CN104769213A - 用于穿透井筒的双向成形炸药 - Google Patents

Abstract

一种用于穿透井筒管和井筒所贯穿的地层的成形炸药组件，其可以包括设置在井筒管的外表面上的第一成形炸药和第二成形炸药。第一成形炸药沿径向向外朝向地层，而第二成形炸药沿径向向内朝向井筒管。

Description

用于穿透井筒的双向成形炸药

技术领域

本公开涉及用于穿透地层的双向成形炸药。

背景技术

烃类(如油和气)从贯穿地层中的一个或更多个烃储层的带有套管的井筒中开采出来。这些烃类穿过带有套管的井筒中的穿孔流入到井筒中。穿孔通常用装着成形炸药的穿孔枪制成。将穿孔枪下放到井筒中的电力线、细钢丝绳、油管、盘管或其它输送装置上，直至它邻近烃生产层。此后，表面信号激发与穿孔枪有关的发火头，然后将成形炸药引爆。由成形炸药的爆炸形成的射弹或射流穿透套筒，以便由此让地层流体流过穿孔并流入到生产套管中。

在某些情况下，井中所用的井筒管难以用常规装置穿孔。本公开在若干方面针对这些情况提供成形炸药。

发明内容

本公开在若干方面提供成形炸药组件，用以穿透井筒管和井筒贯穿的地层。成形炸药组件可以包括设置在井筒管的外表面上的第一成形炸药和第二成形炸药。第一成形炸药沿径向向外朝向地层，而第二成形炸药沿径向向内朝向井筒管。

应该理解，本公开的某些特点的例子已经相当概括地进行了综述，以便可以更好理解后面的其详细说明，并且有助于对于对该技术领域的贡献的理解。当然，本公开还有另一些特点，这些特点在下文中说明，并形成所附的权利要求书的主题。

附图说明

参阅下面结合附图所作的示例性实施例的详细说明可以详细地理解本公开，图中同样的元件被赋予同样的标号，这些图中：

图1示出设在井筒中的本发明成形炸药组件的一个实施例；

图2示出图1实施例的剖视图；

图3示出图2实施例的放大图。

具体实施方式

本公开涉及用于穿透井筒的双向成形炸药。本公开可以具有不同形式的实施例。本公开的具体实施例在附图中示出并在本文中详细说明，条件是，本公开应被视为是本公开的原理的例示，本公开并非局限于本文中举例和说明的内容。

按照本公开，双向成形炸药组件可以成形为待通过套管输送到地下井筒中并邻近于套管的外部而设置；亦即，设置在套管和井筒的壁之间的环形间隙中。成形炸药组件包括至少两个成形炸药。成形炸药组件包括至少一个击穿套管的成形炸药、以及至少一个穿透相邻地层的成形炸药。由于这些炸药朝相反方向定向，所以可以把这种布置方式叫做“双向”。

参看图1，地下井筒10示出为从地表或海底12延伸并穿过至少一个地层14。套管16可以安装在井筒10中并用水泥18紧固在井筒10中。术语“套管”涉及井筒管，上述套管可以是在井筒中用来密封井筒中流体并用来稳定井筒的壁的金属套管、衬里、生产管、钻柱。本公开的成形炸药组件在图1中用100总体地指代。如所示的那样，成形炸药组件100可以紧固到套管16邻近外表面的外部。任何合适的措施(例如通过金属带，如不锈钢带)都可以用来将成形炸药组件100固定到套管16上。

如图1中所示，控制系统20，例如电线，从地点12处的适当电源(未示出)延伸到成形炸药组件100，以便提供适当的信号来给成形炸药组件100点火。在本公开中，也可以应用用于给装在成形炸药组件100中的炸药点火的其它适当控制系统，例如，连接到适当的加压液压流体(液体或气体)源上的液压管线或者电磁或声信号和相应的连接到成形炸药组件上用于穿过套管、土壤和/或井筒流体进行波传输的接收器。

现在参看图2，图2用剖视图示出了一个实施例，其中，成形炸药组件100被成形为在井筒管16的内膛22和地层14(图1)之间形成流体连通。成形炸药组件100可以包括向外投射的成形炸药110和向内投射的成形炸药120。套筒状固定件130可以包括一个或更多个用于容纳成形炸药组件100的孔132。在一种布置方式中，孔132可以是在沿径向分别将炸药110、120引入到地层14(图1)和套管16中的横向空腔。成形炸药组件100的详情在图3中更好地示出。

