CN2410417Y - 高效复合射孔装置 - Google Patents

Abstract

一种具有射孔和压裂两种功能的完井装置,它包括普通射孔器和装有含能材料的后效作用部分,其特点是将能在瞬间产生大量高温高压气体的主含能材料置于射孔器的前方中部,利用装置内含能材料反应产生的高压将其推入射流打出的孔道中,并在孔道中点火反应,产生高压将油层压开,使其产生新的更深的裂缝。本实用新型可以大幅度地节省资金,减少工作量,并且使压裂作业在任意恶劣的环境中都可以实现。

Description

高效复合射孔装置

本实用新型涉及一种高效复合射孔装置，即将射孔和压裂两项作业结合在一起的多功能完井装置，具体地说是通过炸药爆炸驱动金属别流穿透套管、水泥层，并在周围的油层中打出足够深的孔道，然后再利用炸药爆轰以及含能材料燃烧产生的高压将含能材料推进这个孔道，并使其在孔道中发生爆燃(或爆轰)，以便在油层中造成更多更深的裂纹的完井装置。

在石油勘探和采油时，如图1所示要对油田先进行钻井及下套管，再把套管与地层之间用水泥加固，然后把装有射孔器的射孔枪下入套管内适当深度，起爆射孔器，使其在套管和油层间打出一个通道。然而，由于含油结构的差异，渗透能力不同，射孔之后通常不能立刻产油，或者不能得到满意的产量。因此还要进行图2所示的压裂。即将含有压裂砂的压裂液注入套管中，封闭井口，用压裂车给封闭在套管中的液体加压至600个大气压甚至更高，这个压力通过压裂液作用在孔道周围的油层上，使其产生新的更深的裂纹。裂纹压开之后，压裂砂随着压裂液进入油层裂缝中，并留在那里，使之成为永久的裂纹。这样处理后的油井一般可在3-5年内保持稳定高产。目前的问题是压裂作业不仅工程浩瀚，耗资巨大，而且在条件恶劣的环境如沙漠，海洋及交通不便的山区根本无法实现。

本实用新型之目的是针对上述问题，提供一种具备射孔和压裂两种功能的完井装置，使射孔和压裂两项作业一次完成。这不仅节省一半以上的人力、物力和资金，而且不受环境限制，在任何场合中都可以实现。

本实用新型的目的是这样实现的，一种完井装置，特别是一种将射孔和压裂两项作业结合在一起多功能完井装置，它包括普通的石油射孔器和具有压裂功能的后效作用部分，其结构特点是在普通射孔器的前方置有后效作用部分，后者包括能在瞬间产生大量高温高压气体的主含能材料，用于将主含能材料推到孔道中的侧向驱动含能材料，以及盛装它们的前仓。

前仓底部留有供射流、炸药爆轰产物及含能材料通过的圆孔，内表面为易于含能材料喷出的流线或折线型表面。前仓为金属、粉未冶金或其它耐温材料制成。

主含能材料可以是火药、炸药、推进剂以及它们的混合物，为低密度环形块状结构，内表面留有可以让射流及炸药爆轰产物通过的圆孔，外表面为流线或折线型旋转体表面。

在主含能材料的外侧加一层侧向驱动含能材料，其作用是利用射孔器装药产生的冲击波及装药爆轰产物的冲击引燃侧向驱动含能材料，使其发生快速反应，产生一个侧向推力，使主含能材料向轴心运动，最后从前仓底部圆孔中喷出。

进入孔道中的主含能材料的点火采用自引燃。自引燃就是利用侧向驱动含能材料的冲击高温(或在其中加少量敏化剂)，使进入孔道后的主含能材料受冲击压缩升温后自燃。

由于采用了上述方案，本实用新型具有射孔和压裂两种功能的完井装置可通过在射孔器前方充添含能材料来实现：普通射孔器引爆后，冲击波在装药中高速传播，很快到达射孔弹与后效作用部分(即前仓)的边界，并以7000米/秒的速度进入侧向驱动含能材料，同时携带部分药型罩碎片和装药的爆轰产物，使侧向驱动含能材料在这个冲击作用下点火。侧向驱动含能材料点火后迅速膨胀，导致本完井装置内部压力急剧升高，将主含能材料从前仓的孔中挤出，充添在射流打出的孔道内，然后起爆孔道中的含能材料。主含能材料点火后瞬间产生大量气体，在孔道中产生几百--上千大气压的高压，这个压力运大于油层结构的抗拉强度，结果油层被压开，裂出新的更深的裂缝，为地层中石油的流出提供了通道。这使压裂工艺大为简化，费用节省，作用直接，瞬间压力可为水力压裂的1-2倍，而且在任何恶劣的环境中都可以实现。

