CN109025913A - 内盲孔复合分簇射孔器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种内盲孔复合分簇射孔器，包括：至少一簇射孔枪，射孔枪依次串联，一端的射孔枪可拆卸连接磁性定位器，另一端的射孔枪可拆卸连接桥塞，每簇射孔枪均包括：枪身、弹架和多组射孔弹，所述弹架可拆卸设置在所述枪身内，多组射孔弹依次设置在所述弹架的长度方向上，每组射孔弹均包括四个子射孔弹，四个子射孔弹沿所述弹架的长度方向依次分布，四个子射孔弹的射孔方向在所述枪身径向截面上的投影呈十字形，且相邻两个子射孔弹的射孔方向垂直，所述枪身上正对子射孔弹的内壁处均开设内盲孔，所述弹架上设有多个火药包。本发明能有效增加射孔穿深及裂缝径向延伸，在近井地带形成广泛的裂缝网络，从而获得理想的射孔效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种射孔器。更具体地说，本发明涉及一种内盲孔复合分簇射孔器，属于石油开采技术领域。
背景技术
在进行石油开采时，需要先对油井地层进行压裂，形成孔缝结构，从而使石油能渗出。射孔器是石油行业进行射孔造缝的专用设备，目前，石油行业常用的射孔器为外盲孔复合射孔器，然而，外盲孔复合射孔器不能有效增加射孔弹的炸高，导致射孔流未充分拉开就碰到枪身内壁，因此射孔穿深小。而内盲孔复合射孔器可以有效增加射孔弹的炸高，以增加射孔穿深，同时通过对射孔弹的合理排布以及复合使用火药包可以形成广泛的裂缝网络，增强油井地层的导流能力，可以很好地克服现有射孔器的不足，但是目前有关内盲孔复合分簇射孔器的应用还比较少见。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种内盲孔复合分簇射孔器，其能有效增加射孔穿深及裂缝径向延伸，在近井地带形成广泛的裂缝网络，从而获得理想的射孔效果。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种内盲孔复合分簇射孔器，包括：至少一簇射孔枪，射孔枪依次串联，一端的射孔枪可拆卸连接磁性定位器，另一端的射孔枪可拆卸连接桥塞，每簇射孔枪均包括：枪身、弹架和多组射孔弹，所述弹架可拆卸设置在所述枪身内，多组射孔弹依次设置在所述弹架的长度方向上，每组射孔弹均包括四个子射孔弹，四个子射孔弹沿所述弹架的长度方向依次分布，四个子射孔弹的射孔方向在所述枪身径向截面上的投影呈十字形，且相邻两个子射孔弹的射孔方向垂直，所述枪身上正对子射孔弹的内壁处均开设内盲孔，所述弹架上设有多个火药包。
优选的是，每相邻的两个子射孔弹间夹设火药包，每相邻的两组射孔弹间夹设火药包。
优选的是，射孔枪的数量为2～6簇。
优选的是，射孔枪的数量为3簇。
优选的是，射孔弹的数量为4组。
优选的是，内盲孔为阶梯圆柱状，且内盲孔的直径沿靠近所述枪身外壁的方向依次递增。
优选的是，每个火药包均为复合火药包，复合火药包包括以下重量份的原料：天然砂18份、铝粉15份、高氯酸钾45份、硝化甘油20份、环氧树脂5份、聚乙烯醇缩丁醛3份、聚丙烯酰胺2份、二甲基硅油5份、尿素3份、正丁醇1份、石蜡1份、钛粉2份、石墨粉2份以及碳酸钙1份，其中，天然砂的细度模数为2.3～3.0，粒径为0.35～0.5mm。
