CN2858944Y - 集束补孔器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于油气井补射孔的集束补孔器。其由起爆器、传爆序列、补孔器壳体、集束射孔弹和集束压裂装药组成。本实用新型应用集束射孔和集束压裂的先进技术，获得高能量密度的聚能金属射流和高速集束燃气流，对老的油气井进行补射孔作业，得到大孔容射孔的补孔效果，显著地改善油气井井筒与油气储集地层的连通效果，增加油气井产量，延长其采油生产周期，最终提高油气井的原油采收率。本实用新型技术原理先进，设计结构新颖，使用安全，作业简便，是适合老油气井、旧油气井实施补孔作业，提高产能的技术先进的产品。

Description

集束补孔器

技术领域

本实用新型涉及一种新型的，专门为油气井补射孔而设计的油气井补孔器。

背景技术

众所周知，石油是我国国民经济的重要的能源材料。无论是航空业、交通业、化工业、农业、渔业等等行业的发展，都迫切需要有充足的石油供给。尤其是近年来我国汽车工业的大发展，拉动了石油供给需求的大幅度攀升，石油需求旺盛与生产供给不足的矛盾越来越突出。因此，依靠科技进步，加快石油工业的发展成为了当前十分重要的问题。

加快石油工业的发展，大幅度提高原油产量，一方面，需要加快石油的勘探开发速度，使新油井，新油区不断投产，增加原油的产量。另一方面，也是很重要的一方面，就是要加快已开发的老油井，老油区的技术改造，使老油井，旧油井焕发青春，改变低产局面，恢复产能，提高产量，延长生产采油周期，为我国的石油产量大幅度提高贡献力量。

据有关资料报道，近年来，我国对老油井，老油区的技术改造已取了明显的增产效果。2004年8月，我国西北某油区，依靠对老油井进行补孔作业，使老油井的单井平均日产量由2t/d提高到了8t/d，增产幅度达4倍多，全油区日产油量增加幅度达1万吨之多。另据资料报导，我国中原某油区，由于以前的老油井射孔技术落后，射孔作业效能较差，油井单井产量仅为2～3t/d，采用补孔技术对老油井进行补孔作业以后，油井单井产量普遍提高至5～7t/d，增产效果十分明显。事实证明，老油井，老井区的技术挖潜改造大有作为，它是我国石油工业发展的可靠途径之一，也是石油产量迅速提高的有效措施之一。

我国各个油田都有大量的老油井，旧油井。由于开发投产时的射孔技术较为落后，大量使用的射孔弹是73型、89型射孔弹，它们射出的射孔孔道细而短，不能有效地将油气井井筒与油气储集地层很好地连通，油流阻力大，出油效益低，所以，造成了许多老油井、旧油井产量低，能耗高的局面。对这些老油井、旧油井采用集束补孔器进行补孔作业，增产效果将十分显著。

以前，人们对老油井、旧油井的补孔并不十分重视，也没有专门研究用于补孔作业的补孔器。在一般情况下，总是使用常规射孔器进行补孔作业。但是，由于常规射孔器射出的射孔孔道很容易被原油中的胶质、蜡质和沥青质堵塞，所以，补孔增产幅度不很理想。

最近发展的集束射孔技术是一种大孔容射孔技术，它射出的射孔孔道粗而长，不仅孔道直径大，而且孔道直径沿射孔穿深方向上的衰减率很低，所以，射孔孔道的容积显著增大。大孔容射孔的效果是原油从地层中流出的流量大，流动阻力小，孔道不易被堵塞，因而，油气井的增产效果好，采油生产周期长，原油采收率高。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了创造出一种技术先进、使用安全、作业效能高、增产效果好的集束补孔器，使大批老油井、旧油井得到技术改造，恢复产能，延长采油生产周期，提高原油采收率。

本实用新型的目的是以下述方式实现的：一种集束补孔器，由起爆器、传爆序列、集束补孔器壳体、集束射孔弹和集束压裂装药组成，集束补孔器壳体内设有集束射孔弹、集束补孔器壳体顶部设有起爆器，集束射孔弹之间设有集束压裂装药，集束压裂装药之间设有传爆序列。

