CN2136874Y - 深井压裂弹 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种深井压裂弹,由点火器、升压
弹、续能弹、稳压弹组成一级,1—7级串联为一体,其
特点是弹顶压力和弹底压力相近,峰值压力低,有效
的防止弹体滑脱、油管弯曲、卡弹现象的发生,尤其是
装药包覆和壳体双层密封,有效的防止了因渗水而瞎
火。该弹经过3081—3900m五口套管井试验结果表
明,试验燃烧正常弹体完整无损。本实用新型不仅适
用于油田的浅井、深井,更换耐热火药还能用于超深
井。
Description
本实用新型涉及到压裂地下岩层的高能气体压裂装置的改进,主要用于油田3000m以上套管井油层改造的深井压裂弹,该弹由点火器、传火管、火药、壳体等组成。
在石油开采中,为了提高原油产量,就要对油层进行改造,这种改造主要是压裂。目前在石油开采中普遍采用的方法是水力压裂,但这种压裂费用昂贵,有一定的局限性,特别不适用于水敏性油层。另一种压裂方法是爆炸压裂,但这种压裂往往容易损坏套管。中国专利8928915“套管井高能压裂弹”仅适用于1500m以下的油田套管井,随油井深度的增大,井中压力增大,温度升高,火药的燃速加快,一般弹顶压力76MPa,峰值压力大于200MPa、弹底压力148MPa,再加上油井围压,使压力弹内压增大,造成弹的母扣处涨裂、节箍压裂、弹体滑脱、油管顶弯等事故的发生。中国专利92229050.7“缓冲压裂弹”从结构上作了较大的改进,采用阻尼器和平衡收集器缓冲上顶力;采用缓冲腔来延缓火药燃烧时间达到降低峰值压力的目的。这种结构上的改进降低峰值压力的办法,虽然是有效的,但是有一定的局限性,不能在较大的范围内降低峰值压力,因此缓冲压力弹用于油田3000m以上的套管井将是很困难的。
本实用新型的目的在于避免上述现有技术中的不足之处,而设计一种能适用于油田3000m以上的套管井,防止弹体滑脱、油管弯曲、卡弹及因渗水而瞎火事故发生的深井压裂弹。
本实用新型的构思:要实现上述的目的,关键在于调节峰值压力,采用缓冲腔等结构上的改进,仅仅是外因的改变,而没有从火药的内因即改变火药的燃烧性能来调节峰值压力。要改变火药燃烧性能降低压力,只有使火药燃烧的弹底压力和弹顶压力趋向平衡,火药燃烧的延迟时间增长,压力上升缓慢。为了实现这一构思,采用一种新的装药结构:其一是包覆装药;在火药外围用一种绝热、耐压、防水的包覆层代替硝化棉软片包裹,这样,在深井中才能保证火药燃烧性能不受高温高压渗水的影响,经过包覆的火药是断面燃烧,延持时间长约几毫秒,而硝化棉软片包覆的火药是传火管多孔点火,全面燃烧,延迟时间短约几微秒;其二是多元装药:是由不同能量和燃速的火药组合成一整体,这样,控制了火药燃烧速度,燃烧过程持续时间长,压力稳定;其三是阻尼装药:在装药中间增加1-3个阻尼层,阻尼层的多少由火药的P-t曲线确定,主要用来衰减轴向压力,控制压力上升速度。
本实用新型由点火器1-5、升压弹6-12、续能弹13-19、稳压弹20-28组成:
点火器1-5:由壳体1、击针2、火帽3、点火管4、药包5组成,点火器除3撞击点火外还有电点火。
升压弹6-12:由密封室6、传火管7、壳体8、密封帽9、包覆层10、升压火药柱11、阻尼层12组成。
密封室6:有上下对称的密封槽29,用来固定密封升压火药柱,并装有传递点燃火药的传火管。
包覆层10:用耐压、耐温、防水的高聚物如橡胶类的材料,制成药筒,内外层用绝热材料涂覆。
升压火药柱11:用高燃速的单基管状药如12/1浇铸成圆柱体。
阻尼层12:用弹性材料如泡沫塑料或橡胶制成圆片。
续能弹13-19:由密封室13、传火管14、壳体15、包覆层16、密封帽17、续能火药柱18、传火药柱19组成:
续能火药柱18:用低燃速高能双基管状火药如双芳-3和橡胶混溶制成。
稳压弹20-28:由密封室20、传火管21、壳体22、包覆层23、密封帽24、稳压火药柱25、阻尼层26、延迟稳压火药柱27、弹帽28组成:
稳压火药柱25:用高能量的双基管状药如双芳-3浇铸成圆柱体。
延迟稳压火药柱27:用单基粒状火药如2/1樟和橡胶混溶制成。
弹帽28:用35CrMnSi钢制成半圆形,用于保护弹体,增加弹的下落速度,在弹帽内也可以装上测压装置。
本实用新型的制造:利用油田现有的壳体作为点火器、升压弹、续能弹、稳压弹的壳体,另外用35CrMnSi钢制成密封室,在各个壳体内装上相应的组成另件,所有的壳体都是通过首尾阴阳螺纹连接,由升压弹、续能弹、稳压弹各一个组成一级,其级数多少由油层厚度决定,一般由1-7级构成,再配上点火器就构成完整的深井压裂弹。
本实用新型的优点是耐压、耐温和密封性能好,适用于3000米以上的套管井,弹底压力和弹顶压力相近,峰值压力低,有效的防止弹体滑脱、油管弯曲、卡弹现象的发生,尤其是装药包覆和壳体双层密封有效的防止因渗水而瞎火。
附图1是深井压裂弹的剖面图:
