CN204299554U - 一种油气井用多相流射孔压裂加砂装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种油气井用多相流射孔压裂加砂装置，该装置包括沿轴向依次设置的点火器、接头、复合射孔枪、隔板延时点火接头、压裂枪和枪尾，其中：所述复合射孔枪的枪管上设有泄压盲孔，枪管内安装有弹架、射孔弹、导爆索、一级压裂火药和二级压裂火药；所述压裂枪的枪管上设有均匀分布的通孔，压裂枪管内安装有导爆索、含能药块、中心管、压裂药柱模块和支撑剂模块，导爆索设在中心管内部。该装置在使用过程中产生金属射流、多级高温高压气流、支撑剂颗粒流对井筒周围地层作用，具有火药装药量大，对地层长时间脉冲压裂作用，造缝效果好，裂缝维持时间长的特点。

Description

一种油气井用多相流射孔压裂加砂装置

技术领域

本实用新型属于油气开采技术领域，主要用于新井射孔和老井改造，是一种能够在射孔的同时对地层进行多级脉冲气体压裂并注入支撑剂的射孔压裂加砂装置，具体为一种油气井用多相流射孔压裂加砂装置。

背景技术

在油气开采过程中，射孔被称作“临门一脚”，是完井的重要环节。为了更多的实现油气井增产，人们不断探索新的射孔工艺，复合射孔便是其中之一，它将火药装药引入到射孔装置中，射孔的同时能产生高温高压燃气沿射孔孔道对地层进行压裂造缝，达到增产目的。“分体式”复合射孔装置在射孔枪的基础上加装了具有较大火药装药空间的压裂枪，具有火药装药量大，压裂作用效果好的优点，得到了广泛认可。中国专利CN2818773Y公开了一种多级点火的复合射孔及压裂装置，该装置将装有火药装药的复合射孔枪和压裂枪组合，其中复合射孔枪的火药装药位于射孔弹之间。这一装置存在的问题是：复合射孔枪仅在射孔弹之间有单级火药装药，装药结构单一，装药量小，压裂作用效果差；由射孔和火药压裂作用产生的裂缝没有支撑剂的支撑，存在快速闭合的现象，导致增产效果持续时间短。中国专利CN103225498A公开了一种多级点火复合深穿透射孔装置，该装置将装有压裂火药的压裂枪组件和复合射孔枪组合。这一装置存在的问题是：由射孔和火药压裂作用产生的裂缝没有支撑剂的支撑，会存在快速闭合的现象，导致增产效果持续时间短。中国专利CN1916357B公开了一种油气井用多脉冲增效射孔装置，在增效射孔枪的基础上在枪尾下端通过连接件将二级增效火药、三级增效火药加入到施工管串。这一装置存在的问题是：增效射孔枪中仅有一级增效火药，装药结构单一，装药量小，压裂作用效果差；仅二级和三级增效火药含有支撑剂，支撑剂含量小，对裂缝的支撑作用不明显；支撑剂包含在增效火药中，其含量固定，无法根据实际井况做出调整，获得最好的施工效果。

发明内容

针对现有技术的缺陷和不足，本实用新型提供一种具有多级压裂火药装药结构、火药装药量大、能在射孔的同时对地层进行多级脉冲气体压裂并注入大量支撑剂和施工安全可靠的油气井用多相流射孔压裂加砂装置。

解决上述问题的技术方案是：

一种油气井用多相流射孔压裂加砂装置，该装置包括沿轴向依次设置的点火器、接头、复合射孔枪、隔板延时点火接头、压裂枪和枪尾，其中：

所述复合射孔枪的枪管上设有泄压盲孔，枪管内安装有弹架、射孔弹、导爆索、一级压裂火药和二级压裂火药，射孔弹安装在弹架上且相邻的射孔弹通过导爆索连接，一级压裂火药设在相邻的射孔弹之间，二级压裂火药包设在弹架的架体外周；

所述压裂枪的枪管上设有均匀分布的通孔，压裂枪管内安装有导爆索、含能药块、中心管、压裂药柱模块和支撑剂模块，导爆索设在中心管内部，含能药块在中心管内与导爆索连接，压裂药柱模块和支撑剂模块装配在中心管与压裂枪管内壁的空间中。