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

图1是石油勘探和采油的油井射孔作业示意图。

图2是普通石油射孔器示意图。

图3是普通石油射孔器射孔过程示意图。

图4是本实用新型具有射和压裂两项功能的完井装置

示意图。

图5是本实用新型带增效药块的完井装置示意图。

图1所示，在石油采油时，要对油田钻井后下套管1，再把套管1与地层3之间用水泥层2加固，然后把射孔器5装入射孔枪4内，下插入套管1内适当深度。如图2所示，使装有炸药502的射孔器5在枪内引爆，并在套管1和油层3之间射孔。射孔过程如图3所示，药型罩503被压垮，形成金属射流，穿过射孔枪4、套管1、水泥层2，一直深入到油层3中。

图4是本实用新型实施例，其特点是主含能材料602置于射孔器5前方的中部，主含能材料602外部充添一薄层侧向驱动含能材料603，侧向驱动含能材料603外部罩有前仓601。主含能材料602和侧向驱动含能材料603都是轴对称地放置，并且和前仓601同轴。前仓601为轴对称旋转体，内表面为流线或折线型表面，前方中心留一圆孔。主含能材料602可以是火药、炸药、推进剂以及它们的混合物，为低密度的环状结构，内表面留有圆孔，外表面为流线或折线旋转体表面。侧向驱动含能材料603是燃速高于主含能材料602的增面燃烧发射药，为块状环形结构的轴对称旋转体。当射孔器5引爆后，冲击波以7000米/秒的速度穿越射孔器5和侧向驱动含能材料603的边界，进入侧向驱动含能材料603，并带有部分药型罩503的碎片和装药502的爆轰产物，使侧向驱动含能材料603在这个冲击作用下点火。侧向驱动含能材料603点火反应后，迅速膨胀，产生巨大压力，推动主含能材料602向轴心运动，最后主含能材料602从前仓601底部的圆孔中喷出。

图5是本实用新型的实施例二，其特点是在具有射孔和压裂两种功能的完井装置两侧加上增效药块701，增效药块701为圆柱形块状结构，增效药块701外罩有药盒702。增效药块701由火药、推进剂或它们的混和物组成。当射孔器5引爆后，冲击波以8000米/秒的速度穿越射孔器5的边缘，进入前仓601和侧向驱动含能材料603，并带有部分药型罩503的碎片和装药502的爆轰产物，使侧向驱动含能材料603在这个冲击作用下点火。侧向驱动含能材料603点火反应后，迅速膨胀产生巨大压力，推动主含能材料602向轴心运动，最后主含能材料602从前仓601底部的圆孔中喷出，进入射流打出的孔道。与此同时，射孔器5的点火以及装药502的爆轰，将装在其两侧的增效药盒702和增效药块701撕裂并点燃。增效药块701的点火燃烧，增加了枪内的压力和能量，使原有的孔道扩展和延伸。加上增效药块701是为了增加后效作用，罩上增效药盒702是为了让增效药块701延时起爆。

Claims (4)

1、本实用新型涉及一种高效复合射孔装置，特别是一种将射孔和压裂作业结合在一起的多功能高效复合射孔装置，它包括普通射孔器(5)和后效作用部分(6)，后效作用部分(6)由前仓(601)和装添在前仓(601)中的主含能材料(602)以及侧向驱动含能材料(603)组成，其特征是：后效作用部分(6)置于射孔器(5)的前方，含能材料(602)充添在前仓(601)的中心位置，主含能材料(602)外侧充添侧向驱动含能材料(603)，前仓(601)前方中心留一圆孔。

2、根据权利要求1所述的高效复合射孔装置，其特征是：前仓(601)为轴对称旋转体，内表面为流线或折线型表面。

3、根据权利要求1所述的高效复合射孔装置，其特征是：含能材料(602)可以是耐热火药、炸药、推进剂及它们的混合物，为低密度的环形结构，内表面留有圆孔，外表面为流线或折线型旋转体表面。

4、根据权利要求1所述的高效复合射孔装置，其特征是：在普通射孔器(5)和后效作用部分(6)两侧装有增效药块(701)，增效药块(701)外面罩有药盒(702)，增效药块(701)为圆柱形块状结构，由火药、推进剂或它们的混合物组成。

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