專利名稱：射孔壓裂復(fù)合彈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及擊穿套管和壓裂地下巖層的裝置，主要用于油氣井的地層改造和石油開發(fā)的射孔壓裂復(fù)合彈，該彈由射孔段、壓裂段等組成。
目前在石油和天然氣的開發(fā)中，射孔和壓裂是兩個(gè)間斷的工藝過程先用射孔器射穿套管和水泥環(huán)，并在水泥環(huán)外測(cè)的巖石中產(chǎn)生細(xì)短裂縫，然后用水力壓裂或高能氣體壓裂使細(xì)短裂縫拓寬和延伸。射孔與壓裂的間斷進(jìn)行導(dǎo)致能量浪費(fèi)，因?yàn)樯淇灼餍纬傻募?xì)斷裂縫不能趁勢(shì)擴(kuò)大，所以壓裂時(shí)還得用壓裂的能量重新開啟裂縫。
美國專利4391337(1983)介紹了一種“一體式”射孔壓裂復(fù)合彈，這種復(fù)合彈把聚能射孔與高能氣體壓裂復(fù)合為一體，即射孔彈、導(dǎo)爆索和壓裂用的火藥裝于同一殼體之中。這種復(fù)合彈能在高速侵徹射流之后，瞬時(shí)跟上火藥燃燒所形成的“氣楔”，氣楔的作用使侵徹射流形成的地層裂縫得以加寬和延伸。但是這種復(fù)合彈的不足之處是火藥裝藥腔不規(guī)則，致使裝藥困難、危撿、裝填密度不均勻，以致影響裝藥質(zhì)量和燃燒的穩(wěn)定性;火藥裝藥腔小，裝藥量少，致使所形成裂縫寬度和長(zhǎng)度效果不明顯;這種復(fù)合彈的結(jié)構(gòu)僅能在轉(zhuǎn)定的方向和同一層次射孔壓裂。
本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種火藥裝藥腔規(guī)則，裝填密度均勻，裝藥量不受限制，壓裂效果明顯又能在不同層次不同方向同時(shí)射孔壓裂的復(fù)合彈。
本發(fā)明的構(gòu)思要實(shí)現(xiàn)上述目的，只有將射孔彈和壓裂彈分離開，結(jié)構(gòu)上既分成兩個(gè)彈又相互連成一體。這種分離相應(yīng)地又帶來了新的困難一是火藥燃燒必須在封閉體系，二是射孔之后火藥燃燒要及時(shí)，采用通常的引爆和點(diǎn)火分別進(jìn)行的辦法，從技術(shù)上講困難很大;若采用一根導(dǎo)爆索，只能引爆不能點(diǎn)火?，F(xiàn)在采用一種引火器，實(shí)現(xiàn)同一根導(dǎo)爆索先引爆射孔器而后引爆引燃器中的施主藥，爆炸形成的平行波激發(fā)受主藥，引燃傳火藥，傳火藥再引燃?jí)毫褟椀幕鹚?。利用?dǎo)火索將射孔壓裂復(fù)合彈串聯(lián)成一體。
本發(fā)明的射孔壓裂復(fù)合彈由射孔段1-6、爆炸引燃段7-12和壓裂段13-16組成。
射孔段1-6是由1-15射孔器構(gòu)成，射孔器由雷管1、射孔槍2、盲孔3、導(dǎo)爆索4、射孔彈5和彈頭架6構(gòu)成。
雷管1使用撞擊雷管或電雷管，裝在導(dǎo)爆索上端引爆導(dǎo)爆索。
射孔槍2用45鋼制成，槍身上有很多盲孔3。
導(dǎo)爆索4用鉛皮導(dǎo)爆索，上端與雷管連接，中間串接射孔彈，下端與爆炸引燃段連接。
射孔彈5用聚能破甲彈，裝在彈架6上對(duì)準(zhǔn)盲孔3用作擊穿盲孔和水泥環(huán)。
爆炸引燃段7-12由殼體7、引燃器8、施主藥9、受主藥10、傳火藥柱11、壓蓋12、加強(qiáng)帽17、螺母18、螺栓19、上盲孔20和下盲孔21組成。
