專利名稱：后效射孔器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種用于油氣井完井的石油射孔器，它是針對改變射孔孔道幾何形態(tài)，徹底解除孔道周邊壓實(shí)效應(yīng)，及末梢孔道釋放的后效射孔器。
技術(shù)背景近年來，隨著各種新型射孔技術(shù)的不斷發(fā)展。深穿透射孔和大孔徑射孔技術(shù)已經(jīng)成為國內(nèi)外射孔技術(shù)的兩種主要發(fā)展方向。但存在的技術(shù)缺陷是深穿透射孔射出的孔道較為狹窄，帶有射孔壓實(shí)污染，嚴(yán)重降低了原始滲透率，導(dǎo)致生產(chǎn)周期縮短，油氣井產(chǎn)量快速下滑。大孔徑射孔技術(shù)雖然射孔入口直徑大，但穿過泥漿污染帶的距離短，與油氣儲層連通性不好，因而達(dá)不到預(yù)期的出油效果。這些年來，開發(fā)的一些增效復(fù)合類射孔技術(shù)，雖然采用了火藥做功方法解決孔道壓實(shí)污染的技術(shù)途徑，但由于火藥燃?xì)獠荒苡行Ъ杏谏淇卓椎婪较蜃鞴?，對射孔孔道消除壓?shí)帶的效果不明顯。同時(shí)，在井下作業(yè)過程中存在安全隱患，使這類增效復(fù)合類射孔技術(shù)的發(fā)展受到了限制。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是消除油田現(xiàn)有各種射孔器的技術(shù)缺陷與不足，提供ー種新型結(jié)構(gòu)與材料的后效射孔器，使石油射孔作業(yè)不僅安全、高效、作業(yè)成本低，而且射出的射孔孔道呈現(xiàn)出與常規(guī)射孔孔道完全不同的幾何形態(tài)，該射孔器在提高穿深、増大孔容以及解除孔道壓實(shí)污染方面具有非常顯著的效果，這ー技術(shù)特點(diǎn)將對油氣井產(chǎn)能増加，采油周期延長，采收率提高產(chǎn)生重大影響。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是ー種后效射孔器，包括射孔槍(I)、彈架(2)、后效射孔彈(3 )、后效體(4)、傳爆件(5 )，射孔槍(I)內(nèi)設(shè)有彈架(2 )，彈架(2 )內(nèi)設(shè)有多枚后效射孔彈(3)，后效射孔彈(3)底部設(shè)有傳爆件(5)，后效射孔彈(3) ロ部設(shè)有后效體(4)，后效體(4)由可消失殼體(6)、后效藥(7)、凹形拋面罩(8)、凸形球面罩(9)組成，后效射孔彈
(3)ロ部設(shè)有凹形拋面罩(8)和凸形球面罩(9)，可消失殼體(6)與凹形拋面罩之間設(shè)有后效藥(7)，可消失殼體(6)、凹形拋面罩(8)和凸形球面罩(9)中均設(shè)有聚能射流通道(10、11)。所述的凹形拋面罩(8)為中低密度、可耐超高溫的非金屬材料制成。所述的凸形球面罩(9)為金屬和非金屬材料復(fù)合而成。所述的可消失殼體(6)上的聚能射流通道(11)直徑為可消失殼體(6)內(nèi)徑的1/5 3/5。所述的凸形球面罩(9)上的聚能射流通道(10)直徑為可消失殼體(6)內(nèi)徑的1/4 1/3。本實(shí)用新型是研究一種既能保證穿孔孔徑又能提高穿深的非爆炸品新概念后效射孔器，其重要應(yīng)用價(jià)值主要體現(xiàn)在如下幾個方面(I)用于致密油層的續(xù)能射孔，著眼解決孔道周圍的壓實(shí)帶問題、重點(diǎn)改善油層導(dǎo)流能力，恢復(fù)孔眼周圍自然滲透系數(shù)，從而達(dá)到提高油氣井產(chǎn)能的目的。(2)在戰(zhàn)斗部防御技術(shù)中，用于串聯(lián)戰(zhàn)斗部的續(xù)能裝藥，用來穿透更加堅(jiān)硬的鋼筋混凝土工事等。如鉆地彈。( 3 )由于加裝后效體之后，其破甲孔徑大，穿深明顯，因此，可直接用來攻擊艦艇和輕型裝甲車輛的甲板。(4)由于該后效體可與射流和彈丸聯(lián)合作用，因此可利用射流和弾丸二者存在的速度差，對主裝甲進(jìn)行最大程度的侵徹。(5)從破甲孔徑和深度考慮，該后效體的加裝，可用于惡劣環(huán)境條件下的爆破施ェ、快速打孔及解決凍土條件鉆孔效率低下等問題。本實(shí)用新型的理論依據(jù)為 V ニ冗妁ユ隱ラ
