CN1055331C - 油井的射孔和防砂处理装置 - Google Patents
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Abstract
一种可以完成射孔和防砂处理两项作业的完井装置。它包括普通射孔器和装有多孔材料的后效作用部分，其特点是将能让岩液通过，又能阻挡流砂的多孔材料置于射孔器的前方，利用射孔器装药爆轰产生的高压将其推入射流打出的孔道中，并留在其中，形成永久的过滤塞。本发明可以节省资金，提高作业效率，且寿命长，无需中途更换，降低了维持费用。
Description
本发明涉及一种完井装置，特别是一种将射孔和向套管井周围岩层中安置流砂过滤塞两项作业结合在一起的完井装置，具体地说是通过炸药爆炸驱动金属射流穿透油管、水泥层、并在周围含油岩层射出足够的孔道，然后再利用炸药爆轰产生的高压将多孔材料推入这个孔道，并留在那里，形成永久的流砂过滤塞的完井装置。
在松散岩层的完井过程中，必须考虑油井作业中可能出现的砂子问题。岩石中的细砂迁移可以用防砂方法加以控制，而所有这些方法都是建立一个隔砂区。岩层液体流入井筒前，必须通过这个隔砂区。隔砂区可以用机械方法(如衬套、滤网、砾石滤层)提供，也可以通过注入塑料固结来实现。然而，前者工艺繁琐，投资大，而且寿命很短，维持费用较高；后者又需要复杂的＂射孔——注入＂具和完备高超的塑料固结工艺技术，而这些在我国又都很落后。
本发明之目的就是针对上述问题，提供一种具备射孔和防砂两种功能的完井装置，使射孔和防砂两项作业一次完成，并在孔道中形成永久性多孔过滤塞。这样不仅可以节省大量的人力、物力和资金，而且作用持久，无需中途更换，降低了维持费用。
本发明的目的是这样实现的：一种具有射孔和防砂两种功能的完井装置，它包括普通的石油射孔器和能完成防砂处理的后效作用部分，其结构特征是在普通射孔器前方充添可使岩液通过，又能挡住流砂的多孔材料，以及盛装此多孔材料的前仓。
前仓底部有供射流、炸药爆轰产物及多孔材料通过的圆孔，内表面为易于多孔材料喷出的流线或折线型。前仓可为金属、粉末冶金及其它耐温材料制成。
可使岩液通过的多孔材料由不锈钢丝球和起支撑作用的高强度惰性球组成，其中心留一可让射流及炸药爆轰产物通过的圆孔。
在多孔材料外侧加一层侧向驱动隔板，侧向驱动隔板外侧与前仓内壁之间有一薄层空气间隙，其作用是让射孔器装药爆轰产生的高温高压产物先进入这层空间，使这个狭窄空间内压力急剧升高，进而推动侧向驱动隔板向内运动，而侧向驱动隔板又将这个作用传递给里面的多孔材料，使之加快向轴心运动。
另外还可以在多孔材料外侧加一薄层耐温含能材料，含能材料的作用是产生一个侧向推力，加快多孔材料向轴心运动，最后从前仓底部圆孔中喷出。
含能材料可以是耐热火药、炸药、推进剂及它们的混合物，低密度充添于前仓和多孔材料之间。
由于采用了上述方案，本发明具有射孔和防砂处理两项功能的完井装置，可通过在普通射孔器前方充添多孔材料来实现：射孔器起爆后，驱动金属射流在油层中射孔，由于射流速度很高，它走过的途径周围(特别是多孔材料中心孔附近)就形成了一个低压区；另外射孔器中炸药的爆轰，爆轰产物迅速膨胀，导致完井装置内部压力急剧升高，这两者共同作用将多孔材料从前仓孔中挤出，充添在射流打出的孔道内，并留在那里，形成永久的多孔过滤塞，它只通过岩液，挡住了砂。
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
图1是石油勘探和采油时油井射孔作业示意图。
图2是普通石油射孔器示意图。
图3是普通石油射孔器射孔过程示意图。
图4删去。
图5是本发明具有射孔和防砂处理两种功能的完井装置
示意图。
图6是本发明带侧向驱动含能材料的完井装置示意图。
图7是本发明用于完井作业的装置示意图。
图8是本发明用于完井作业的结果示意图。