具体的，所述的支撑剂模块与压裂药柱模块同轴交替套装在中心管上。

或者所述的支撑剂模套装在压裂药柱上，压裂药柱套装在中心管上。

进一步的，所述的复合射孔枪有多个，所述的压裂枪有多个。

更一步的，所述的一级压裂火药层内设有支撑剂层，二级压裂火药层内设有支撑剂层。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

(1)可根据需要将相应数量的复合射孔枪和压裂枪组合，在复合射孔枪中装配不同燃速的两级火药，火药装药量大，对地层压裂造缝作用效果好；

(2)在复合射孔枪和压裂枪中引入了支撑剂，对已有裂缝进行支撑，避免裂缝快速闭合；压裂枪中的压裂火药和支撑剂用量可灵活调整，以获得最好的施工效果；

(3)通过本实用新型的装置，在一次施工中实现了聚能射孔、气体压裂和注入支撑剂工艺，具有火药装药量大，气体多级脉冲压裂作用时间长，注入支撑剂多且火药和支撑剂用量可调整，裂缝维持时间长的特点，施工简便，成本低，使用安全可靠。

附图说明

图1是多相流射孔压裂加砂装置结构示意图；

图2是本实用新型第一个实施例中射孔枪局部视图；

图3是本实用新型第一个实施例中压裂枪局部视图；

图4是本实用新型第二个实施例中压裂枪局部视图；

图中各标号表示：1-点火器、2-接头、3-复合射孔枪、301-泄压盲孔、302-射孔枪管、303-二级压裂火药层、304-弹架、305-射孔弹、306-一级压裂火药层、307-第一导爆索、4-隔板延时点火接头、5-压裂枪、501-通孔、502-压裂枪管、503-压裂药柱模块、504-支撑剂模块、505-中心管、506-第二导爆索、507-含能药块、6-枪尾；

以下结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型做具体说明。

具体实施方式

本实用新型的复合射孔枪中射孔弹被引爆后，以微秒级的时间在井筒与地层之间形成射孔通道；随后一级压裂火药、二级压裂火药依次毫秒级的时间间隔产生大量高温高压燃气脉冲，以冲击加载的形式压裂地层，使射孔孔道演变成裂缝延伸扩展，并互相沟通；通过隔板延时点火接头的延时点火作用，压裂枪中的压裂药柱模块最后被点燃，产生大量高温高压燃气脉冲再次对孔道进行加载；支撑剂模块中的支撑剂随燃气脉冲向地层裂缝深部移动，阻止裂缝闭合，进一步巩固裂缝；

压裂枪中的支撑剂模块与压裂药柱模块可以同轴交替套合在中心管的外周；

或者，支撑剂模块套装在压裂药柱模块的外周，压裂药柱模块套装在中心管的外周，三者相互套合的结构；

另外，根据不同的施工要求，可以将复合射孔枪和压裂枪的个数进行适应性的增减，灵活使用；

进一步的，一级压裂火药层与二级压裂火药层中的支撑剂层随着高温高压燃气进入射孔弹打出的裂缝并留驻于主裂缝，强化了裂缝的稳定性；

实施例一：

参照图1，本实施例的油气井用多相流射孔压裂加砂装置包括同轴依次设置的点火器1、接头 2、复合射孔枪 3、隔板延时点火接头 4、压裂枪5和枪尾6；

参照图2和图3，复合射孔枪3的射孔枪管302上设有泄压盲孔301，射孔枪管302内安装有弹架304、射孔弹305、第一导爆索307、一级压裂火药层306和二级压裂火药层303，一级压裂火药层306安装在相邻的两发射孔弹305之间，二级压裂火药层303安装在弹架304外表面；一级压裂火药层306由燃速为6～10mm/s的双基或复合火药构成层状结构，二级压裂火药层303由燃速为3～5mm/s的双基或复合火药构成层状结构，一级压裂火药层306和二级压裂火药层303中均含有支撑剂层，支撑剂层由粒径为30目的压裂砂构成层状结构；