2式中V-穿孔體積；R_穿孔半徑；1_穿孔深度；K-材料常數(shù)；M_彈丸質(zhì)量；VQ-彈丸速度由上式可知，在保持穿孔孔徑不變時(shí)，穿孔深度與彈丸動能成正比。彈丸動能又與凹凸面罩的外表面積成正比。因此，只要加大等量的接收面積，就能提高對目標(biāo)的侵徹能力。本實(shí)用新型的作用機(jī)理是聚能射流從射流通道穿出后，首先拉動低速弾丸快速形成和加速，并在拉動過程中與弾丸脫離，隨后對鋼靶開始侵徹，使射孔周圍材料發(fā)生熱軟化而形成塑性體，由于后效體的作用，低速弾丸在經(jīng)過加速后，尾隨射流而入并對射流穿孔進(jìn)行解除壓實(shí)和再侵徹，從而完成了壓實(shí)帶的清除與穿孔的連續(xù)侵徹，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)為孔徑的擴(kuò)大與穿深的增加。

圖I是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是后效體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以射孔彈連接方式為例ー種后效射孔器，包括射孔槍I、彈架2、后效射孔彈3、后效體4、傳爆件5，射孔槍I內(nèi)設(shè)有彈架2 ;彈架2內(nèi)設(shè)有多枚后效射孔彈3 ;后效射孔彈3底部設(shè)有傳爆件5，后效射孔彈3 ロ部裝有后效體4 ;后效體4由可消失殼體6、后效藥7、凹形拋面罩8、凸形球面罩9組成，后效射孔彈3 ロ部設(shè)有凹形拋面罩8和凸形球面罩9，可消失殼體6與凹形拋面罩8之間設(shè)有后效藥7，可消失殼體6、凹形拋面罩8、凸形球面罩9中均設(shè)有不同尺寸的聚能射流通道10、11。所述的凹形拋面罩8為中低密度、可耐超高溫的非金屬材料制成。所述的凸形球面罩9為金屬和非金屬材料復(fù)合而成。所述的可消失殼體6上的聚能射流通道11直徑為可消失殼體6內(nèi)徑的1/5 3/5。所述的凸形球面罩9上的聚能射流通道10直徑為可消失殼體6內(nèi)徑的1/4 1/3。為了實(shí)現(xiàn)后效射孔器功能目的，對該射孔器采用的結(jié)構(gòu)與材料進(jìn)行了大膽的創(chuàng)新與改進(jìn)。首先，在后效射孔器的裝藥設(shè)計(jì)中首次采用了多功能結(jié)構(gòu)新型含能材料，其效能在試驗(yàn)鋼靶上，在孔徑相同時(shí)，穿深增加達(dá)到7% 15%。后效射孔器在API混凝土靶上穿深度提高8% 22%。在油氣井應(yīng)用試驗(yàn)中，針對低孔、低滲油氣田，可使油氣井產(chǎn)能普遍提高25% 35%。投入產(chǎn)出比可達(dá)到I :2. 5以上。其次，為了實(shí)現(xiàn)后效射孔器的功能目的，對后效藥7加裝了凹形拋面罩8和凸形球面罩9，其作用是當(dāng)穿深提高到一定幅度后，可徹底消除常規(guī)射孔產(chǎn)生的壓實(shí)污染，恢復(fù)油氣儲層的自然滲透能力，是本發(fā)明的核心所在。另外，凸形球面罩9的金屬材料采用了粒度混合級配的方法，對穿孔深度的提高和壓實(shí)帶污染的解除起到了關(guān)鍵性作用，也是本發(fā)明的貢獻(xiàn)之一。本實(shí)用新型的后效射孔器正是基于以上三個技術(shù)方面的重大突破，才使得本射孔器施工作業(yè)安全、射孔效果顯著，達(dá)到了較高的行業(yè)水平，滿足了用戶的高標(biāo)準(zhǔn)要求。為了適應(yīng)更高溫度的井下作業(yè)使用環(huán)境，本實(shí)用新型的后效射孔器，將后效體4中的后效藥7，凹形拋面罩8、凸形球面罩9、可消失殼體6的耐溫指標(biāo)提高到200°C，耐溫時(shí)間達(dá)到500h以上，為油田用戶提供了更寬、更安全的選擇條件。本實(shí)用新型的后效射孔器，在地面進(jìn)行了各項(xiàng)性能檢測試驗(yàn)。試驗(yàn)使用的是直徑為3m，高度為I. 5m的API混凝土靶，API混凝土靶中心澆鑄有7英寸的油井套管，套管中放置有I米長的后效射孔器。為了說明加裝后效體與不加裝后效體在射孔性能上的差異，采用相同的114槍型，在槍的上端裝配帶有后效體的射孔彈8發(fā)，在槍的下端裝配不帶后效體的射孔彈8發(fā)，中間用鋼板隔開，以防止兩端互相串?dāng)_。試驗(yàn)結(jié)果表明，帶有后效體的射孔彈射在套管上的孔眼為12. 8mm，射在混凝土靶上的射孔深度為1340mm，值得關(guān)注的是，射孔孔道周圍呈現(xiàn)出了與常規(guī)射孔完全不同的能量輻射痕跡，且末梢孔道呈放射性形態(tài)。