CN2866810Y - 多脉冲超正压射孔装置 - Google Patents

Abstract

一种多脉冲超正压射孔装置，由起爆装置I、脉冲升压装置II、燃烧转爆炸控制装置III，射孔装置IV、爆炸转燃烧控制装置V五部分依次密封连接形成一个整体的I级多脉冲超正压射孔装置，利用燃烧转爆炸延时控制器，延长压裂药作用时间，使其在射孔前形成高于地层破裂峰值压力，充分利用射孔与压裂的能量，并可根据实际射孔层段和夹层厚度，合理设计I级以上的组合联接及各级脉冲的药量。利用爆炸转燃烧控制器，安全可靠点燃下一级压力脉冲射孔装置。本实用新型具有装药量较大，作用时间长，可形成多次脉冲压力，地层裂纹可达3－8m，增产效果明显，作业费用低，仅为国外的1/8~1/10，可在油田广泛应用。

Description

多脉冲超正压射孔装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于油田开发增产的新技术——多脉冲超正压射孔装置。

背景技术

随着油田逐步开采，我国多数油田已进入开发的中后期，低渗、低压储藏的开采是油田稳产和油气资源接替的重要开发对象，而这些油藏层间差异大，物性较差，如果地层射孔完善程度不高，势必导致采出不平衡，注水井注水能力差，而油井含水上升，油田产量递减加速，稳产困难，因而采用何种装置射孔，以提高射孔效率，增加地层完善程度，就显得尤为重要。

国内多数油田普遍采用负压射孔，对地层进行补孔和补层，虽然有一定效果，但因油藏压力逐步降低，负压射孔时无足够压力差，不足以除去射孔所造成的压实带以及污染，有效孔眼不足30％，有效率很低。为了提高射孔的有效率，目前已开发出利用火药压裂和射孔相结合的增效射孔，这些射孔多是在射孔枪身内装填发射药，利用射孔弹点燃枪身内火药，产生一次升压以压裂地层，虽然这种技术比负压射孔有所改进，但由于射孔弹发射后的爆轰波引燃火药，装药量不能太大，否则会引起炸枪和炸坏套管等井下事故，故装药量小，每米射孔层段约1kg，并且作用时间很短，因为火药燃烧的整个过程在井下一般为几十到几百毫秒，而射孔弹只是几十微秒，所以火药燃烧产生的压力跟不上射孔的作用。因此这种先射孔后爆燃压裂的装置作用效果相当有限。

国外目前大量使用超正压射孔。它是在射孔前利用地面泵通过井筒注氮气或其它流体，在井筒内形成超过地层破裂的高压，然后释放能量射孔，使射孔和压裂能量充分结合，作用于地层，射孔后还可以继续加压，形成水力压裂的裂纹，超正压射孔效率和效果都比较明显，但作业费用高，一般施工一口井在5~15万美元不等。

技术内容

本实用新型的目的在于提供一种新型的多脉冲超正压射孔装置，这种新装置能克服上述国内外现有技术的缺点，如装药量小，作用时间短，效果有限，施工费用高等，本实用新型装药量较大，每米射孔段可达3-5kg，作用时间可大大提高，彻底解除了地层压实带和污染堵塞，达到国外超正压射孔的效果，但作业费用可大大降低，每口井约8-10万人民币，仅为国外的

本实用新型是这样实现的，它是利用油井内夹层的位置即射孔层段的上部、中部或下部，在射孔枪外、内装不同类型不同燃速火药推进剂，通过爆炸转燃烧及燃烧转爆炸装置，在射孔前后引燃火药推进剂产生高压，利用火药延迟控制装置，增加作用时间，形成多次压力脉冲波，使射孔和压裂充分结合。

装置主要由五部分组合连接，起爆装置I，脉冲升压装置II，燃烧转爆炸控制装置III，射孔装置IV，爆炸转燃烧控制装置V，五部分依次密封连接形成一个整体的I级压力脉冲射孔装置，多级组合连接可形成多级压力脉冲超正压射孔装置。

起爆装置I主要由起爆器1组成，受撞击可产生足够压燃引燃点火药5。

脉冲升压装置II主要由插入式连接管2、压裂药3、泄气金属外壳4、点火药5、连接管6和金属中心管7等组成，插入式连接管2与连接管6及金属中心管7密封依次连接，金属中心管7内置点火药5，外置压裂药3，外罩泄气金属外壳4。点火药5引燃压裂药3，其药量大小可控制峰值压力的大小，上下插入式连接管2，端部置有4道○形圈，使其有活动余地，中间配件及压裂药不受挤压，保证安全。插入管2分别连接起爆器1和燃烧转爆炸连接体8。

燃烧转爆炸控制装置III，主要由燃烧转爆炸控制连接体8，内置转燃烧转爆炸延时控制器9，它包括外壳18，传火药I 19，导热层20、传火药II 21、激发药22和雷管23，上部点火药5的热量引燃传火药I 19、通过导热隔层20传热，延迟引燃传火药II 21，引爆激发药22，从而引爆雷管23，通过延迟使压裂药在引爆射孔装置IV之前充分燃烧，达到高于地层破坏压力的脉冲峰值压力。

