CN202645519U

CN202645519U - 后效射孔器

Info

Publication number: CN202645519U
Application number: CN 201220289188
Authority: CN
Inventors: 田磊; 田志波
Original assignee: XI'AN AOXING ENERGY TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: XI'AN AOXING ENERGY TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2022-06-19

Abstract

本实用新型涉及一种后效射孔器，它由射孔枪、弹架、后效射孔弹、后效体、传爆件构成，射孔枪内设有弹架，弹架内设有多枚后效射孔弹，后效射孔弹口部设有后效体，后效体由可消失壳体、后效药、凹形抛面罩、凸形球面罩组成。本实用新型使石油射孔作业不仅安全、高效、作业成本低，而且射出的射孔孔道呈现出与常规射孔孔道完全不同的几何形态，本实用新型在提高穿深、增大孔容以及解除孔道压实污染方面具有非常显著的效果，这一技术特点将对油气井产能增加，采油周期延长，采收率提高产生重大影响。本实用新型施工作业安全、射孔效果显著，达到了较高的行业水平，满足了用户的高标准要求。

Description

后效射孔器

技术领域

本实用新型涉及一种用于油气井完井的石油射孔器，它是针对改变射孔孔道几何形态，彻底解除孔道周边压实效应，及末梢孔道释放的后效射孔器。

背景技术

近年来，随着各种新型射孔技术的不断发展。深穿透射孔和大孔径射孔技术已经成为国内外射孔技术的两种主要发展方向。但存在的技术缺陷是：深穿透射孔射出的孔道较为狭窄，带有射孔压实污染，严重降低了原始渗透率，导致生产周期缩短，油气井产量快速下滑。大孔径射孔技术虽然射孔入口直径大，但穿过泥浆污染带的距离短，与油气储层连通性不好，因而达不到预期的出油效果。这些年来，开发的一些增效复合类射孔技术，虽然采用了火药做功方法解决孔道压实污染的技术途径，但由于火药燃气不能有效集中于射孔孔道方向作功，对射孔孔道消除压实带的效果不明显。同时，在井下作业过程中存在安全隐患，使这类增效复合类射孔技术的发展受到了限制。

实用新型内容

本实用新型的目的是消除油田现有各种射孔器的技术缺陷与不足，提供一种新型结构与材料的后效射孔器，使石油射孔作业不仅安全、高效、作业成本低，而且射出的射孔孔道呈现出与常规射孔孔道完全不同的几何形态，该射孔器在提高穿深、增大孔容以及解除孔道压实污染方面具有非常显著的效果，这一技术特点将对油气井产能增加，采油周期延长，采收率提高产生重大影响。

本实用新型的技术解决方案是：一种后效射孔器，包括射孔枪（1）、弹架（2）、后效射孔弹（3）、后效体（4）、传爆件（5），射孔枪（1）内设有弹架（2），弹架（2）内设有多枚后效射孔弹（3），后效射孔弹（3）底部设有传爆件（5），后效射孔弹（3）口部设有后效体（4），后效体（4）由可消失壳体（6）、后效药（7）、凹形抛面罩（8）、凸形球面罩（9）组成，后效射孔弹（3）口部设有凹形抛面罩（8）和凸形球面罩（9），可消失壳体（6）与凹形抛面罩之间设有后效药（7），可消失壳体（6）、凹形抛面罩（8）和凸形球面罩（9）中均设有聚能射流通道（10、11）。