而不帶后效體的射孔彈，在套管上的孔眼僅為11. 5mm，在混凝土靶上的射孔深度為1165mm，且射孔孔道周圍無任何能量輻射痕跡出現(xiàn)，末梢孔道呈無能量釋放的直線形態(tài)。對比試驗(yàn)說明，后效射孔器比常規(guī)射孔器在套管上的孔眼増大了 11.3%，在射孔穿深上提高了 15%，尤其是后效射孔所造就的孔道特殊幾何形態(tài)，孔道周圍壓實(shí)污染解除，油氣儲層自然滲透能力恢復(fù)，將成為油氣井產(chǎn)能顯著増加的主因之一，大量的應(yīng)用試驗(yàn)結(jié)果已在海上油田得到了印證。實(shí)施例一中海油渤海區(qū)塊某井，射孔層段3546米 3589. 3米，油層厚度27. 9米，平均滲透率I. 3MD。2011年11月9日實(shí)施了后效射孔作業(yè)，一次射孔作業(yè)成功，射孔當(dāng)日達(dá)產(chǎn)300多方，遠(yuǎn)超過最初預(yù)測的70方產(chǎn)量，印證了后效射孔在低孔、低滲致密地層的適用性，也印證了后效射孔器在井下溫度為150°C條件下持續(xù)時(shí)間達(dá)300個小時(shí)的高耐熱性和安全性。實(shí)施例ニ，中海油渤中區(qū)塊某井，該井油藏物性較差，平均孔隙13. 7%，平均滲透率
I.9MD，射孔段3821. 3米 3993. 2米，射孔段總長171. 9米，夾層105. 2米。2011年12月8日實(shí)施了后效射孔作業(yè)，實(shí)射66. 7米，當(dāng)日點(diǎn)火一次成功，日產(chǎn)油量240方，遠(yuǎn)超過最初產(chǎn)油量80方。
權(quán)利要求1.ー種后效射孔器，包括射孔槍(I)、彈架(2)、后效射孔彈(3)、后效體(4)、傳爆件(5)，射孔槍(I)內(nèi)設(shè)有彈架(2)，彈架(2)內(nèi)設(shè)有多枚后效射孔彈(3)，后效射孔彈(3)底部設(shè)有傳爆件(5)，其特征在于后效射孔彈(3) ロ部設(shè)有后效體(4)，后效體(4)由可消失殼體(6)、后效藥(7)、凹形拋面罩(8)、凸形球面罩(9)組成，后效射孔彈(3) ロ部設(shè)有凹形拋面罩(8)和凸形球面罩(9)，可消失殼體(6)與凹形拋面罩之間設(shè)有后效藥(7)，可消失殼體(6)、凹形拋面罩(8)和凸形球面罩(9)中均設(shè)有聚能射流通道(10、11)。
2.如權(quán)利要求I所述的后效射孔器，其特征在于所述的凹形拋面罩(8)為中低密度、可耐超高溫的非金屬材料制成。
3.如權(quán)利要求I所述的后效射孔器，其特征在于所述的凸形球面罩(9)為金屬和非金屬材料復(fù)合而成。
4.如權(quán)利要求I所述的后效射孔器，其特征在于所述的可消失殼體(6)上的聚能射流通道(11)直徑為可消失殼體(6)內(nèi)徑的1/5 3/5。
5.如權(quán)利要求I所述的后效射孔器，其特征在于所述的凸形球面罩(9)上的聚能射流通道(10)直徑為可消失殼體(6)內(nèi)徑的1/4 1/3。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種后效射孔器，它由射孔槍、彈架、后效射孔彈、后效體、傳爆件構(gòu)成，射孔槍內(nèi)設(shè)有彈架，彈架內(nèi)設(shè)有多枚后效射孔彈，后效射孔彈口部設(shè)有后效體，后效體由可消失殼體、后效藥、凹形拋面罩、凸形球面罩組成。本實(shí)用新型使石油射孔作業(yè)不僅安全、高效、作業(yè)成本低，而且射出的射孔孔道呈現(xiàn)出與常規(guī)射孔孔道完全不同的幾何形態(tài)，本實(shí)用新型在提高穿深、增大孔容以及解除孔道壓實(shí)污染方面具有非常顯著的效果，這一技術(shù)特點(diǎn)將對油氣井產(chǎn)能增加，采油周期延長，采收率提高產(chǎn)生重大影響。本實(shí)用新型施工作業(yè)安全、射孔效果顯著，達(dá)到了較高的行業(yè)水平，滿足了用戶的高標(biāo)準(zhǔn)要求。
文檔編號E21B43/116GK202645519SQ201220289188
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月19日
發(fā)明者田磊, 田志波 申請人:西安奧星能源科技有限責(zé)任公司