优选的是，复合火药包的制备方法包括：称取上述重量份的铝粉、高氯酸钾和硝化甘油，混合均匀，得第一混合火药，称取上述重量份的环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛和聚丙烯酰胺，混合均匀，得粘结剂，称取上述重量份的石蜡，置于50℃水浴环境下加热，待石蜡熔化后加入上述重量份的尿素、正丁醇和二甲基硅油，搅拌均匀，得惰性剂，将惰性剂置于1000r/min、40℃水浴环境中，以2g/min的速率向惰性剂中加入第一混合火药，边加入边搅拌，得第二混合火药，向第二混合火药中加入一半重量的粘结剂，搅拌均匀，得第三混合火药，称取上述重量份的天然砂，洗净沥干后，先置于100℃下干燥2h，然后置于200℃下煅烧3h，取出后冷却，再置于质量比为1:1的碳酸钠和碳酸氢钠混合溶液中浸泡1h，取出后吸干表面残留的混合溶液，再置于300℃下煅烧4h，取出后冷却，再置于质量分数为6％的盐酸溶液中浸泡1h，取出后吸干表面残留的盐酸溶液，再置于400℃下煅烧2h，取出后冷却，得预处理天然砂，向预处理天然砂中加入上述重量份的钛粉、石墨粉和碳酸钙，混合均匀，然后加入余下一半重量的粘结剂，搅拌均匀，再加入第三混合火药，在1000r/min条件下搅拌1h，烘干固化后，用炸药卷纸包装，得复合火药包。
本发明至少包括以下有益效果：
(1)本发明提供的射孔器中，由多簇射孔枪串联而成，每簇射孔枪内均设置多组射孔弹，每组射孔弹又包括四个子射孔弹，且四个子射孔弹朝向四个方向，同时枪身上正对射孔弹的内壁处开设内盲孔，并在弹架上再夹设火药包，这些共同发挥作用，可以大大增加射孔穿深和裂缝径向延伸，在近井地带形成广泛的裂缝网络，从而大大增强近井地带的导流能力，获得理想的射孔造缝效果，此外，还能使枪身系统的耐压性能增大到105MPa以上。
(2)本发明提供的射孔器中，火药包为复合火药包，复合火药包中除了火药成分外，还添加了天然砂、粘结剂、惰性剂等，惰性剂可以消除火药燃烧时的热点，防止火药内局部过热造成爆燃或爆炸，增强射孔器的使用稳定性，再通过粘结剂将火药粘附在天然砂的表面，这一方面可以增大火药的接触面积，使火药能充分燃烧，释放更多的能量，以增强射孔效果，另一方面，火药燃烧后产生的高压气体将天然砂带入到孔缝中，由于天然砂具有较高的硬度，可以支撑孔缝，保证压开孔缝的可持续性，从而提高采油效率，此外，天然砂经过预处理后，可以增大天然砂表面的孔隙率和粘附力，使火药能更好地粘附在天然砂表面，充分发挥作用，从而获得更好的射孔效果。
(3)采用本发明提供的射孔器对油井地层进行射孔造缝时，可以有效增加射孔穿深及裂缝径向延伸，在近井地带形成广泛的裂缝网络，从而获得理想的射孔效果。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明其中一种技术方案所述内盲孔复合分簇射孔器的结构示意图；
图2为本发明其中一种技术方案所述射孔枪的内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1、2所示，本发明提供了一种内盲孔复合分簇射孔器，包括：至少一簇射孔枪1，射孔枪1依次串联，一端的射孔枪1可拆卸连接磁性定位器2，另一端的射孔枪1可拆卸连接桥塞3，每簇射孔枪1均包括：枪身4、弹架5和多组射孔弹，所述弹架5可拆卸设置在所述枪身4内，多组射孔弹依次设置在所述弹架5的长度方向上，每组射孔弹均包括四个子射孔弹6，四个子射孔弹6沿所述弹架5的长度方向依次分布，四个子射孔弹6的射孔方向在所述枪身4径向截面上的投影呈十字形，且相邻两个子射孔弹6的射孔方向垂直，以使四个子射孔弹6朝向四个不同的方向射孔，从而增加裂缝的径向延伸，形成更广泛的裂缝网络，所述枪身4上正对子射孔弹6的内壁处均开设内盲孔7，所述弹架5上设有多个火药包8。