所述的凹形抛面罩（8）为中低密度、可耐超高温的非金属材料制成。

所述的凸形球面罩（9）为金属和非金属材料复合而成。

所述的可消失壳体（6）上的聚能射流通道（11）直径为可消失壳体（6）内径的1/5～3/5。

所述的凸形球面罩（9）上的聚能射流通道（10）直径为可消失壳体（6）内径的1/4～1/3。

本实用新型是研究一种既能保证穿孔孔径又能提高穿深的非爆炸品新概念后效射孔器，其重要应用价值主要体现在如下几个方面：

（1）用于致密油层的续能射孔，着眼解决孔道周围的压实带问题、重点改善油层导流能力，恢复孔眼周围自然渗透系数，从而达到提高油气井产能的目的。

（2）在战斗部防御技术中，用于串联战斗部的续能装药，用来穿透更加坚硬的钢筋混凝土工事等。如钻地弹。

（3）由于加装后效体之后，其破甲孔径大，穿深明显，因此，可直接用来攻击舰艇和轻型装甲车辆的甲板。

（4）由于该后效体可与射流和弹丸联合作用,因此可利用射流和弹丸二者存在的速度差，对主装甲进行最大程度的侵彻。

（5）从破甲孔径和深度考虑，该后效体的加装，可用于恶劣环境条件下的爆破施工、快速打孔及解决冻土条件钻孔效率低下等问题。

本实用新型的理论依据为：

V = π R^{2} l = \frac{1}{2} {KMV}_{0}^{2}

式中：V-穿孔体积；R-穿孔半径；l-穿孔深度；

K-材料常数；M-弹丸质量；V₀-弹丸速度

由上式可知，在保持穿孔孔径不变时，穿孔深度与弹丸动能成正比。弹丸动能又与凹凸面罩的外表面积成正比。因此，只要加大等量的接收面积，就能提高对目标的侵彻能力。

本实用新型的作用机理是：聚能射流从射流通道穿出后，首先拉动低速弹丸快速形成和加速，并在拉动过程中与弹丸脱离，随后对钢靶开始侵彻，使射孔周围材料发生热软化而形成塑性体，由于后效体的作用，低速弹丸在经过加速后，尾随射流而入并对射流穿孔进行解除压实和再侵彻，从而完成了压实带的清除与穿孔的连续侵彻，实验结果表现为孔径的扩大与穿深的增加。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是后效体结构示意图。

具体实施方式

以射孔弹连接方式为例：

一种后效射孔器，包括射孔枪1、弹架2、后效射孔弹3、后效体4、传爆件5，射孔枪1内设有弹架2；弹架2内设有多枚后效射孔弹3；后效射孔弹3底部设有传爆件5，后效射孔弹3口部装有后效体4；后效体4由可消失壳体6、后效药7、凹形抛面罩8、凸形球面罩9组成，后效射孔弹3口部设有凹形抛面罩8和凸形球面罩9，可消失壳体6与凹形抛面罩8之间设有后效药7，可消失壳体6、凹形抛面罩8、凸形球面罩9中均设有不同尺寸的聚能射流通道10、11。所述的凹形抛面罩8为中低密度、可耐超高温的非金属材料制成。所述的凸形球面罩9为金属和非金属材料复合而成。所述的可消失壳体6上的聚能射流通道11直径为可消失壳体6内径的1/5～3/5。所述的凸形球面罩9上的聚能射流通道10直径为可消失壳体6内径的1/4～1/3。

为了实现后效射孔器功能目的，对该射孔器采用的结构与材料进行了大胆的创新与改进。

首先，在后效射孔器的装药设计中首次采用了多功能结构新型含能材料，其效能在试验钢靶上，在孔径相同时，穿深增加达到7%～15%。后效射孔器在API混凝土靶上穿深度提高8%～22%。在油气井应用试验中，针对低孔、低渗油气田，可使油气井产能普遍提高25%～35%。投入产出比可达到1：2.5以上。其次，为了实现后效射孔器的功能目的，对后效药7加装了凹形抛面罩8和凸形球面罩9，其作用是当穿深提高到一定幅度后，可彻底消除常规射孔产生的压实污染，恢复油气储层的自然渗透能力，是本发明的核心所在。

