裂主装药，压裂主装药位于包覆层内或壳体内；通过配方调节可设计装配或浇注不同燃速的压裂主装药，压裂主装药可选择从5mm/s到50mm/s燃速的火药。包覆层或壳体保证压裂装置管串在下井过程中不会发生因摩擦或撞击发生压裂主装药意外爆燃事故，包覆层或壳体在压裂主装药燃烧结束后基本无残留。
所述串联接头组件包括传火接头，传火接头内部装有瞬时或延时发火管。
本发明的热点火高能气体脉冲压裂装置，根据产层和夹层的分布可以选择装配或不装配压裂主装药组件，从而由一定数量的压裂主装药组件和串联接头组件组成热点火高能气体脉冲压裂装置。
密闭热点火装置组件、压裂主装药组件和串联接头组件的数量不受限制，可以一次性处理包含夹层的多个井段或超长井段。作用后热点火高能气体脉冲压裂装置管串全部提出井口，井下基本无落物。具有施工安全、工艺简单，作业成本低，增产效果明显的特点。适用于不同完井方式的油、气、注水井，如套管井、筛管井或裸眼井。
与现有技术相比，本发明解决了现有高能气体压裂技术爆燃状态难于控制、压力作用时间短(不大于1000ms)、峰值压力难于控制、作用效果难以测算，甚至发生井筒内压力叠加、有时会发生套管损伤问题。同时解决了压裂装置爆燃后产生大量残骸，造成井筒污染，甚至发生井下注采设备堵塞问题。此外还具有以下优点：
1、采用发火管点火，发火管引燃密闭热点火装置内的高热微气火药或无气高热药剂，密闭热点火装置是一个封闭体系，点火前后结构保持完整，密闭热点火装置传递出的热量点燃主装药，主装药稳定燃烧产生大量燃气，燃烧状态稳定可控；
2、装置串接数量不受限制，各级单元装置逐级点火，逐级燃烧，从而可以产生工程所需的任意压力作用时间；
3、多级之间通过瞬时或延时点火，产生多级压力脉冲，增强压裂效果，同时避免压力峰值叠加，从而避免了套管损伤的问题；
4、作用后热点火高能气体脉冲压裂装置管串全部提出井口，井下基本无落物。
附图说明
图1是热点火高能气体脉冲压裂装置结构示意图；
图2是油传或电缆点火接头组件结构示意图；
图3是传火接头组件结构示意图；
图4是密闭热点火装置组件及压裂主装药组件结构示意图；
图5是串联接头组件结构示意图。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
具体实施方式
参见图1，本实施例给出一种热点火高能气体脉冲压裂装置，由油传或电缆点火接头组件1、传火接头组件2、一个或多个密闭热点火装置组件3、一个或多个压裂主装药组件4、一个或多个串联接头组件5和枪尾6组成。根据产层和夹层的分布可以选择装配或不装配压裂主装药组件4，从而由油传或电缆点火接头组件1、传火接头组件2、一定数量的密闭热点火装置组件3和串联接头组件5单元装置组成施工的热点火高能气体脉冲压裂装置串。
油传或电缆点火接头组件1包括油传或电缆接头11、发火管12组成，发火管12安装于油传或电缆接头11内部。参见附图2。
传火接头组件2包括传火接头21、瞬时或延时发火管22组成，瞬时或延时发火管22安装于传火接头内部21。参见附图3。
密闭热点火装置组件3包括密闭中心管31、高热微气火药或无气高热药剂32组成，高热微气火药或无气高热药剂32可以散装于密闭中心管31内或者将高热微气火药或无气高热药剂32压制成药柱后装填于密闭中心管31内。参见附图4。
压裂主装药组件4包括压裂主装药41、包覆层或壳体42组成，通过配方调节可设计装配或浇注不同燃速的压裂主装药41，压裂主装药41可选择从5mm/s到50mm/s燃速的火药。包覆层或壳体42保证压裂装置管串在下井过程中不会发生因摩擦或撞击发生压裂主装药41意外爆燃事故，包覆层或壳体42在压裂主装药41燃烧结束后基本无残留。参见附图4。
压裂主装药组件4可以装配或直接浇注于密闭热点火装置组件3外部，或者可以选择装配或不装配压裂主装药组件4。
串联接头组件5包括串联接头51、瞬时或延时发火管22组成，瞬时或延时发火管22安装于传火接头51内部。参见附图5。
热点火高能气体脉冲压裂装置施工时，依据处理地层长度和夹层要求装配各组件，然后在地面或吊于井口将各组件连接起来。采用油管传输或电缆传输方式将热点火高能气体脉冲压裂装置送入井下目的层段，经校深定位后，油管传输方式采用井口投棒或加压起爆。电缆传输方式采用电缆通电起爆。点火后的30min以内，为热点火高能气体脉冲压裂装置能量释放时间，通过井口管线释放井压，待30min后并且井口井液喷涌结束后，关闭井口观察井压，若井压较高可暂不起出井内管柱直接投产。待生产一段时间井压稳定后再回收压裂装置。

Claims (2)

1.一种热点火高能气体脉冲压裂装置，其特征在于，由油传或电缆点火接头组件(1)、传火接头组件(2)、一个或多个密闭热点火装置组件(3)、一个或多个压裂主装药组件(4)、一个或多个串联接头组件(5)、以及枪尾(6)串联组成，所述的密闭热点火装置组件(3)、压裂主装药组件(4)和串联接头组件(5)数量不受限制，所述的压裂主装药组件(4)装配或直接浇注于密闭热点火装置组件(3)外部；
所述油传或电缆点火接头组件(1)包括油传或电缆接头(11)，在油传或电缆接头(11)内部安装有发火管(12)；
所述传火接头组件(2)包括传火接头(21)，在传火接头(21)内部安装有瞬时或延时发火管(22)；
所述密闭热点火装置组件(3)包括密闭中心管(31)，在密闭中心管(31)内部填装有高热微气火药或无气高热药剂(32)；
所述压裂主装药组件(4)包括压裂主装药(41)，压裂主装药(41)位于包覆层内或壳体(42)内；压裂主装药(41)选择从5mm/s到50mm/s燃速的火药；
所述串联接头组件(5)包括传火接头(51)，传火接头(51)内部装有瞬时或延时发火管(22)；
所述的密闭热点火装置组件(3)是一个封闭体系，点火前后结构保持完整，密闭热点火装置组件(3)传递出的热量点燃压裂主装药(41)，压裂主装药(41)稳定燃烧产生大量燃气，燃烧状态稳定可控。
2.如权利要求1所述的热点火高能气体脉冲压裂装置，其特征在于，所述的高热微气火药或无气高热药剂(32)散装于密闭中心管(31)内，或将高热微气火药或无气高热药剂(32)压制成药柱后装填于密闭中心管(31)内。
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