在这种技术方案中，使用时，先将磁性定位器2、射孔枪1和桥塞3(桥塞3与连接的射孔枪1间还设有坐封工具9)依次串联在一起组成射孔器，采用电缆输送的方式将射孔器下放到油井地层中，水平段通过向井筒泵送液体的方式将射孔器输送到目的层，然后启用坐封工具9座封桥塞3，确定桥塞3成功坐封后上提电缆，在预定的不同深度处逐级定位，多个射孔枪1依次在不同的深度点火射孔，最后起出电缆即完成射孔作业，之后可配合水力压裂使射孔作业形成的孔缝裂开使石油渗出，如此循环即可对整个水平层段完成分段射孔和压裂，其中，射孔器内的点火顺序为：正级点火、负极点火、正级点火、负极点火，先通过正极点火启动坐封工具9将桥塞3坐封，然后进行负极点火将第一簇射孔枪1点响，此时该簇射孔枪1的多组射孔弹内的火药同时点火燃烧，产生大量的气体将内盲孔7冲开，使射孔枪1与地层连通，而弹架5内填充的多个火药包8也被枪身4内的热量同时点燃，产生大量气体对地层进行二次冲击，再将射孔器上提到指定位置，用正极点火点响第二簇射孔抢，此时该簇射孔枪1同样冲开内盲孔7对油井地层进行射孔，再上提到指定位置，用负极点火点响第三簇射孔抢，依次类推，从而使近井地带形成广泛的孔缝网络，以增加射孔的穿深和径向延伸，实际使用时可根据射孔要求和油井地层的具体情况确定射孔枪1的簇数，采用这种技术方案，磁性定位器2可以对射孔器下放的位置进行准确定位，保证射孔的准确性，桥塞3用于隔离井筒和下层射孔部分，使油井地层能分段射孔且互不影响，而与桥塞3连接的坐封工具9可以为桥塞3的坐封提供动力，内盲孔7可以增加射孔弹的炸高，而射孔弹和火药包8可以对近井地带进行充分射孔，三者结合共同发挥作用，从而大大增加了射孔穿深和裂缝径向延伸，在近井地带形成了广泛的裂缝网络，进而大大增强了近井地带的导流能力，使石油能顺利导出。
在另一种技术方案中，每相邻的两个子射孔弹6间夹设火药包8，每相邻的两组射孔弹间夹设火药包8。此种排布方式可以使射孔效果最佳。
在另一种技术方案中，射孔枪1的数量为2～6簇。根据射孔要求和油井地层的具体情况一般设定射孔枪1簇数为2～6簇。
在另一种技术方案中，射孔枪1的数量为3簇。在实际施工中，在满足使用要求的前提下，可以节约射孔造缝成本和作业时间。
在另一种技术方案中，射孔弹的数量为4组。设定为4组时可以获得理想的射孔效果，同时尽量降低制造成本。
在另一种技术方案中，内盲孔7为阶梯圆柱状，且内盲孔7的直径沿靠近所述枪身4外壁的方向依次递增。将内盲孔7设置为该种形状，一方面在增大炸高的同时保证枪身4强度，以满足使用要求，另一方面可防止枪身4外壁出现倒刺，导致卡枪等不良后果。
在另一种技术方案中，每个火药包8均为复合火药包，复合火药包包括以下重量份的原料：天然砂18份、铝粉15份、高氯酸钾45份、硝化甘油20份、环氧树脂5份、聚乙烯醇缩丁醛3份、聚丙烯酰胺2份、二甲基硅油5份、尿素3份、正丁醇1份、石蜡1份、钛粉2份、石墨粉2份以及碳酸钙1份，其中，天然砂的细度模数为2.3～3.0，粒径为0.35～0.5mm。复合火药包被点燃后可以对油井地层进行二次冲击，增强射孔效果，其中，惰性剂可以消除火药燃烧时的热点，防止火药内局部过热造成爆燃或爆炸，增强射孔器的使用稳定性，再通过粘结剂将火药粘附在天然砂的表面，这一方面可以增大火药的接触面积，使火药能充分燃烧，释放更多的能量，以增强射孔效果，另一方面，火药燃烧后产生的高压气体将天然砂带入到孔缝中，由于天然砂具有较高的硬度，可以支撑孔缝，保证压开孔缝的可持续性，从而提高采油效率。