所述的集束射孔弹包括射孔弹弹体、高能炸药装药、园环型起爆调节体和合金粉末药罩型，射孔弹弹体与药型罩之间设有炸药，炸药中设有园环型起爆调节体，在射孔弹的顶部位置，还同轴地设有燃气流发生体，该发生体由主装药、含能可燃壳体和副装药组成，壳体内设有主装药和副装药，主装药和副装药中间设有高速燃气流通道。

集束射孔弹在集束补孔器壳体内的装配数量为2发/米～13发/米。

集束压裂装药是一种圆筒型的成型装药，由高燃速推进剂和低燃推进剂间隔组合而成，在装药的两端设有导流孔。

集束压裂装药体的内、外表面采用高分子阻燃材料进行了包复。

本实用新型应用集束射孔和集束压裂的先进技术，获得高能量密度的聚能金属射流和高速集束燃气流，在油气井原有射孔孔道被堵塞，或原有的油气井射孔孔道细而短，油气井产量逐年下降的条件下，对老的油气井进行补射孔作业，得到大孔容射孔的补孔效果，显著地改善油气井井筒与油气储集地层的连通效果，增加油气井产量，延长其采油生产周期，最终提高油气井的原油采收率。

集束补孔器不仅可实现大孔容射孔的目的，而且，在补孔器内还装填有集束压裂装药，还可在补射孔的同时，利用推进剂装药燃烧产生的高温高压燃气的能量集束释放，对地层施加脉冲压力加载，更好地扩展和延伸射孔孔道，造成多方位的微细裂缝，改善地层的渗透性，大幅度提高油气井的产量。本实用新型技术原理先进，设计结构新颖，使用安全，作业简便，是适合老油气井、旧油气井实施补孔作业，提高产能的技术先进的产品。

附图说明

图1为集束射孔弹结构示意图。

图2为本实用新型结构示意图。

具体实施方式

一种集束补孔器，由起爆器1、传爆序列2、集束补孔器壳体3、集束射孔弹4和集束压裂装药5组成，集束补孔器壳体3内设有集束射孔弹4、集束补孔器壳体3顶部设有起爆器1，集束射孔弹4之间设有集束压裂装药5，集束压裂装药5之间设有传爆序列2。

本实用新型所使用的起爆器1，可以使用撞击式起爆器，也可以使用电缆起爆器，当使用油管传输方式补孔时，使用撞击起爆器。当使用电缆传输方式补孔时，使用电缆起爆器。

本实用新型所使用的传爆序列2，包括有油井导爆索→集束射孔弹起爆端头→集束射孔弹内起爆药。其作用过程是：当撞击起爆器或电缆起爆器发出起爆信号后，起爆信号经由油井导爆索传至集束射孔弹的起爆端头，起爆端头又将起爆信号传至起爆药，起爆药系纯细RDX，当它起爆之后爆轰波经过波形调节体8的调整，从各方向同时传至集束射孔弹的炸药主装药7，引起炸药主装药的爆炸，爆炸产生的爆轰波作用到金属药型罩9上，使其在高温高压条件下，金属药型罩被压垮，在中心轴线上聚焦形成强大的聚能金属射流，射穿油井套管15，水泥环17和地层18，形成射孔孔道16，完成射孔过程。同时，射孔弹内炸药主装药爆炸产生的冲击波作用到集束压裂装药5上，引发推进剂的燃烧，集束压裂装药5的燃烧产生了大量的高温高压燃烧气体，这些燃烧气体在导流孔20的引导下集束喷发，进入射孔孔道(16)，产生脉冲压力加载，使得已形成的射孔孔道不断向前扩展和延伸，得到良好的补射孔效果，有效地提高旧油井的产量。