1、8、15、22-壳体、2-击针,3-火帽,4-点火管,5-药包,6、13、20-密封室,7、14、21-传火管,10、16、23-包覆层,9、17、24-密封帽,11-升压火药柱,12、26-阻尼层,18-续能火药柱,19-传火药柱,25-稳压火药柱,27-延持稳压火药柱,28-弹帽,29-密封槽。
实施例:
1、参照附图1实施:
1.1点火器1-5的制造:用合金钢制成长600mm,外径φ90mm、内径φ80mm的壳体1,壳体下端螺纹连接密封室6,密封室内装有点火管4,其下端装有药包5,点火管上面装有火帽3,火帽上面连击针2,。
1.2升压弹6-12的制造:
1.2.1密封室6的制造:用35CrMnSi钢制成长180mm、外径φ90mm、内径φ80mm,密封室一端有密封槽29,槽内径φ40mm、高30mm。
1.2.2包覆层 10的制造:用F-Ⅱ橡胶制成长100mm,外径φ40mm,内径φ36mm的包覆层,内外涂上聚氨酯,包覆层上端敞口,下端中央有φ5mm小孔,用于传火。
1.2.3装药:用12/1管状单基药条长27mm浇铸成圆柱形大小与包覆层内径相近,浇铸的三个药柱装入包覆层内,药柱之间用泡沫塑料制成的阻尼层12隔开,上端插入传火管7,并用耐热耐压密封胶浇满固化成密封帽9。
把包覆好的升压火药柱11放入壳体8内,然后用密封胶固定在密封槽29内,壳体与密封室6螺纹连接。
1.3续能弹13-19的制造:参照升压弹的制造,不同的是密封室13和装药不同:
1.3.1密封室13的制造:用35CrMnSi钢制成长120mm,外径φ90mm,内径φ20mm,密封室两端有对称的密封槽29,槽内径φ40mm,高30mm,室内装有传火管14。
1.3.2装药:用2/1樟单基粒状火药和F-Ⅰ橡胶按4:1混溶制成长90mm、外径φ36mm圆柱体的续能火药柱18,上端有长30mm,φ10mm盲孔,下端有长10mm,φ5mm盲孔。将传火药柱19插入上端盲孔内,再用耐压耐温密封胶浇满固化成密封帽17。
1.4稳压弹20-28的制造:参照升压弹的制造,不同的是装药不同其制法:用2/1樟粒状火药和F-Ⅰ橡胶按4:1混溶制成长45mm,外径φ36mm柱体的延持稳压火药柱27,放入包覆层23内,再放入泡沫塑料阻尼层26,然后用双芳-3管状火药条长40mm,浇铸成圆柱形的稳压火药柱25放入阻尼层上,并用耐热耐温密封胶浇满固化成密封帽24。
最后一级稳压弹端部装有用35CrMnSi钢制成的半圆形的弹帽28。
使用时把三级串联成一体,再装上点火器置于3081m套管井中,试验结果:弹顶压力74.1MPa、弹底压力75.6MPa、峰值压裂84.1MPa,深井压裂弹完整无损,压裂效果明显。
另一试验:把五级串联成一体,换用电缆点火,放入3565m套管井中,试验结果:弹顶压力76MPa、弹底压力78.5MPa、峰值压力92.6MPa,弹体同样完整无损,压力效果明显。
Claims (1)
1、一种深井压裂弹,由点火器、传火管、火药、壳体组成,其特征在于壳体内装药是由包覆装药、多元装药、阻尼装药构成,不同装药构成了升压弹、续能弹、稳压弹:
升压弹6-12、由密封室6、传火管7、壳体8、密封帽9、包覆层10、升压火药柱11、阻尼层12组成;
续能弹13-19、由密封室13、传火管14、壳体15、包覆层16、密封帽17、续能火药柱18、传火药柱19组成;
稳压弹20-28、由密封室20、传火管21、壳体22、包覆层23、密封帽24、稳压火药柱25、阻尼层26、延持稳压火药柱27组成;
升压弹、续能弹、稳压弹构成一级,由1-7级串联为一体,所有的壳体螺纹连接,不同装药之间用传火管衔接。
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CN 92233646 CN2136874Y (zh) | 1992-09-23 | 1992-09-23 | 深井压裂弹 |
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CN102337878A (zh) * | 2011-10-16 | 2012-02-01 | 北方斯伦贝谢油田技术(西安)有限公司 | 一种热点火高能气体脉冲压裂装置 |
CN103244096A (zh) * | 2013-05-22 | 2013-08-14 | 西安石油大学 | 煤气层封闭式脉冲加载压裂松弛地应力的装置及方法 |
CN111550228A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-08-18 | 燕山大学 | 一种爆燃压裂用防高温提前引爆装置及其施工方法 |
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1992
- 1992-09-23 CN CN 92233646 patent/CN2136874Y/zh not_active Expired - Fee Related
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