CN213627545U - 一种井下无落物多脉冲高能气体压裂结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种井下无落物多脉冲高能气体压裂结构，包括点火装置、压裂药柱、点火药柱、可燃接头、隔板延时点火器、可燃导向接头。在工作时，产生由压裂药柱燃烧产生的可控的多级高能气体压力脉冲，对储层进行气体压裂，同时，下井的做功器材在工作完毕后，全部燃烧掉，不会留下未完全燃烧的井下落物。

Description

一种井下无落物多脉冲高能气体压裂结构

技术领域

本实用新型属于石油完井领域，也可使用于煤炭与地热领域，具体涉及一种井下无落物多脉冲高能气体压裂结构。

背景技术

高能气体压裂(爆燃压裂)是与油气井采油工艺相结合的一种增产增效技术，利用特殊装药结构的发射药或火箭推进剂装药在油井中按一定规律燃烧，产生大量的高温高压燃烧气体，燃气以脉冲加载的方式通过炮眼进入地层，形成辐射状的径向裂缝体系，穿透近井地带污染区，沟通地层天然裂缝，提高油层的导流能力。从而有效地改善了油气层的渗透性和导流能力，降低油流阻力。使油气层近井带形成多条不受地应力影响的径向裂缝，解除地层污染，改善地层导流能力，达到油气井增产增注的目的。

目前，高能气体压裂已经使用的很普遍了，但是由于井下环境极为复杂，经常出现在井下使用时，由于温度和压力的影响，火药性能的不确定，导致火药能量过大将井炸毁或伤害井与作业管柱的情况，还有火药装配的零部件不能完全燃烧产生的井下落物的问题，这些都急需解决。

发明内容

本实用新型解决的技术问题是：为了解决现有高能气体压裂施工中技术上存在的各种问题与不足，研究者发明了一种井下无落物多脉冲高能气体压裂技术，采用油管或电缆输送的方式，将作业管柱输送至施工目的层，采用投棒(直井)或加压(斜井) 的方式点火，点火装置将压裂火药点燃，压裂火药依次逐级燃烧，产生多个施加给地层的、有序产生的、可控的高能气体压力脉冲。火药燃烧完全后，下井的其他部件也全部燃烧完全。

本实用新型的技术方案是：一种井下无落物多脉冲高能气体压裂结构，包括点火装置、若干压裂药柱、若干可燃接头、若干隔板延时点火器和可燃导向接头；其中若干压裂药柱和若干可燃接头采用交替串接形式，且初始端的压裂药柱未与可燃接头连接的一端和点火装置连接，末尾端的压裂药柱未与可燃接头连接的一端和可燃导向接头连接；

若干可燃接头和可燃导向接头材料均为可燃材料制成；压裂药柱中心铝管内装有若干点火药柱，可燃接头内装有隔板延时点火器且为密封配合；

井下作业时，点火装置点燃相连第一级压裂药柱中的若干点火药柱，点火药柱燃烧点燃压裂药柱，压裂药柱燃烧点燃相连可燃接头和可燃接头内装有隔板延时点火器，隔板延时点火器延时数百毫秒后传火点燃第二级压裂药柱中的若干点火药柱，然后点燃第二级压裂药柱和其相连的可燃接头和可燃接头内装有隔板延时点火器，依次逐级燃烧，燃烧完成后，点火装置下端连接的火工装置和接头均全部燃烧掉，点火装置被收回地面，实现井下无落物。

