CN1275556A - 高温井用耐高温推进剂的组成与增效射孔装置 - Google Patents

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袁新
史慧生
刘敬孝
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Abstract

一种深井用耐高温推进剂和增效射孔装置,它包括深井用耐高温推进剂和普通的射孔枪及射孔弹,其特点是这种耐高温推进剂可以在180℃的高温下不分解,在雷管、导爆索起爆条件下,只燃烧不爆炸,用这种耐高温推进剂和普通射孔枪射孔弹组成的新的增效射孔装置,可以在高温井或深井中使用。

Description

高温井用耐高温推进剂的组成与增效射孔装置
本发明涉及一种能在深井中使用的耐高温推进剂组成配方及使用方法，具体地说是用耐高温氧化剂，还原剂和敏化剂按一定比例混合，组成一种能在深井中使用的燃烧剂(也称推进剂)，这种燃烧剂既有较好的耐温特性，又能在井下雷管、导爆索等起爆条件下顺利点火而不产生爆轰，可以用于深井的增效射孔及高能气体压裂中。
在石油勘探和采油时，如图1所示要先对油田进行钻井和下套管，再把套管与地层之间用水泥加固，然后把装有射孔弹的射孔枪下入套管内的油层位置，使装有炸药的射孔弹在管壁和油层之间爆轰射孔。但由于套管的强度及枪内容积制约，射孔弹的装药一般很少，因此，它在油层中的穿透深度很有限(＜70厘米)，而实际证明，油层的油气产量与射孔的深度成正比的，因此，为了提高油层中的孔道深度，又不对套管造成破坏，人们开始在套管内放入一定的燃烧剂。
然而遗憾的是，普通剂(如单基、双基火药的耐温性能较差，一般在100℃以上就开始分解，无法在深井(＞30000米)中使用。由于温度是随井深的增加而增加的，个别单位在使用中还出现过自燃现象，险些造成重大事故。本发明就是针对油田的需要，设计了一种既有较好耐温性能(＞180℃)又能在井下顺利点燃的井下耐高温推进剂，可以使增效射孔和高能气体压裂在深井中顺利实施。
本发明是这样实现的，一种深井用耐高温推进剂，它包括氧化剂、还原剂及敏化剂三部分，其特征是在高温(＞150℃)环境中长时间(几-几十小时)不分解，同时在雷管、导爆索起爆条件下只燃烧不爆炸，将这种耐高温推进剂和射孔弹一起装在射孔枪内，就组成了深井下使用的耐高温增效射孔装置。
氧化剂重量占总重的45-60％，为无机耐高温的含氧酸盐，如硝酸钾，粒度可根据燃烧速度的要求在较大范围内调整。
还原剂为耐高温的有机高分子材料，占总重量的35-50％(含固化剂)如聚氨酯弹性体，橡胶，高温粘合剂等。
敏化剂为金属粉末，它可以是镁粉、铝粉或铝镁合金等较活泼的金属粉末，占总重量的2-15％，粒度50-200目。它的作用是提高推进剂的点燃度。
制作时，先在聚氨酯预聚体中加入少量固化剂，搅匀后再将其它两组分倒入。搅拌均匀后，将其倒入事先准备好的模具中，固化后即形成了增效射孔作业中所需要的形状
将固化好的推进剂药块和射孔弹一起放入射孔枪内，即组成了深井用的耐高温增效射孔装置。
由于采用了上述方案，本发明深井用耐高温增效射孔装置可以通过使用耐高温推进剂(即燃烧剂)来实现：射孔弹引爆后，枪内压力温度骤然升高，并伴有剧烈震动，枪内耐高温推进剂中的硝酸钾在此作用下迅速分解，放出氧。耐高温推进剂中的敏化剂都是性质活泼的金属粉末，在高温下立即与氧反应，放出大量的热，由此，维持了枪内的高温，保证了后续氧化还原反应的顺利进行。由于枪内空间很小，这种剧烈的反应马上在枪内建立起几百大气压的高压，这个压力大于油层的抗拉强度，结果油层被压开，裂出新的更长的裂缝，为油层中石油的流出提供了通道。本发明可以使增效射孔作业在深井(或井温较高的井)中实现，受到了油田的欢迎。
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
图1是石油勘探和采油的油井射孔作业示意图
图2是深井用耐高温增效射孔装置示意图
图1.所示，在石油采油时，要在油田钻井后下套管1，再把套管1与地层3之间用水泥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，然后起爆射孔弹5。射孔弹5起爆后产生金属射流，穿过射孔枪4和套管1，在地层3中穿孔。
图2是本发明的实施例，它包括射孔枪4，射孔弹5和推进剂药块6，其特点是推进剂药块6设在射孔弹5之间，每发射孔弹5都配有相同重量的推进药块6，两者固定在同一弹架7内。为有效利用射孔枪4内的空间，弹架7以及推进药块6一般都为圆筒或圆柱体，射枪弹5引爆后，枪内产生高温高压，助推药柱6中的氧化剂在这个高温高压中迅速分解，放出大量的游离态氧，这时助推药柱6中的敏化剂，由于性质活泼，首先发生剧烈反应夺取氧，同时放出大量的热。这部分热量使枪内温度继续升高，由此加速了后续氧化——还原反应的进行。
这种燃绕剂燃烧在井筒内产生的压力，大于油层的开裂压力，又低于套管的屈服极限，可以将射孔弹打出的孔道扩展延伸。这种技术的实施明显地提高了油井的油气产量，受到了油用职工的欢迎。

Claims (4)

1、一种增效射孔装置，包括射孔枪4、射孔弹5、弹架6和耐高温推进剂药柱7、推进剂药柱7由氧化剂，还原剂及敏化剂三部分构成，其组成为：氧化剂重量占总重量的45-60％，还原剂(含固化剂)重量占总重量的35-50％，敏化剂重量占总重量的2-15％。
2、根据权利要求1所述的增效射孔装置，其特征是：推进剂药柱7中氧化剂，为无机耐高温含氧酸盐。
3、根据权利要求1所述的增效射孔装置，其特征是：推进剂药柱7中的还原剂为耐高温的有机高分子材料，如聚氨酯弹性体，橡胶，高温粘合剂。
4、根据权利要求1所述的增效射孔装置，其特征是：推进剂药柱7中的敏化剂为镁粉，铝粉，镁铝合金粉末，粒度应在50-200目之间。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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