CN216841584U - 一种等孔径自清洁射孔弹 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种等孔径自清洁射孔弹，包括射孔弹壳体和自清洁药型罩；射孔弹壳体外形从上到下包括第一圆台段、第二圆台段和第一圆柱段；射孔弹壳体内腔中从上到下依次由柱状传爆孔、第一圆台腔、第二锥形腔和第三锥形腔相接而成；药型罩腔体由第四圆台腔、第五锥形腔和第六锥形腔依次相接而成。本实用新型提供的等孔径自清洁射孔弹，利用不同锥角自清洁配方的药型罩向轴线汇聚是追赶堆积效果，建立速度和直径基本不变的射流头部，在套管上形成大小一致的孔径，在射孔过程中利用自清洁药型罩形成的射流和杵体，在射孔过程中生成金属化合物并释放大量的热能，同时与油气储层中的水等小分子物质进行高速氧化还原反应释放出大量高温高压气体，破损孔道压实带，提升孔道渗透率。

Description

一种等孔径自清洁射孔弹

技术领域

本实用新型涉及射孔器材领域，具体说是一种等孔径自清洁射孔弹。

背景技术

通常，自清洁射孔弹可以在完成射孔的同时，自动清理射孔生成的压实带，使孔道的渗透率显著提升，提高油气或者压裂液在孔道中的流通效果。

研究表明，等孔径射孔弹可以在射孔枪偏靠的情况下，在套管上形成大小基本一致的孔径，有利于降低压裂压力和同时压开更多孔道，提升压裂效果，降低破裂压力。

在实际应用中发现，现有的射孔弹存在不能同时在套管上实现等孔径和清洁射孔孔道的功能，从而无法更加有效地降低压裂压力和提升井筒与储层之间的沟通效果。

发明内容

本实用新型提供一种等孔径自清洁射孔弹，以克服现有的射孔弹存在不能同时在套管上实现等孔径和清洁射孔孔道的功能，从而无法降低压裂压力和提升井筒与储层之间的沟通的缺陷。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种等孔径自清洁射孔弹，包括：

射孔弹壳体和药型罩；所述射孔弹壳体外形从上到下包括第一圆台段、第二圆台段和第一圆柱段； 所述射孔弹壳体内腔中从上到下依次由柱状传爆孔、第一圆台腔、第二锥形腔和第三锥形腔相接而成;

所述第一圆台腔的壳体锥角α为42-50°；

药型罩腔体由第四圆台腔、第五锥形腔和第六锥形腔依次相接而成，

所述第五锥形腔的第二锥角γ大于第四圆台腔的第一锥角β以及第六锥形腔的第三锥角δ；

所述第四圆台腔的第一锥角β为40-50°；第五锥形腔的第二锥角γ为60-70°；第六锥形腔的第三锥角δ为40-50° 。

优选地，所述第四圆台腔的第一锥角β为47°35′。

优选地，所述第五锥形腔的第二锥角γ为63°。

优选地，所述第六锥形腔的第三锥角δ为43°。

优选地，所述壳体锥角α为44°27′°

优选地，自清洁药型罩配方组成的质量百分含量分别为：铋粉10.5-13.5%、铅粉16-19%、铝粉2-3%、锡粉1-1.5%、铁粉1-1.5%、锌粉1-2.5%，其余为电解铜粉、结晶钨粉等，利用射流破靶时形成的“高温高压高应变率”区，建立金属键、形成金属化合物并且释放出大量热能，同时与油气储层中的水等小分子物质进行高速氧化还原反应释放出大量高温高压气体，破损孔道压实带，提升孔道渗透率。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供的等孔径自清洁射孔弹，在射孔过程中利用自清洁药型罩形成的射流和杵体，在射孔时利用射流破靶时形成的“高温高压高应变率”区，建立金属键、形成金属化合物并且释放出大量热能，同时射流和杵体与油气储层中的水等小分子物质进行高速氧化还原反应释放出大量高温高压气体，破损孔道压实带，提升孔道渗透率。

附图说明

图1是本实用新型实施例等孔径自清洁射孔弹结构示意图。

图中：

1-导爆索，2-射孔弹壳体，3-射孔弹装药，4-药型罩。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型提供一种等孔径自清洁射孔弹，包括：射孔弹壳体2和药型罩4；所述射孔弹壳体2的内腔以及药型罩4外腔之间设有射孔弹装药3；

