CN103015936B - 一种零落物压裂弹装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种零落物压裂弹装置。装置包括依次连接的点火组件、压裂弹组件和弹尾，所述压裂弹组件包括中心管、设在中心管外围的外装药柱、在中心管内的内装药柱和轴向穿设在内装药柱中的导爆索，中心管管壁上开设有多个通孔，中心管上的未敷药区设有泄压口。工作时，导爆索先引燃内装药柱，该火药再通过通孔引燃外装药柱，最终使整个火药迅速燃烧，在预定层位产生高压气体脉冲，高压气体脉冲使井周形成多裂缝，最后通过电缆将装置残骸提出井口，不会在井内遗留落物，同时泄压口可平衡中心管内外静压力，使得装置适合在较深井下作业；此外，泄压口可泄放工作时中心管内形成的压力，这样可以更好的保证中心管在装置爆炸时不断裂、不严重变形。

Description

一种零落物压裂弹装置

技术领域

本发明涉及一种油田开采中用的压裂弹装置，具体是一种适用于在较深井下作业、且能够将爆燃压裂后的残骸全部提出井筒、不会造成任何井筒落物的零落物压裂弹装置。

背景技术

申请公布号为CN102080527，名称为“零落物爆燃压裂方法及装置”的专利申请中公开了一种能够将爆燃压裂后的残骸全部提出井筒、不造成井筒落物污染的零落物爆炸压裂装置，装置中的核心组件压裂弹组件是有碳钢或合金钢制成的中心管、设在中心管外围的压裂火药柱和设在中心管内的导爆索组成，所用的中心管上加工了一定数量且排列有序的通孔，导爆索燃烧后产生的气体通过中心管管壁上的通孔对环绕在中心管外部的压裂火药柱直接点火，同时保证中心管在爆燃时不被炸成碎片，进而保持装置结构上的完整，以便施工后提出中心管。该装置只适用于在一定深度的井下作业，且其压裂弹组件上使用了纸质、橡胶或树脂材料等难燃材料做为筒体材料和筒体端盖材料，这些材料在井下缺氧环境下很难完全烧毁。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适合在较深井下作业、能够在爆燃压裂施工后将管串残骸全部顺利提出井口，不在井下遗留任何落物的零落物压裂弹装置。

为此，本发明提供的零落物压裂弹装置包括依次连接的点火组件、压裂弹组件和弹尾，所述压裂弹组件包括中心管和设在中心管外围的外装药柱，所述的中心管管壁上开设有多个通孔，其特征在于，所述的压裂弹组件进一步还包括设在中心管内的内装药柱和轴向穿设在内装药柱中的导爆索，所述中心管上的未敷药区设有泄压口，所述导爆索与点火组件连接。

所述压裂弹组件为多个，各压裂弹组件串联在一起，相邻压裂弹组件的中心管之间通过中间接头连接。

所述中心管上两端部的未敷药区均设有泄压口。

所述的中心管的材质为碳素钢、不锈钢或合金钢。

所述中心管的外径为25mm～51mm，壁厚为：2.5mm～8mm，所述中心管上的通孔直径为：5mm～10mm，所述中心管上的通孔密度为：20个孔/米～40个孔/米。

所述中心管、外装药柱和内装药柱通过浇注固化为一体。

所述导爆索的下端部用耐高温高压的自粘胶带缠绕封闭或用铝帽模压封。

所述外装药柱为本质耐水型复合火药柱或包覆防水型复合火药柱。

所述内装药柱为本质耐水型复合火药柱或包覆防水型复合火药柱。

本发明装置在爆炸后不会产生残留物，同时中心管两端的未敷药区所设的泄压口可用于平衡中心管内外静压力，使得中心管内部为开放结构，点火时采用开放式点火，导爆索和井液相接触，提高了整个装置的承压水平，使得装置适合在较深井下作业；此外，泄压口可泄放导爆索爆炸时中心管内形成的压力，这样可以更好的保证中心管在装置爆炸时不断裂、不严重变形。本发明的装置进一步还包括以下优点：

（1）中心管内装有药，装置在传爆时更可靠。

（2）中心管的内径、管壁厚度、中心管上通孔的直径和分布密度采用优化后的参数，可保证中心管在爆炸时不断裂、不严重变形，

（3）装置中的中心管、压裂弹外装药柱和压裂弹内装药柱通过浇注工艺固化在一起，这样仅仅凭借中心管的就可形成压裂弹装置的骨架，无需加设传统压裂弹设计中起支撑作用的端盖，不但简化了结构，且减少了残留物来源。

（4）导爆索末端采用耐高温高压的自粘胶带缠绕封闭，以免井液渗入导爆索内部影响起爆。

（5）压裂弹装药为本质耐水型复合火药或包覆防水型复合火药，摈弃了传统压裂弹壳体，不但简化了结构，而且避免了壳体材料带来的井下落物。

附图说明

以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

本发明的零落物压裂弹装置包括一个或多个串联的压裂弹组件2，一个压裂弹组件2或串联后的多个压裂弹组件2一端连接有常规的点火组件1，另一端连接有弹尾3；每个压裂弹组件3由中心管4、设在中心管4内部的内装药柱6和设在中心管4外围的外装药柱5组成，所述的中心管4管壁上开设有若干个通孔，中心管4上敷有外装药柱5的部分为敷药区，未敷有外装药柱5的部分为未敷药区，一般中心管4上的两个端部的区域为未敷药区，在该两个未敷药区均设有泄压口8；各内装药柱6中内预留Φ8mm的轴向通孔，点火用的导爆索7依次穿过各内装药柱6中的轴向通孔，导爆索7的一端与点火组件1连接，多个压裂弹组件2串联时，相邻压裂弹组件2的中心管4之间通过中间接头9连接，中间接头9与中心管4之间通过丝扣和2～4颗螺钉相连。