图1所示，在石油采油时，要对油田钻井后下套管1，再把套管1与地层3之间用水泥层2加固，然后把射孔器5装入射孔枪4内，下插入套管1内适当深度。如图2所示，使装有炸药502的射孔器5在射孔枪4内引爆，并在管壁和油层之间射孔，射孔过程如图3所示。药型罩503被压垮，形成金属射流，穿过射孔枪4套管1及水泥层2一直深入到油层3中，打出孔道8。
图5是本发明实施例，其结构特点是多孔材料602置于射孔器5的前方中部，多孔材料602的外层四周置一圈薄的侧向驱动隔板6031，侧向驱动隔板6031也是轴对称的放置，并与前仓601、多孔材料602同轴。侧向驱动隔板6031外部为一层0-5毫米厚的空气间隙，空气间隙外罩有前仓601。当射孔器5引爆后，冲击波以8000米/秒的速度扫过射孔器5外边沿，进入前仓601和侧向驱动隔板6031之间的空气间隙，并带有部分药型罩503的碎片及装药502的爆轰产物，这使前仓601和侧向驱动隔板6031之间的空间压力急剧升高，这个压力推动侧向驱动隔板6031向轴心运动，同时侧向驱动隔板6031又将这个运动传递给多孔材料602，使多孔材料602加快向轴心运动，最后从前仓601底部的圆孔中喷出。多孔材料602由不锈钢丝球和起支撑作用的高强度惰性球组成，为轴对称旋转体，中心留一圆孔。
图6是本发明实施例二，其结构特点是将多孔材料602置于射孔器5前方中部，在多孔材料602的外侧加一薄层侧向驱动含能材料604。侧向驱动含能材料604由耐温火药、炸药、推进剂及它们的混合物组成，为块状环形固体。侧向驱动含能材料604轴对称的放置，并且与前仓601、多孔材料602同轴。其作用是射孔器装药502被引爆后，冲击波在装药502中高速传播，很快到达射孔器5和侧向驱动含能材料604的边界，并以8000米/秒的速度进入侧向驱动含能材料604，同时携带部分药型罩503碎片及装药502的爆轰产物，使侧向驱动含能材料604在这个冲击作用下点火。含能材料604点火反应后，迅速膨胀，产生巨大压力，推动多孔材料602向轴心运动，最后从前仓601底部的圆孔喷出。图中侧向驱动含能材料604和多孔材料602之间可加侧向驱动隔板6032。
图7是本发明用于完井作业的装配示意图。将本发明完井装置7置入射孔枪4内，将射孔枪4放入套管1内适当深度。一切准备就绪，引爆完井装置7中的射孔器，开始作业。
图8是本发明用于完井作业的结果示意图。多孔材料602进入孔道8后，受到的外力不断变化，减速堆积，形成一个过滤塞9堵在孔道8中，它只通过岩液，挡住了流砂，完成了防砂处理作业。
Claims (5)
1.一种完井装置，包括普通射孔器(5)和后效作用部分(6)，后效作用部分(6)由前仓(601)、充添其中的多孔材料(602)和侧向驱动隔板(6031)组成，其特征是在前仓(601)内侧，多孔材料(602)外侧之间置一侧向驱动隔板(6031)。
2.根据权利要求1所述的完井装置，其特征是多孔材料(602)由不锈钢丝球和起支撑作用的高强度惰性球组成，其中心留一圆孔。
3.根据权利要求1所述的完井装置，其特征是：所述侧向驱动隔板(6031)内表面与多孔材料(602)外表面相贴，为流线或折线型表面；侧向驱动隔板(6031)外表面与前仓(601)内表面之间留有一层空气间隙。
4.一种完井装置，包括普通射孔器(5)和后效作用部分(6)，后效作用部分(6)由前仓(601)、充添其中的多孔材料(602)和侧向驱动含能材料(604)组成，其特征是在前仓(601)内侧和多孔材料(602)外侧之间加一层侧向驱动含能材料(604)，侧向驱动含能材料(604)和多孔材料(602)均为轴对称旋转体，两者同轴。
5.根据权利要求4所述的完井装置，其特征是：侧向驱动含能材料(604)可以是耐温火药、炸药、推进剂以及它们的混合物组成，为块状环形固体。
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