本实用新型的进一步技术方案是：所述可燃接头为两端开口的柱状体，沿轴线开有通孔，两端开有内螺纹，且分别与不同的压裂药柱为螺纹连接；通孔内放置隔板延时点火器。

本实用新型的进一步技术方案是：所述可燃接头外径大于压裂药柱外径。

本实用新型的进一步技术方案是：所述可燃导向接头整体为一端开口一端封闭的柱状体，可燃导向接头外径大于压裂药柱外径；开口端开有内螺纹，与压裂药柱螺纹连接。

本实用新型的进一步技术方案是：所述可燃导向接头封闭端为圆台形或半球形的导向头，便于下井后起导向作用。

本实用新型的进一步技术方案是：所述可燃接头采用镁铝合金制成，外径应比压裂药柱大不小于5mm。

本实用新型的进一步技术方案是：所述可燃导向接头采用镁铝合金制成，外径应比压裂药柱大不小于5mm。

本实用新型的进一步技术方案是：所述隔板延时点火器采用专利CN200610104468油气井用多级脉冲增效射孔装置中的隔板延时点火器。

本实用新型的进一步技术方案是：所述压裂药柱内置于点火药柱，且点火药柱与隔板延时点火器接触。

本实用新型的进一步技术方案是：安装完成后，点火装置、若干压裂药柱、若干可燃接头、若干隔板延时点火器和可燃导向接头轴线相互重合。

发明效果

本实用新型的技术效果在于：本实用新型提出的一种井下无落物多脉冲高能气体压裂技术，区别于目前现有高能气体压裂技术，应用该技术作业时压裂药柱被点燃后，压裂药柱依次逐级燃烧，产生多个施加给地层的、有序产生的、可控的高能气体压力脉冲，防止火药能量过大将井炸毁或伤害井与作业管柱的情况。火药燃烧完全后，下井的其他部件也全部燃烧完全。这对储层、对套管与水泥环的保护都起到了积极有效的效果

附图说明

图1.一种井下无落物多脉冲高能气体压裂技术作业示意图。

附图标记说明：1-点火装置；2-压裂药柱；3-点火药柱；4-可燃接头；5-隔板延时点火器；6-可燃导向接头

具体实施方式

以下结合附图1对本实用新型的具体实施方式进行说明。此处所描述的实施方式仅用于说明和解释实用新型，并不用于限定本实用新型。

参见图1，本实用新型的技术方案是：一种井下无落物多脉冲高能气体压裂结构，其作业管柱包含点火装置、压裂药柱、点火药柱、可燃接头、隔板延时点火器、可燃导向接头等。该作业管柱由多个可燃接头将多个压裂药柱串联连接，总长度根据使用需要确定。作业过程可以选择油管输送，也可以选择电缆输送至目的层。

需要说明的是，可燃接头和压裂药柱串接方式为：交替连接，其中初始端的压裂药柱和末尾端的压裂药柱分别和点火装置与可燃导向接头连接。同时，定义初始端的压裂药柱为第一级压裂药柱。所述点火装置为公知的为油气井常用点火器材，是一个外径为73～89mm不等的圆柱形结构体，由点火接头和点火器两部分构成，其作用一是连接下井的压裂火药，二是作用后输出火焰点燃压裂火药。在直井情况下，选用投棒撞击式点火装置，在斜井与水平井情况下，选用压力激发式点火装置。

在井下燃烧时，点火装置首先被激发点火(视井斜情况，可以选择投棒激发，也可以选择压力激发)，输出火焰点燃第一级压裂药柱，在第一级压裂药柱燃烧同时，通过点火药柱将火焰传递给隔板延时点火器，在经过数百毫秒的延时后，输出火焰，然后将下一级(第二级)压裂药柱点燃，依次类推，直至所有下井压裂药柱燃烧完全。与此同时，由可燃合金材料构成的可燃接头与可燃导向接头也燃烧掉。压裂火药燃烧过程中产生了多个可以控制的高能气体压力脉冲，对地层进行冲击，产生无数的微裂缝，达到井筒内与储层的良好沟通的效果。

本实用新型的进一步技术方案是：一种井下无落物多脉冲高能气体压裂技术，其特征在于，所述可燃接头，是一个外径为φ85～φ100mm圆柱结构体，两端螺纹连接压裂药柱，内孔中装配隔板延时点火器。其成分是镁铝合金。它被点燃后，在井下液体中可完全燃烧掉。使用中要求其外径应比相连的压裂药柱大不小于10mm。