所述射孔弹壳体外形从上到下包括第一圆台段、第二圆台段和第一圆柱段； 所述射孔弹壳体内腔顶部设有导爆索1；

所述射孔弹壳体内腔中从上到下依次由柱状传爆孔、第一圆台腔、第二锥形腔和第三锥形腔相接而成，通过所述传爆孔连通所述导爆索和射孔弹装药；

所述第一圆台腔的壳体锥角 α为42-50°；

药型罩腔体由第四圆台腔、第五锥形腔和第六锥形腔依次相接而成，

所述第五锥形腔的第二锥角γ大于第四圆台腔的第一锥角β以及第六锥形腔的第三锥角δ；

所述第四圆台腔的第一锥角β为40-50°；第五锥形腔的第二锥角γ为60-70°；第六锥形腔的第三锥角δ为40-50° 。

较优的，该第四圆台腔的第一锥角β设置为47°35′。当然，除了选择47°35′之外，还可以在40-50°范围内取其他值。

较佳的一个实施方案，该第五锥形腔的第二锥角γ为63°。当然，除了选择63°之外，还可以在60-70°范围内取其他值。

较佳的一个实施方案，第六锥形腔的第三锥角δ设置为43°当然，除了选择43°之外，还可以在40-50°范围内取其他值。

优选地，壳体锥角α为44°27′°

本实施例中的导爆索将爆轰能量传递给传爆孔中的射孔弹装药，由于传爆孔呈柱状，直径较小，长度较长较深，爆轰波被矫正为轴对称波形，从头部装药R的顶端开始引爆整体装药，炸药的爆轰波依次作用在药型罩上，逐次驱动β、γ、δ部位药型罩项轴线运动，在轴线上发生塑性形变，经过能量传递和互换，重新组合成头部速度梯度变化很小的射流和低速杵体。

壳体按照惯例使用15号钢冲压成型；射孔弹装药可以采用常温、高温、超高温炸药装填；药型罩采用自清洁配方的金属粉末混制均匀、然后在模具中高压挤压成型。

自清洁配方采用能够在射流破靶时形成的高温高压高应变率区域与油气井井壁中的水分子储层发生剧烈化学反应的材料组成，如铁、铝、锌、镍、铋、锡、铅等按一定比例组成。

常规射孔弹形成的射流是从头部超过6000米/秒到尾部300-500米/秒的杵体连续变化；等孔径射孔弹射流的头部一定长度内速度和直径基本保持一致，可以保证作用在套管上的射流的直径和速度不受到由于射孔枪在套管中偏靠导致水层厚度变化影响，从而获得大小一致的套管孔径。在射孔的同时，利用射流破靶时形成的“高温高压高应变率”区，建立金属键、形成金属化合物并且释放出大量热能，同时与油气储层中的水等小分子物质进行高速氧化还原反应释放出大量高温高压气体，破损孔道压实带，提升孔道渗透率。

本发明利用等孔径射孔弹基础技术，设计出一种具有自清洁性能的新的杆状射流头部的等孔径射孔弹，使之在套管上形成直径均匀的孔径的同时，在射孔过程中利用自清洁药型罩形成的射流和杵体，在射孔的同时射流和杵体完成金属键和金属化合物形成并且与油气储层中的水等小分子物质进行高速氧化还原反应释放出大量热量，共同形成高温高压气体，破损孔道压实带，提升孔道渗透率。

本发明针对油气开采过程中，在油气储层与井筒之间建立均匀的套管孔径和在储层岩石中建立较粗、较长的清洁孔道，降低压裂压力和提升压裂效果，降低压裂成本和对压裂车的要求。理论和实践均证明，套管孔径的均匀性直接影响压裂效果和所需的压裂压力的大小，孔道压实带去除程度，直接影响影响井筒与储层之间流体（液体或者气体）的流动效率。均匀的套管孔径和洁净的射孔孔道，对提升井筒与储层之间流体（液体或者气体）的流动性率非常有益。

本实用新型提供的等孔径自清洁射孔弹具有如下优点：

（1）提高套管孔径均匀性。采用杆状射流理念设计等孔径射孔弹，降低由于射孔枪在套管中偏靠引起的套管上孔径不均匀现象，获得均匀的套管孔径，使套管上孔径偏差由20%以上降低至3%以下。

（2）提高射孔孔道的渗透率。在射孔的同时进行压实带破损和孔道清洁，扩充孔容，渗透率提升15%以上。

（3）提高压裂效果。通过等孔径和自清洁技术匹配，提升储层与井筒的沟通效果，同时降低压裂压力和提升压裂效果，降低完井成本。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种等孔径自清洁射孔弹，其特征在于，包括射孔弹壳体和药型罩；

所述射孔弹壳体外形从上到下包括第一圆台段、第二圆台段和第一圆柱段； 所述射孔弹壳体内腔中从上到下依次由柱状传爆孔、第一圆台腔、第二锥形腔和第三锥形腔相接而成;

所述第一圆台腔的壳体锥角α为42-50°；

药型罩腔体由第四圆台腔、第五锥形腔和第六锥形腔依次相接而成;

所述第五锥形腔的第二锥角γ大于第四圆台腔的第一锥角β以及第六锥形腔的第三锥角δ；

所述第四圆台腔的第一锥角β为40-50°；第五锥形腔的第二锥角γ为60-70°；第六锥形腔的第三锥角δ为40-50°。

2.如权利要求1所述的等孔径自清洁射孔弹，其特征在于，所述第四圆台腔的第一锥角β为47°35′。

3.如权利要求1所述的等孔径自清洁射孔弹，其特征在于，所述第五锥形腔的第二锥角γ为63°。

4.如权利要求1所述的等孔径自清洁射孔弹，其特征在于，所述第六锥形腔的第三锥角δ为43°。

5.如权利要求1所述的等孔径自清洁射孔弹，其特征在于，所述射孔弹壳体的内腔以及药型罩外腔之间设有射孔弹装药；

位于射孔弹装药上部的球冠半径R为12-17mm。

6.如权利要求1所述的等孔径自清洁射孔弹，其特征在于，所述药型罩为自清洁药型罩。

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