另外，凸形球面罩9的金属材料采用了粒度混合级配的方法，对穿孔深度的提高和压实带污染的解除起到了关键性作用，也是本发明的贡献之一。

本实用新型的后效射孔器正是基于以上三个技术方面的重大突破，才使得本射孔器施工作业安全、射孔效果显著，达到了较高的行业水平，满足了用户的高标准要求。

为了适应更高温度的井下作业使用环境，本实用新型的后效射孔器，将后效体4中的后效药7，凹形抛面罩8、凸形球面罩9、可消失壳体6的耐温指标提高到200℃，耐温时间达到500h以上，为油田用户提供了更宽、更安全的选择条件。

本实用新型的后效射孔器，在地面进行了各项性能检测试验。试验使用的是直径为3m，高度为1.5m的API混凝土靶，API混凝土靶中心浇铸有7英寸的油井套管，套管中放置有1米长的后效射孔器。为了说明加装后效体与不加装后效体在射孔性能上的差异，采用相同的114枪型，在枪的上端装配带有后效体的射孔弹8发，在枪的下端装配不带后效体的射孔弹8发，中间用钢板隔开，以防止两端互相串扰。试验结果表明，带有后效体的射孔弹射在套管上的孔眼为12.8mm，射在混凝土靶上的射孔深度为1340mm，值得关注的是，射孔孔道周围呈现出了与常规射孔完全不同的能量辐射痕迹，且末梢孔道呈放射性形态。而不带后效体的射孔弹，在套管上的孔眼仅为11.5mm，在混凝土靶上的射孔深度为1165mm，且射孔孔道周围无任何能量辐射痕迹出现，末梢孔道呈无能量释放的直线形态。对比试验说明，后效射孔器比常规射孔器在套管上的孔眼增大了11.3%，在射孔穿深上提高了15%，尤其是后效射孔所造就的孔道特殊几何形态，孔道周围压实污染解除，油气储层自然渗透能力恢复，将成为油气井产能显著增加的主因之一，大量的应用试验结果已在海上油田得到了印证。

实施例一：中海油渤海区块某井，射孔层段3546米～3589.3米，油层厚度27.9米，平均渗透率1.3MD。2011年11月9日实施了后效射孔作业，一次射孔作业成功，射孔当日达产300多方，远超过最初预测的70方产量，印证了后效射孔在低孔、低渗致密地层的适用性，也印证了后效射孔器在井下温度为150℃条件下持续时间达300个小时的高耐热性和安全性。

实施例二，中海油渤中区块某井，该井油藏物性较差，平均孔隙13.7%，平均渗透率1.9MD，射孔段3821.3米～3993.2米，射孔段总长171.9米，夹层105.2米。2011年12月8日实施了后效射孔作业，实射66.7米，当日点火一次成功，日产油量240方，远超过最初产油量80方。

Claims

1.一种后效射孔器，包括射孔枪（1）、弹架（2）、后效射孔弹（3）、后效体（4）、传爆件（5），射孔枪（1）内设有弹架（2），弹架（2）内设有多枚后效射孔弹（3），后效射孔弹（3）底部设有传爆件（5），其特征在于：后效射孔弹（3）口部设有后效体（4），后效体（4）由可消失壳体（6）、后效药（7）、凹形抛面罩（8）、凸形球面罩（9）组成，后效射孔弹（3）口部设有凹形抛面罩（8）和凸形球面罩（9），可消失壳体（6）与凹形抛面罩之间设有后效药（7），可消失壳体（6）、凹形抛面罩（8）和凸形球面罩（9）中均设有聚能射流通道（10、11）。

2.如权利要求1所述的后效射孔器，其特征在于：所述的凹形抛面罩（8）为中低密度、可耐超高温的非金属材料制成。

3.如权利要求1所述的后效射孔器，其特征在于：所述的凸形球面罩（9）为金属和非金属材料复合而成。

4.如权利要求1所述的后效射孔器，其特征在于：所述的可消失壳体（6）上的聚能射流通道（11）直径为可消失壳体（6）内径的1/5～3/5。

5.如权利要求1所述的后效射孔器，其特征在于：所述的凸形球面罩（9）上的聚能射流通道（10）直径为可消失壳体（6）内径的1/4～1/3。