本实用新型的进一步技术方案是：一种井下无落物多脉冲高能气体压裂技术，其特征在于，所述可燃导向接头，是一个外径为φ85～φ100mm圆柱导向结构体，其外径比相连的压裂药柱大不小于10mm，一端螺纹连接压裂药柱，另一端为圆台形或半球形的导向头。其主体成分是镁铝合金。它被点燃后，在井下液体中可完全燃烧掉。它的作用是保证作业管柱下井时的正确方向。例如在遇到斜井或口径较小时，减小着力面积和摩阻，顺着井筒在重力作用下向前滑动。

一种井下无落物多脉冲高能气体压裂技术，包括以下步骤：

步骤1、根据压裂施工段要求，选取所需要的压裂药柱数量(不少于两级)、隔板延时点火器、点火药柱、可燃接头、可燃导向接头、点火装置。

步骤2、每节压裂药柱内，放入3～5个点火药柱，放置待用；

步骤3、将隔板延时点火器安装在可燃接头内，放置待用；

步骤4、将点火器与点火接头装配为点火装置，放置待用；

步骤5、将装配好了点火药柱的压裂火药，一端连接可燃导向接头，另一端连接装配好了隔板延时点火器的可燃接头，放置待用；

步骤6、将另一节装配好了点火药柱的压裂火药，一端与步骤5的装配件连接，另一端与装配了隔板延时点火器的可燃接头连接，如此循环，直至连接至所需长度的压裂管柱；

步骤7、将步骤6的管柱与点火装置连接为图1所示的作业管柱；

步骤8、用油管或电缆的输送方式，将图1作业管柱输送至压裂目的层，坐好井口后，用投棒(直井情况)或加压(斜井或水平井)或通电方式，点燃压裂药柱，对地层进行多级高能气体脉冲压裂，直至火药燃烧完全，提出管柱。

Claims (8)

1.一种井下无落物多脉冲高能气体压裂结构，其特征在于，包括点火装置(1)、若干压裂药柱(2)、若干可燃接头(4)、若干隔板延时点火器(5)和可燃导向接头(6)；其中若干压裂药柱(2)和若干可燃接头(4)采用交替串接形式，且初始端的压裂药柱(2)未与可燃接头(4)连接的一端和点火装置(1)连接，末尾端的压裂药柱(2)未与可燃接头(4)连接的一端和可燃导向接头(6)连接；

若干可燃接头(4)和可燃导向接头(6)材料均为可燃材料制成；压裂药柱(2)中心铝管内装有若干点火药柱(3)，可燃接头(4)内装有隔板延时点火器(5)且为密封配合。

2.如权利要求1所述的一种井下无落物多脉冲高能气体压裂结构，其特征在于，所述可燃接头(4)为两端开口的柱状体，沿轴线开有通孔，两端开有内螺纹，且分别与不同的压裂药柱(2)螺纹连接；通孔内放置隔板延时点火器(5)。

3.如权利要求2所述的一种井下无落物多脉冲高能气体压裂结构，其特征在于，所述可燃接头(4)外径大于压裂药柱(2)外径。

4.如权利要求1所述的一种井下无落物多脉冲高能气体压裂结构，其特征在于，所述可燃导向接头(6)整体为一端开口一端封闭的柱状体，可燃导向接头(6)外径大于压裂药柱(2)外径；开口端开有内螺纹，与压裂药柱(2)螺纹连接。

5.如权利要求4所述的一种井下无落物多脉冲高能气体压裂结构，其特征在于，所述可燃导向接头(6)封闭端为圆台形或半球形的导向头，便于下井后起导向作用。

6.如权利要求1所述的一种井下无落物多脉冲高能气体压裂结构，其特征在于，所述可燃接头(4)采用镁铝合金制成，外径应比压裂药柱(2)大不小于5mm。

7.如权利要求1所述的一种井下无落物多脉冲高能气体压裂结构，其特征在于，所述可燃导向接头(6)采用镁铝合金制成，外径应比压裂药柱(2)大不小于5mm。

8.如权利要求1所述的一种井下无落物多脉冲高能气体压裂结构，其特征在于，所述压裂药柱内置于点火药柱(3)，且点火药柱(3)与隔板延时点火器(5)接触。

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