CN205689185U - 油气井用新型开孔器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于石油、天然气勘探和开采作业的设备领域，具体涉及一种用于动态负压射孔工艺的油气井用新型开孔器，其特征在于包括射孔枪、开孔弹和弹架，开孔弹放置在弹架上，弹架放置在射孔枪内部，射孔枪枪管内壁上设置有盲孔，所述盲孔的底部设有凹陷的开孔槽，所述开孔弹由壳体、铝基药型罩和炸药组成，铝基药型罩为锥形，锥角为95°～128°。本实用新型具有使用安全、开孔效果好的优点。

Description

油气井用新型开孔器

技术领域

本实用新型属于石油、天然气勘探和开采作业的设备领域，具体涉及一种用于动态负压射孔工艺的油气井用新型开孔器。

背景技术

动态负压射孔技术是通过快速吸收井筒内的残余爆轰能，使井筒内压力在射孔后瞬间下降，产生瞬间冲击回流，冲洗射孔孔道及孔道周围压实带。通过适当增加射孔枪上盲孔的数目和开孔(泄流)面积增大射孔后井筒内流体进入射孔枪的体积，使动态负压幅度更强。通过增大射孔枪内空间增大射孔枪容纳外来流体的能力，增加动态负压作用时间。

动态压力的控制是该技术的核心，其实施设备主要包括开孔器、射孔器。开孔器一般由射孔枪、开孔弹、弹架、枪头、枪尾构成。开孔器与射孔器可通过中间接头连接。

目前开孔弹主要有两种结构，一种是由壳体、药型罩、炸药组成(其中药型罩材料多为铜基粉末或铜合金板材。此类开孔弹穿深性能较好，易伤害外层套管，造成对井筒的破坏。还有一种仅由壳体、炸药组成，此类开孔弹仅依靠炸药爆炸产生的气体作用于射孔枪，易造成射孔枪盲孔处外毛刺过高(开孔弹开孔直径一般在直径20mm～直径35mm之间，开孔较大造成射孔枪壁部分外翻，形成较高的毛刺)，容易造成射孔枪卡在井筒内。当开孔弹枪内炸高过大时，气态爆炸产物快速膨胀扩散且径向飞散，爆轰产物密度迅速下降，不能保证射孔枪开孔，容易造成炸枪。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术开孔器容易损伤套管、射孔枪外毛刺高的缺陷，提供一种油气井用新型开孔器，其开孔后即不损伤套管又能有效降低射孔枪外毛刺高度，并保证一定炸高范围内(10mm～20mm)可正常使用

本实用新型是通过如下技术方案来实现的：

即一种油气井用新型开孔器，其特征在于包括射孔枪、开孔弹和弹架，开孔弹放置在弹架上，弹架放置在射孔枪内部，射孔枪枪管内壁上设置有盲孔，所述盲孔的底部设有凹陷的开孔槽，所述开孔弹由壳体、铝基药型罩和炸药组成，铝基药型罩为锥形，锥角为95°～128°。

作为本实用新型的优选方案：药型罩分为上下两部分，上部两根母线呈直线状，两根母线的夹角在95°～125°之间，下部母线为弧线，轴向锥面角度在98°～128°之间，上下部分光滑连接。

药型罩的形状基本决定了射流的形状。一般来说，小锥角的药型罩形成细而长的射流，大锥角的药型罩一般形成短而粗的射流。圆锥面张角增大，聚能射流头部速度和速度梯度降低，同时药型罩进入射流中的质量增大，此时穿孔深度一般会下降，同时增大了开孔直径，这种具有很大压合角的药型罩不能保证药型罩的正常压合，造成其“翻转”机制。考虑到我们所要实现的效果，通过数值模拟与试验验证，在实施方案中我们采用了弧面加直锥结构的药型罩。

本实用新型的炸药安装在壳体和铝基药型罩组成的空腔内，当引爆炸药时，药型罩实现对射孔枪盲孔处金属的侵切。

在爆轰波冲击及聚能流的侵切作用下，盲孔中间部位金属在高温高压环境下汽化、破碎，开孔槽处断裂脱落，有效降低了毛刺高度。

本实用新型的铝基药型罩包含下述3种方案：

1)铝基药型罩由铝粉末/颗粒和粘结剂粉末/颗粒的混合物组成。

2)铝基药型罩由多颗铝颗粒组成，铝颗粒外部涂覆有粘结剂。

3)铝基药型罩为铝或铝合金制成。

本实用新型的粘结剂为聚四氟乙烯、四氟乙烯、尼龙中的任意一种或多种的组合。

本实用新型的炸药可以包含本领域公知的任何合适的爆炸材料，例如RDX(六氢-1，3，5-三硝基-1，3，5-三嗪)、HNS(六硝基芪)、HMX(1，3，5，7-四硝基-1，3，5，7-四氮杂环辛烷)、PETN(季戊四醇四硝酸酯)、TATB(三氨基三硝基苯)、PYX(2，6-双苦基氨基-3，5-二硝基吡啶)。

本实用新型具有使用安全、开孔效果好的优点。本实用新型使用大锥角的铝基药型罩，不易损伤套管，不会破坏井筒；本实用新型盲孔处设置开孔槽，有效降低了毛刺高度，防止射孔枪卡在井筒内。