本实用新型所用的补孔器壳体3可以使用常规的盲孔射孔枪。但是，要根据实际需要的补孔孔数对射孔枪上的盲孔数进行调整。

本实用新型所用的集束射孔弹4是特殊制作的，其设计结构见图1所示。所述的集束射孔弹4包括射孔弹弹体6、高能炸药装药7、园环型起爆调节体8和合金粉末药罩型9，射孔弹弹体6与药型罩9之间设有炸药7，炸药7中设有园环型起爆调节体8，在射孔弹的顶部位置，还同轴地设有燃气流发生体10，该发生体10由主装药11、含能可燃壳体12和副装药13组成，壳体12内设有主装药11和副装药13，主装药11和副装药13中间设有高速燃气流通道10。在集束射孔弹的设计结构中，圆环型起爆调节体8起着十分重要的作用。如果没有起爆调节体，炸药主装药的起爆为点起爆状态。由于炸药装药的起爆过程存在有时间差和区域不对称性，所以，爆轰波压垮金属药型罩9形成聚能金属射流的过程存在有作用速度慢、聚能性不好或金属射流偏斜等弊病，致使聚能金属射流的射孔效能或能量利用率受到影响。

本实用新型采用了圆环型起爆调节体8之后，可以使射孔弹内炸药主装药的起爆方式由点起爆方式改变为环形多点起爆方式，因而使炸药主装药的起爆状态发生了根本的变化。环形多点起爆使炸药能够在以中心轴为对称的环形截面上多点、瞬时间、同时起爆。所以，产生的爆轰波能够对称地、同时地将金属药型罩9压垮，在这样的状态下，能够形成完全聚焦的，高能量密度的聚能金属射流，其射孔效能会显著提高，最终会获得射孔孔道既深又粗的大孔容射孔效果。

科学合理的金属药型罩设计也是提高射孔效能的重要环节。本实用新型在分析了大量的药型罩设计结构的利弊的基础上，科学地采用了球面型与直锥型相结合的药型罩9设计构思，使射孔弹能够射出粗而长的射孔孔道16，可获得理想的射孔效果。

另外，集束射孔弹与普通射孔弹最大的区别在于射孔弹的口部设计装配了“火药燃气流发生体”10。该发生体由主装药11、可燃含能壳体12和副装药13组成。火药燃气流发生体与射孔弹同轴地装配为一体。当射孔弹中的炸药装药起爆后，爆轰波的作用使金属药型罩9被压垮而生成聚能金属射流，对油井套管15，水泥环17和地层18进行射孔，形成了射孔孔道16。当聚能金属射流穿过火药燃气流发生体10时，同时将发生体内的火药或推进剂装药点燃。火药或推进剂燃烧生成的高压，高温燃气通过收敛与扩张的拉瓦尔效应形成集束燃气流，该燃气流能量集束喷发至射孔孔道16内，可对射孔孔道16进行有效的挤压、扩展和延伸。使得射孔孔道的孔道直径加粗，射孔穿深大大增加。大大地提高了射孔作用效果。

本实用新型所用的集束压裂装药5，是一种特殊设计和制作的推进剂组合装药。集束压裂装药与集束射孔弹装在弹架19内。该装药采用稳定燃烧的高燃速推进剂(21)和低燃速推进剂(22)间隔组合而成。装药呈圆筒状结构，其外表面23和内表面24都采用高分子阻燃材料进行包复处理。在装药体的两端，设计有导流孔(20)(参见图2)。集束压裂装药燃烧产生的高压高温燃气经过导流孔20后，汇聚成集束燃气流，向射孔孔道16内集束喷发。由于装药是高燃速推进剂和低燃速推进剂组合而成的，所以，当推进剂在高燃速推进剂21区间燃烧时，燃气产生速率较高，燃气压力较高。当推进剂燃烧至低燃速推进剂22区间时，燃气产生速率下降，燃气压力下降。所以，随着燃烧区域的变化，燃气压力呈高压力-低压力-高压力-低压力的脉冲式变化。当脉冲压力对射孔孔道不断进行脉冲压力加载时，射孔孔道的扩展、延伸和加深过程不断加强，最终会形成许多长的延伸裂缝，有效地改善地层的渗透性，提高油气井产量。

由于本实用新型所用的集束压裂装药体5的内外表面都采用高分子阻燃材料进行了包复处理，所以，使得装药体只能在固定的燃烧面上稳定地燃烧，避免了燃烧面突然增大而引起的补孔器内压力的突然急速增加，所以，补孔器的作用过程被限定在一定的许可的压力范围内，这就有力地保证了补孔作业过程的安全施工。