为了能更加准确的配合射孔弹305在复合射孔枪3上进行射孔，在射孔枪管302上对应射孔弹的射流方向设置泄压盲孔301；

压裂枪5的压裂枪管502上设有均匀分布的通孔501，压裂枪管502内安装有中心管505、第二导爆索506、含能药块507、压裂药柱模块503和支撑剂模块504，第二导爆索506安装在中心管505内部，含能药块507安装在第二导爆索506上，压裂药柱模块503和支撑剂模块504同轴交替组合套装在中心管505上，且压裂药柱模块503和支撑剂模块504的直径相同；含能药块507是由黑火药制成的药块，压裂药柱模块503由双基或复合推进剂构成，支撑剂模块504包括质量百分比为40％～70％的粒径为40～60目的铝矾土陶粒砂和质量百分比为30％～60％不饱和树脂，铝矾土陶粒砂与不饱和树脂的总量为100％。

实施例二：

如图4所示，本实施例与实施例一不同的是，压裂枪5中支撑剂模块504’套装在压裂药柱模块503’的外周，压裂药柱模块503’套装在中心管505的外周。

复合射孔枪3、隔板延时点火接头4、压裂枪5和接头2可以有多个，按需要组合成不同长度的油气井用多相流射孔压裂加砂装置。

本实用新型所述的油气井用多相流射孔压裂加砂装置的工作过程为：

施工时，通过管住或电缆将本装置输送到预定位置后，启动点火器1，引爆复合射孔枪3中的第一导爆索307，通过第一导爆索307将射孔弹305引爆，以微秒级的时间在井筒与地层之间形成射孔通道；一级压裂火药层306和二级压裂火药层303被爆轰波点燃，以毫秒级的时间依次燃烧，产生大量高温高压燃气脉冲，以冲击加载的形式压裂地层形成裂缝；同时两级压裂火药中的支撑剂层随着药高温高压燃气进入孔道，并留驻于主裂缝，强化了裂缝的稳定性；

由于隔板延时点火接头4的延时点火作用，压裂枪5中的第二导爆索506随后被引爆，进而点燃含能药块507，引燃压裂药柱模块503，产生大量高温高压燃气，使裂缝进一步扩展；支撑剂模块504中的支撑剂随压裂药柱模块503产生的高温高压燃气向裂缝深部移动，巩固裂缝，阻止裂缝闭合。

Claims (5)

1.一种油气井用多相流射孔压裂加砂装置，其特征在于，该装置包括沿轴向依次设置的点火器(1)、接头(2)、复合射孔枪(3)、隔板延时点火接头(4)、压裂枪(5)和枪尾(6)，其中：

所述复合射孔枪(3)的枪管上设有泄压盲孔(301)，枪管内安装有弹架(304)、射孔弹(305)、第一导爆索(307)、一级压裂火药层(306)和二级压裂火药层(303)，射孔弹(305)安装在弹架(304)上且相邻的射孔弹(305)通过第一导爆索(307)连接，一级压裂火药层(306)设在相邻的射孔弹(305)之间，二级压裂火药层(303)包设在弹架(304)的架体外周；

所述压裂枪(5)的枪管上设有均匀分布的通孔(501)，枪管内安装有第二导爆索(506)、含能药块(507)、中心管(505)、压裂药柱模块(503)和支撑剂模块(504)，第二导爆索(506)设在中心管(505)内部，含能药块(507)设在中心管(505)内与第二导爆索(506)连接，压裂药柱模块(503)和支撑剂模块(504)装配在中心管(505)与枪管内壁的空间中。

2.如权利要求1所述的油气井用多相流射孔压裂加砂装置，其特征在于，所述的支撑剂模块(504)与压裂药柱模块(503)同轴交替套装在中心管(505)上。

3.如权利要求1所述的油气井用多相流射孔压裂加砂装置，其特征在于，所述的支撑剂模块(504，)套装在压裂药柱模块(503，)的外周，压裂药柱模块(503，)套装在中心管(505)的外周。

4.如权利要求1、2或3所述的油气井用多相流射孔压裂加砂装置，其特征在于，所述的复合射孔枪(3)有多个，所述的压裂枪(5)有多个。

5.如权利要求1、2或3所述的油气井用多相流射孔压裂加砂装置，其特征在于，所述的一级压裂火药层(306)内设有支撑剂层，二级压裂火药层(303)内设有支撑剂层。