附图说明

图1为本实用新型的使用状态示意图；

图2为现有技术无药型罩开孔弹的截面示意图；

图3为本实用新型开孔弹的截面示意图；

图4为本实用新型铝基药型罩的结构示意图；

图5为本实用新型铝基药型罩实施例1的截面结构示意图；

图6为本实用新型铝基药型罩实施例2的截面结构示意图；

图7为本实用新型铝基药型罩实施例3的截面结构示意图；

图8为本实用新型射孔枪上盲孔处的截面示意图。

如图中所示：11.射孔枪；12.开孔弹；13.壳体；14.炸药；15.铝基药型罩；16.铝粉末/颗粒；17.粘结剂粉末/颗粒；18.铝颗粒；19.粘接剂层；20.铝板；21.下部母线；22.上部母线；23.盲孔；24.开孔槽。

具体实施方式

本实用新型的实施方案涉及开孔器。具体的说，本实用新型的实施方案涉及及使用一种开孔后不损伤套管，并且能有效降低射孔枪外毛刺高度的开孔器。下面的描述涉及一些实施例，目的只是为了理解本实用新型。说明书不以任何方式来限制任何当前或随后的相关权力要求的范围。

如图1所示：本实用新型使用时，将开孔弹12放置在弹架(现有技术产品，图中未标出)上，然后装入射孔枪11内，再将射孔枪11放入井筒中。

如图2所示，为现有技术的无药型罩开孔弹的截面示意图，其包括壳体13和炸药14。

如图3所示，本实用新型的开孔弹12包括壳体13、铝基药型罩15和炸药14组成，铝基药型罩15为锥形。炸药14装在壳体13和铝基药型罩15组成的腔体中。此外，起爆药位于腔体的底部，以增强来自导爆索的起爆效果，当引爆炸药时，药型罩15实现对射孔枪11盲孔处金属的侵切。

如图4、图5所示：铝基药型罩15为包含含有铝粉末/颗粒16和粘结剂粉末/颗粒17的混合物。粘结剂粉末/颗粒17可以是PTFE(聚四氟乙烯)、TFE(四氟乙烯)、尼龙中的任意一种或多种的组合。铝基药型罩15分为上下两部分，上部母线21为直线(角度在95°～125°之间)，下部22母线为弧线(轴向锥面角度在98°～128°之间)，上下部分光滑连接，通过匹配药型罩结构和药块结构，有效的增加了射流直径，经检测，在壁厚9.5mm(盲孔厚度5.5mm)的射孔枪上开孔直径达到25mm以上，比现有技术方案的开孔弹穿孔直径提高20％以上。

如图8所示：射孔枪11上沿盲孔23圆周设置了一定结构的开孔槽24。在爆轰波冲击及聚能流的侵切作用下，盲孔23中间部位金属在高温高压环境下汽化、破碎，凹槽处断裂脱落，有效降低了毛刺高度。

申请人对本实用新型涉及的实施方案的开孔弹与现有技术的无药型罩开孔弹和铜基粉末(铜及铜合金)药型罩开孔弹方案做了对比试验，试验结果表明：本实用新型涉及的实施方案的开孔弹开孔后毛刺高度在2mm～4mm，且对套管无损伤；无药型罩开孔弹开孔后毛刺高度在4mm～11mm，对套管无损伤；铜基粉末(铜及铜合金)药型罩开孔弹开孔后毛刺高度2mm～4mm，但对套管损伤严重，有明显切削现象。

实施例2

如图1、图2、图3、图4、图6、图8所示：铝基药型罩15由铝颗粒18和涂覆的粘结剂层19构成。粘结剂层19可以是PTFE(聚四氟乙烯)、TFE(四氟乙烯)、尼龙中的任意一种或多种的组合。其他同实施例1。

实施例3

如图1、图2、图3、图4、图7、图8所示：铝基药型罩由铝板20制成。其他同实施例1。

本实用新型不局限于以上实施例，如铝基药型罩还可以采用铝合金板制成。

Claims (5)

1.一种油气井用新型开孔器，其特征在于包括射孔枪、开孔弹和弹架，开孔弹放置在弹架上，弹架放置在射孔枪内部，射孔枪枪管内壁上设置有盲孔，所述盲孔的底部设有凹陷的开孔槽，所述开孔弹由壳体、铝基药型罩和炸药组成，铝基药型罩为锥形，锥角为95°～128°。

2.根据权利要求1所述的油气井用新型开孔器，其特征在于药型罩分为上下两部分，上部两根母线呈直线状，两根母线的夹角在95°～125°之间，下部母线为弧线，轴向锥面角度在98°～128°之间，上下部分光滑连接。

3.根据权利要求1或2所述的油气井用新型开孔器，其特征在于铝基药型罩由铝粉末/颗粒和粘结剂粉末/颗粒的混合物组成。

4.根据权利要求1或2所述的油气井用新型开孔器，其特征在于铝基药型罩由多颗铝颗粒组成，铝颗粒外部涂覆有粘结剂层。

5.根据权利要求1或2所述的油气井用新型开孔器，其特征在于铝基药型罩为铝或铝合金板制成。