由于老油井、旧油井的实际情况千差万别。不完全一样。所以，每口井的补孔作业要求不同。根据油田用户的具体要求，集束补孔器内的集束射孔弹的装配数量可以根据补孔要求而变化。其装配数量可以是2发/米～13发/米，但是，最佳装配数量为7发/米～8发/米。

由于集束补孔器内的集束射孔弹的装配数量会发生变化，所以，集束补孔器内集束射孔弹之间的空间距离是不断变化的。为了适应这种变化的要求，集束压裂装药5设计制成了各种规格尺寸的系列化产品，可以根据补孔器内装药空间的大小和装药要求选用合适的规格尺寸的装药体进行装填。因为装药体是成型装药，所以，装药时十分方便。

本实用新型经多次地面试验检测，证明其性能良好，结构新颖，作用可靠，完全达到了设计要求。

实施例一：西北某油区，H4285井，井深2785m，油层厚度6.2m，油层位置：2458.3～2464.5m，岩性：粉质细砂岩。该井于1998年5月射孔后完井投产，射孔弹型号：89型射孔弹，射孔孔密：13孔/米。投产初期，日产液25M³/d，日产油5t/d。随着采油生产时间的增加，产量逐年下降，作业前日产液12M³/d，日产油2t/d。产能降低，含水率上升。分析认为：该井射孔孔道可能堵塞，致使产量下降。2005年4月采用集束补孔器进行了补孔作业，补孔密度：8孔/米。施工作业过程顺利、安全。无任何异常施工事故。补孔投产后，产能大幅上升。日产液30M³/d。日产油9t/d。产油量显著提高，含水量降低，获得令人满意的增产效果。

实施例2：W1493井，井深2514米，油层厚度：5.8米，油层位置：1849.5～1855.3米。岩性：灰质细砂岩。该井于1996年9月射孔后完井投产。初期产量：日产液：19M³/d，日产油：8.3t/d射孔弹型号：YD89射孔弹，射孔孔密：13孔/米。该井近年产量明显下降，作业前日产液5M³/d，日产油2.2t/d。2005年5月采用集束补孔器进行补孔作业，施工过程顺利、安全。补孔后投产，产能大幅度上升。日产液：26M³/d，日产油12t/d，增产效果良好。

Claims (5)

1.一种集束补孔器，其特征在于：由起爆器(1)、传爆序列(2)、集束补孔器壳体(3)、集束射孔弹(4)和集束压裂装药(5)组成，集束补孔器壳体(3)内设有集束射孔弹(4)、集束补孔器壳体(3)顶部设有起爆器(1)，集束射孔弹(4)之间设有集束压裂装药(5)，集束压裂装药(5)之间设有传爆序列(2)。

2.按照权利要求1所述的集束补孔器，其特征在于：所述的集束射孔弹(4)包括射孔弹弹体(6)、高能炸药装药(7)、园环型起爆调节体(8)和合金粉末药罩型(9)，射孔弹弹体(6)与药型罩(9)之间设有炸药(7)，炸药(7)中设有园环型起爆调节体(8)，在射孔弹的顶部位置，还同轴地设有燃气流发生体(10)，该发生体(10)由主装药(11)、含能可燃壳体(12)和副装药(13)组成，壳体(12)内设有主装药(11)和副装药(13)，主装药(11)和副装药(13)中间设有高速燃气流通道(10)。

3.按照权利要求1所述的集束补孔器，其特征在于：集束射孔弹(4)在集束补孔器壳体(3)内的装配数量为2发/米～13发/米。

4.按照权利要求1所述的集束补孔器，其特征在于：集束压裂装药是一种圆筒型的成型装药，由高燃速推进剂(21)和低燃推进剂(22)间隔组合而成，在装药的两端设有导流孔(20)。

5.按照权利要求1所述的集束补孔器，其特征在于：集束压裂装药体(5)的内、外表面采用高分子阻燃材料进行了包复。