现在参看图3，向外投射的成形炸药110被成形和定向成用以在相邻的地层14(图1)中形成隧道。成形炸药110可以包括外壳112、衬里114，以及一定量的爆炸材料116。将炸药沿径向向外定向，以便使由衬里114形成的射流射入到地层14(图1)中。在一个实施例中，外壳112具有主体115和支柱117。主体115成形为在敞开的口处容纳衬里114，在室中容纳爆炸材料116。支柱117在敞开的口的对面形成，并可以包括通道或凹槽，以便容纳起爆剂索140的至少一部分。封装爆炸材料116的衬里114具有大致锥形形状。也就是说，衬里114可以包括圆形杯部分119a，其至少沿着向前部分以线性形式逐渐变细，直到顶端119b。这种锥形形状一般适合于形成能深度穿透的射流和小的入口。外壳112的形状也可以与衬里114相配合地形成，以便在地层14(图1)中形成深隧道。然而，形状不限于任何特定的结构。例如，在一些实施例中，可以对形状加以调节，以便产生大直径孔或浅隧道。在其它一些实施例中，可以使用线性类型炸药。

向内投射的成形炸药120被成形和定向成用以在套管16中形成穿孔。向内投射的成形炸药120可以包括外壳122、衬里114，以及一定量的爆炸材料126。成形炸药120沿径向向内定向，以便将由衬里114形成的成形炸药射流射入到套管16中。在一种布置方式中，外壳124具有主体125和支柱127。主体125成形为在敞开的口处容纳衬里126，在空腔中容纳爆炸材料126。支柱127也可以包括通道或凹槽，以便容纳起爆剂索140的至少一部分。封装爆炸材料126的衬里124具有大致碗形形状，该碗形形状可以认为是拱式外形。所谓“碗形”，指的是由一个弧或一连串的弧所限定的横断面形状。在一些实施例中，形状可以表征为椭圆形、圆形或半球形。这种碗形形状形成深度较浅的衬里，它一般适合于形成能穿透套管16的射流。在一些实施例中，术语“浅”涉及这样一种比值：其中，碗的深度不大于碗的直径的一半。浅的结构一般产生的射流能够在套管16的一侧中形成较大直径的开口，但不具有能够穿透套管16的另一侧的能量。另外，可以对套管16的形状加以选择，以便与衬里124配合，而形成大直径入口。然而，形状不限于任何特定的结构。例如，在某此实施例中，可以对形状加以行调节，以便产生小直径的孔或较长的隧道。在其它一些实施例中，可以使用线性类型炸药。

在一个实施例中，成形炸药组件100的双向性质可以通过使成形炸药110、120沿径向对准来实现。也就是说，成形炸药110、120的外壳112、122可以在同一半径上朝相反方向对准。术语“相反”指的是外壳112、122的口排列成使得由衬里114、126形成的各射流朝着相反的方向推进。在这种布置方式中，可以使用起爆剂索140来同时引爆各个成形炸药110、120。例如，如所示的那样，外壳112、122以彼此相反的关系设置，使得支柱117、127贴紧、以形成用于起爆剂索140的通道。外壳112和122可以用任何适当方法或机构(例如，用机械方法、用化学方法、处理如焊接等)相互连接。在一个实施例中，可以使用连接元件142，例如，紧固件、支柱等。在一种布置方式中，外壳112、122具有沿着由从孔22(图2)的中心延伸的径向线所限定的轴线对称的几何形状。由成形炸药110、120形成的各射流直接沿着该轴线朝相反方向行进。外壳112、122可以用例如像钢和锌这样的材料制成。其它适当的材料包括用微粒或纤维增强的复合材料。

爆炸材料116、126可以包括RDX(黑索今，环三亚甲基三硝胺)、HMX(奥克托今，环四亚甲基四硝胺)、HNS(六硝基芪)、PYX或产业中公知的供在井下成形炸药中使用的其它适当高效炸药。