中心管4为具有适当机械强度的金属筛管，保证压裂弹爆燃时中心管不断裂，不严重变形，能保证中心管顺利提出井口，不卡井。出于成本考虑，中心管4一般采用碳素钢，也可使用不锈钢或其他合金钢。

中心管4的优化后尺寸为：外径25mm～51mm，壁厚2.5mm～8mm，通孔尺寸5mm～10mm，孔密20孔/米～40孔/米，通孔排列方式为直排式或螺旋式。

导爆索7可采用塑料导爆索Φ4mm～Φ6mm,或铅皮导爆索Φ4mm～Φ6mm。

装置中的外装药柱和内装药柱可选用本质耐水型复合火药柱或包覆防水型复合火药柱。一具体本质耐水的复合火药的配方见表1。

表1

实施例1：

遵循本发明的技术方案，该实施例的零落物压裂弹装置中的外装药柱5、内装药柱6和中心管4通过浇注工艺固化在一起。

实施例2：

该实施例与实施例1不同的是导爆索7的位于弹尾3的端部用耐高温高压的自粘胶带缠绕封闭，以免井液渗入导爆索7内部影响起爆。

实施例3：

该实施例与实施2不同的是外装药柱5和内装药柱6均为本质耐水型复合火药柱，该本质耐水的复合火药的配方见上述表1。

如果复合火药不是本质耐水型的，可通过包覆工艺将药柱所有表面进行包覆，主包覆材料可选环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯，氟橡胶等高分子材料通过药柱浸涂、刷涂或模具工艺包覆，包覆厚度0.1mm～1mm，最佳0.5mm。

施工时首先用电缆将一定长度的压裂弹弹串装置传输至预定层位，在通过电缆引爆点火组件1内的雷管，雷管引爆中心筛管内的导爆索7，导爆索7先引燃中心管4管内的内装药柱6，该火药再通过中心管4上分布的通孔引燃管外部的外装药柱5，最终使整个压裂弹装置上的火药迅速燃烧，在预定层位产生一个可控压力的高压气体脉冲，高压气体脉冲可对目的层进行高速压裂，在井周形成多裂缝，最后通过电缆将压裂弹弹串残骸提出井口；同时中心管4两端的未敷药区所设的泄压口8可用于平衡中心管4内外静压力，使得中心管4内部为开放结构，点火时采用开放式点火，导爆索7和井液相接触，提高了整个装置的承压水平，使得装置适合在较深井下作业；此外，泄压口8可泄放导爆索7爆炸时中心管4内形成的压力，保证中心管4在装置爆炸时不断裂、不严重变形。

Claims (8)

1.一种零落物压裂弹装置，包括依次连接的点火组件(1)、压裂弹组件(2)和弹尾(3)，所述压裂弹组件(2)包括中心管(4)和设在中心管(4)外围的外装药柱(5)，所述的中心管(4)管壁上开设有多个通孔，其特征在于，所述的压裂弹组件(2)进一步还包括设在中心管(4)内的内装药柱(6)和轴向穿设在内装药柱(6)中的导爆索(7)，所述中心管(4)上的未敷药区设有泄压口(8)，所述导爆索(7)与点火组件(1)连接；

所述中心管(4)、外装药柱(5)和内装药柱(6)通过浇注固化为一体。

2.如权利要求1所述的零落物压裂弹装置，其特征在于，所述压裂弹组件(2)为多个，各压裂弹组件(2)串联在一起，相邻压裂弹组件(2)的中心管(4)之间通过中间接头(9)连接。

3.如权利要求1所述的零落物压裂弹装置，其特征在于，所述中心管(4)上两端部的未敷药区均设有泄压口(8)。

4.如权利要求1至3任一权利要求所述的零落物压裂弹装置，其特征在于，所述的中心管(4)的材质为碳素钢或合金钢。

5.如权利要求1至3任一权利要求所述的零落物压裂弹装置，其特征在于，所述中心管(4)的外径为25mm～51mm，壁厚为：2.5mm～8mm，所述中心管(4)上的通孔直径为：5mm～10mm，所述中心管(4)上的通孔密度为：20个孔/米～40个孔/米。

6.如权利要求1至3任一权利要求所述的零落物压裂弹装置，其特征在于，所述导爆索(7)的下端部用耐高温高压的自粘胶带缠绕封闭或用铝帽模压封。

7.如权利要求1至3任一权利要求所述的零落物压裂弹装置，其特征在于，所述外装药柱(5)为本质耐水型复合火药柱或包覆防水型复合火药柱。

8.如权利要求1至3任一权利要求所述的零落物压裂弹装置，其特征在于，所述内装药柱(6)为本质耐水型复合火药柱或包覆防水型复合火药柱。