<实施例1>
所述的内盲孔复合分簇射孔器中，复合火药包的制备方法包括：称取上述重量份的铝粉、高氯酸钾和硝化甘油，混合均匀，得第一混合火药，称取上述重量份的环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛和聚丙烯酰胺，混合均匀，得粘结剂，称取上述重量份的石蜡，置于50℃水浴环境下加热，待石蜡熔化后加入上述重量份的尿素、正丁醇和二甲基硅油，搅拌均匀，得惰性剂，将惰性剂置于1000r/min、40℃水浴环境中，以2g/min的速率向惰性剂中加入第一混合火药，边加入边搅拌，得第二混合火药，向第二混合火药中加入一半重量的粘结剂，搅拌均匀，得第三混合火药，称取上述重量份的天然砂，洗净沥干后，先置于100℃下干燥2h，然后置于200℃下煅烧3h，取出后冷却，再置于质量比为1:1的碳酸钠和碳酸氢钠混合溶液中浸泡1h，取出后吸干表面残留的混合溶液，再置于300℃下煅烧4h，取出后冷却，再置于质量分数为6％的盐酸溶液中浸泡1h，取出后吸干表面残留的盐酸溶液，再置于400℃下煅烧2h，取出后冷却，得预处理天然砂，向预处理天然砂中加入上述重量份的钛粉、石墨粉和碳酸钙，混合均匀，然后加入余下一半重量的粘结剂，搅拌均匀，再加入第三混合火药，在1000r/min条件下搅拌1h，烘干固化后，用炸药卷纸包装，得复合火药包。
为了说明本发明的效果，发明人提供比较实验如下：
<比较例1>
所述的内盲孔复合分簇射孔器中，复合火药包的制备方法同实施例1，不同之处在于：原料配方中不添加天然砂、环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛和聚丙烯酰胺，其他工艺参数和过程完全相同。
<比较例2>
所述的内盲孔复合分簇射孔器中，复合火药包的制备方法同实施例1，不同之处在于：不对天然砂进行预处理，直接将天然砂洗净沥干后，向天然砂中加入钛粉、石墨粉和碳酸钙，进行后续处理。
比较例1与实施例1相比，不同之处在于：原料配方中没有添加天然砂、环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛和聚丙烯酰胺。在实际使用中发现：裂缝的径向延伸有所降低，而且形成的裂缝不能持续保持，在采油过程中需要多次射孔造缝，降低了采油效率。这主要是因为天然砂的存在可以增大火药的接触面积，使火药能充分燃烧，释放更多的能量，以增加裂缝的径向延伸，经打靶试验检测后，未添加天然砂时，裂缝的径向长度约为3m；而添加天然砂后，裂缝的径向长度增加为原来的1.3倍，同时由于天然砂可以支撑孔缝，保证压开孔缝的可持续性，减少射孔造缝的次数，从而可以将采油效率提高到原来的2倍。
比较例2与实施例1相比，不同之处在于：没有对天然砂进行预处理，而直接使用。在实际使用中发现：裂缝的径向延伸有所降低。这主要是因为天然砂经过预处理后，天然砂表面的孔隙率和粘附力大大增加，可以使火药更好地粘附在天然砂表面，充分发挥作用，从而更有力地对油井地层进行二次冲击，增加裂缝的径向延伸，获得更好的射孔效果，经打靶试验检测后，未对天然砂进行预处理时，裂缝的径向长度约为4m；而预处理后，裂缝的径向长度增加为原来的1.5倍，突破了近井地带的污染半径，可直接与原始地层沟通。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明内盲孔复合分簇射孔器的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例和实例。