射孔装置IV主要由枪身母连接体10、弹架11、射孔弹12、导爆索13、枪身14、枪身公连接体15等构成。枪身母连接体10与燃烧转爆炸连接体8相连，枪身公连接体15与爆炸转燃烧体16相连，导爆索13上与燃烧转爆炸控制器9相连，下与压裂弹12和爆炸转燃烧控制器17相连，导爆索13接受燃烧转爆炸延时控制9输出的爆轰波，导爆索13传导爆轰波，引爆射孔弹。

爆炸转燃烧控制装置V，主要由爆炸转燃烧连接体16，内置爆炸转燃烧控制器17，控制器17由外壳24、起爆药25、逐级消爆药26、引燃药27、点火药28、金属隔板29组成。接受上部导爆索13的能量，引燃起爆药25，再由逐级消爆药26逐级消爆，点燃引燃药27，最后引燃点火药28，输出火药，使下级压裂药正常燃烧而不会产生爆轰做到安全可靠，不能形成炸枪等井下事故。

本技术的最大优点是把射孔和压裂充分结合在一起。燃烧转爆炸延时控制器使用效果，经现场应变仪测量，可延迟50-250毫秒，这样在射孔之前，火药燃烧就可以形成超过地层破裂峰值压力，最大限度地利用射孔与压裂的能量，由于有足够的延迟时间，可形成多次脉冲压裂，虽然增加了药量，但增加了作用时间，不会因药量增加而使峰值压力无限增加而损坏套管，使地层产生的裂纹更长，可达3-8m，因而大大提高了射孔的有效率和地层完善程度。

另外，利用火药压裂的高能气体压裂技术同射孔结合在一起，要想形成多次压裂脉冲，必须利用导爆索的能量-导爆波，转换成燃烧，本实用新型采用了爆炸转燃烧装置，使火箭推进剂能充分燃烧而非爆炸，保证了本实用新型合理性和安全性。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图

图2是上插管2和起爆器1连接示意图

图3是本实用新型燃烧转爆炸延时控制器示意图

图4是本实用新型爆炸转燃烧控制器示意图

具体实施方式

结合附图一对本实用新型的作用和实施过程再做总体描述。

多脉冲超正压射孔装置下入井中后，投棒撞击压力引爆器(1)，产出的火焰通过插入式连接管(2)引燃点火药(5)，点火药(5)产生的高温和压力，突破金属中心管(7)引燃压裂药(3)，同时引燃燃烧转爆炸延时控制器(9)，通过燃烧转爆炸延时控制器延时，压裂药充分燃烧，达到一定的峰值压力。同时引爆导爆索(13)和射孔弹(12)，射孔同时产生压力对地层形成压裂，产生裂缝，完成一个层段的射孔和一级脉冲压裂，随后引爆爆炸转燃烧控制器(17)，随着压力的降低，输出火焰，引燃下一级压力脉冲装置。

可根据实际射孔层段和夹层的厚度，以及地质资料和生产动态合理设计I级以上组合连接和各级脉冲的药量。

本实用新型2002年7月在某油田进行现场应用试验，一次点火成功，该井为油井，施工前停产，施工后起管柱时发生两次井喷，日产15-20T，增产效果十分明显。

Claims (4)

1、一种多脉冲超正压射孔装置，由起爆器(1)、插入式连接管(2)、压裂药(3)、泄气金属管(4)、点火药(5)、连接管(6)、金属中心管(7)、燃烧转爆炸连接体(8)、燃烧转爆炸延时控制器(9)、枪身母连接体(10)、弹架(11)、射孔弹(12)、导爆索(13)、枪身(14)、枪身公连接体(15)、爆炸转燃烧控制连接体(16)、爆炸转燃烧控制器(17)组成，其特征是插入式连接管(2)，依次和连接管(6)、金属中心管(7)密封相连，在金属中心管(7)内置点火药(5)，外置压裂药(3)，外罩泄气金属外壳(4)，端部置有4道O形圈的上下插入式连接管(2)，上与起爆器(1)相连，下与燃烧转爆炸连接体(8)相连，枪身母连接体(10)与燃烧转爆炸连接体(8)相连，枪身公连接体(15)与爆炸转燃烧连接体(16)相连，导爆索(13)上与燃烧转爆炸延时控制器(9)下与射孔弹(12)、爆炸转燃烧控制器(17)相连。

2、根据权利要求1所述的多脉冲超正压射孔装置，其特征是燃烧转爆炸连接体(8)内置燃烧转爆炸延时控制器(9)，它由外壳(18)、传火药I(19)、导热隔层(20)、传火药II(21)、激发药(22)及雷管(23)构成。

3、根据权利要求1所述的多脉冲超正压射孔装置，其特征是在爆炸转燃烧连接体(16)内置爆炸转燃烧控制器(17)，它由外壳(24)、起爆药(25)、逐级消爆药(26)、引燃药(27)，点火药(28)、金属隔板(29)构成。

4、根据权利要求1所述的多脉冲超正压射孔装置，其特征是脉冲升压装置II、燃烧转爆炸控制装置III、射孔装置IV和爆炸转燃烧控制装置V各部分可实现I级以上连接。

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