仍参看图3，起爆剂索140可以用来引爆成形炸药110、120。在一种布置方式中，起爆剂索140可以被压缩在成形炸药110、120的支柱117、127之间，以便将由起爆剂索40释放的能量传递到爆炸材料116、126，并将爆炸材料116、126引爆。本文所用的术语“高能连接”涉及的是：能够传递必需的能量以便引起爆炸材料116、126的高阶起爆的连接。在一些实施例中，可以把少量助爆剂(未示出)设置在起爆剂索140和爆炸材料116、126之间。助爆剂可以用爆炸材料形成，上述爆炸材料当起爆时释放足够的能量以便引起爆炸材料116、126的高阶起爆。参看图1，控制系统20可以用来使用公知装置(如发火头、点火器和导火索)来引爆起爆剂索140。

现在参看图1-3，在布置期间，用套管16将成形炸药组件100输送到井筒10中。在定位到所需深度之后，可以用水泥将套管16到适当位置中。操作人员可以用控制系统20来发送点火信号。响应点火信号，起爆剂140起爆。此后，起爆剂140引爆成形炸药110、120。起爆可以是同时的或几乎是同时的。起爆的沿径向向外定向的成形炸药110形成穿透水泥18的射流并在地层14中形成隧道。起爆的沿径向向内定向的成形炸药120形成使套管16穿孔的射流。

基于上文所述，应该理解，已经描述的内容包括了一种用于穿透井筒管和井筒所贯穿的地层的成形炸药组件。在一个非限制性的实施例中，成形炸药组件可以包括第一成形炸药、第二成形炸药以及起爆剂索。

第一成形炸药可以具有设在套管上的锥形衬里和在套管所形成的室中的爆炸材料。套管可以具有在锥形衬里对面所形成的支柱。第一成形炸药可以设在井筒管的外表面上并沿径向向外朝向地层。第二成形炸药可以具有设在套管上的碗形衬里和在套管所形成的室中的爆炸材料。套管也可以具有在碗形衬里对面所形成的支柱。第二成形炸药可以设在井筒管的外表面上并沿径向向内朝向井筒管。第一成形炸药的支柱可以与第二成形炸药的支柱相连接。起爆剂索可以被压缩在第一成形炸药和第二成形炸药的支柱之间。起爆剂索可以可传递能量地连接到第一成形炸药和第二成形炸药的炸药上。炸药的起爆可以形成朝大致相反的方向行进的射流。

上述说明针对本公开的具体实施例用于举例说明和解释的目的。然而，该领域的技术人员应该明白，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对上述实施例做出多种修改和变化。所附的权利要求书应包含所有这些修改和变化。

Claims (6)

1.一种用于穿透井筒管和井筒所贯穿的地层的成形炸药组件，其包括：

第一成形炸药，该第一成形炸药具有套管、设在套管上的锥形衬里以及在套管所形成的室中的爆炸材料，套管具有在锥形衬里对面形成的支柱，第一成形炸药设在井筒管的外表面上并沿径向向外朝向地层；

第二成形炸药，该第二成形炸药具有套管、设在套管上的碗形衬里以及在套管所形成的室中的爆炸材料，套管具有在碗形衬里的对面所形成的支柱，第二成形炸药设在井筒管的外表面上并沿径向向内朝向井筒管，第一成形炸药的支柱与第二成形炸药的支柱相连接；以及

压缩在第一成形炸药和第二成形炸药的支柱之间的起爆剂索，起爆剂索可传递能量地连接到第一成形炸药和第二成形炸药的炸药上，其中，炸药的起爆形成的各射流朝大致相反的方向行进。

2.一种用于穿透井筒管和井筒所贯穿的地层的成形炸药组件，其包括：

设在井筒管的外表面上的第一成形炸药，第一成形炸药沿径向向外朝向地层；以及

设在井筒管的外表面上的第二成形炸药，第二成形炸药沿径向向内朝向井筒管。

3.如权利要求2所述的设备，其中，第一成形炸药包括锥形衬里，第二成形炸药包括拱形衬里。

4.如权利要求2所述的设备，其中碗形衬里具有以(i)圆和(ii)椭圆为代表的形状。

5.如权利要求2所述的设备，其中第一成形炸药和第二成形炸药各都包括外壳，各外壳以相反的关系相互固定。

6.如权利要求2所述的设备，其中每个外壳都具有支柱，当各外壳处于相反的关系时，各支柱形成用于容纳起爆剂索的通道。