Claims (8)
1.内盲孔复合分簇射孔器，其特征在于，包括：至少一簇射孔枪，射孔枪依次串联，一端的射孔枪可拆卸连接磁性定位器，另一端的射孔枪可拆卸连接桥塞，每簇射孔枪均包括：枪身、弹架和多组射孔弹，所述弹架可拆卸设置在所述枪身内，多组射孔弹依次设置在所述弹架的长度方向上，每组射孔弹均包括四个子射孔弹，四个子射孔弹沿所述弹架的长度方向依次分布，四个子射孔弹的射孔方向在所述枪身径向截面上的投影呈十字形，且相邻两个子射孔弹的射孔方向垂直，所述枪身上正对子射孔弹的内壁处均开设内盲孔，所述弹架上设有多个火药包。
2.如权利要求1所述的内盲孔复合分簇射孔器，其特征在于，每相邻的两个子射孔弹间夹设火药包，每相邻的两组射孔弹间夹设火药包。
3.如权利要求1所述的内盲孔复合分簇射孔器，其特征在于，射孔枪的数量为2～6簇。
4.如权利要求3所述的内盲孔复合分簇射孔器，其特征在于，射孔枪的数量为3簇。
5.如权利要求1所述的内盲孔复合分簇射孔器，其特征在于，射孔弹的数量为4组。
6.如权利要求1所述的内盲孔复合分簇射孔器，其特征在于，内盲孔为阶梯圆柱状，且内盲孔的直径沿靠近所述枪身外壁的方向依次递增。
7.如权利要求1或2所述的内盲孔复合分簇射孔器，其特征在于，每个火药包均为复合火药包，复合火药包包括以下重量份的原料：天然砂18份、铝粉15份、高氯酸钾45份、硝化甘油20份、环氧树脂5份、聚乙烯醇缩丁醛3份、聚丙烯酰胺2份、二甲基硅油5份、尿素3份、正丁醇1份、石蜡1份、钛粉2份、石墨粉2份以及碳酸钙1份，其中，天然砂的细度模数为2.3～3.0，粒径为0.35～0.5mm。
8.如权利要求7所述的内盲孔复合分簇射孔器，其特征在于，复合火药包的制备方法包括：称取上述重量份的铝粉、高氯酸钾和硝化甘油，混合均匀，得第一混合火药，称取上述重量份的环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛和聚丙烯酰胺，混合均匀，得粘结剂，称取上述重量份的石蜡，置于50℃水浴环境下加热，待石蜡熔化后加入上述重量份的尿素、正丁醇和二甲基硅油，搅拌均匀，得惰性剂，将惰性剂置于1000r/min、40℃水浴环境中，以2g/min的速率向惰性剂中加入第一混合火药，边加入边搅拌，得第二混合火药，向第二混合火药中加入一半重量的粘结剂，搅拌均匀，得第三混合火药，称取上述重量份的天然砂，洗净沥干后，先置于100℃下干燥2h，然后置于200℃下煅烧3h，取出后冷却，再置于质量比为1:1的碳酸钠和碳酸氢钠混合溶液中浸泡1h，取出后吸干表面残留的混合溶液，再置于300℃下煅烧4h，取出后冷却，再置于质量分数为6％的盐酸溶液中浸泡1h，取出后吸干表面残留的盐酸溶液，再置于400℃下煅烧2h，取出后冷却，得预处理天然砂，向预处理天然砂中加入上述重量份的钛粉、石墨粉和碳酸钙，混合均匀，然后加入余下一半重量的粘结剂，搅拌均匀，再加入第三混合火药，在1000r/min条件下搅拌1h，烘干固化后，用炸药卷纸包装，得复合火药包。
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