殼體7用40Mn2鋼成，上端和下端為外螺紋用于連接射孔槍2和殼體13。
引燃器8用45鋼制成有上、下盲孔圓柱體結(jié)構(gòu)，上盲孔裝施主藥、下盲孔裝受主藥。
施主藥9氮化鉛和太安組成，爆炸產(chǎn)生沖擊波。
受主藥10太安，接受沖擊波引燃傳火藥柱。
傳火藥柱11柱狀黑火藥，用來點(diǎn)燃點(diǎn)火藥。
壓蓋12用45＃鋼制成有中心孔的圓蓋用于固定傳火藥柱。
加強(qiáng)帽17黃鋼制成，用作防止施主藥和受主藥松動(dòng)。
壓裂段13-16是由1-30個(gè)壓裂彈構(gòu)成。
壓裂彈由殼體13、點(diǎn)火藥14、火藥15、管箍16組成。
殼體1335CrMnSi鋼制成。
點(diǎn)火藥14粉狀黑火藥，用作點(diǎn)燃火藥。
火藥15壓成柱狀多孔雙芳-3火藥，產(chǎn)生高能氣體的主裝藥。
管箍16用45鋼制成，用于射孔器和壓裂彈殼體之間的連接件。
本發(fā)明射孔段由1-15射孔器構(gòu)成，射孔器之間用管箍連接，內(nèi)部用一根導(dǎo)爆索連接，壓裂段由1-30個(gè)壓裂彈構(gòu)成，壓裂彈殼體之間用同樣管箍連接，內(nèi)部用多根傳火藥柱連接，再用爆炸引燃段把射孔段和壓裂段連成一體，殼體之間用螺紋連接，爆炸引燃段上端與射孔段下端內(nèi)部用導(dǎo)爆索連接，射孔段的導(dǎo)爆索下端用螺母固定在引燃器上的螺栓上與施主藥接觸，施主藥壓緊在引燃器的上盲孔內(nèi)，用加強(qiáng)帽壓上，受主藥壓緊在下盲孔內(nèi)，也用加強(qiáng)帽壓上，并與傳火藥柱上端銜接，傳火藥柱下端與壓裂段火藥上的點(diǎn)火藥銜接，在傳火藥柱下端用壓蓋固定傳火藥柱。
本發(fā)明在單層次巖石內(nèi)可選用1個(gè)射孔段，每段5個(gè)射孔器、10個(gè)壓裂彈串聯(lián)和1個(gè)爆炸引燃段連成一體。在多層次巖石內(nèi)可選用2個(gè)射孔段，每段5個(gè)射孔器，20個(gè)壓裂彈串聯(lián)和1個(gè)爆炸引燃段連成一體，在多層次巖石內(nèi)也可選用上述單層次巖石內(nèi)用的射孔壓裂復(fù)合彈，用導(dǎo)火索串聯(lián)而成，主要利用壓裂彈火藥燃燒來點(diǎn)燃導(dǎo)火索，導(dǎo)火索引爆雷管。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)1、火藥裝藥腔是規(guī)則的圓柱體，裝藥容量、裝藥密度均勻，燃燒穩(wěn)定。
2、火藥裝藥腔不受限制，裝藥量多，壓裂效果明顯。
3、能在不同層次中射孔與壓裂。
本發(fā)明的


如下圖1是射孔壓裂復(fù)合彈的剖面圖1-雷管、2-殼體、3-盲孔、4-導(dǎo)爆索、5-射孔彈、6-彈架、7-殼體、8-引燃器、9-施主藥、10-受主藥、11-傳火藥柱、12-壓蓋、13-殼體、14-點(diǎn)火藥、15-火藥、16-管箍。
圖2是圖1中的爆炸引燃段的剖面圖17-加強(qiáng)帽、18-螺母、19-螺栓。
圖3是圖1中的引燃器的剖面圖20-上盲孔、21-下盲孔。
圖4是多射孔段的射孔壓裂復(fù)合彈的示意圖22-A段、23-B段、24-爆炸引燃段、25-壓裂段。
圖5是多射孔壓裂復(fù)合彈示意圖26-射孔段、27-導(dǎo)火索。
實(shí)施例1、本發(fā)明參照附圖1、2、3實(shí)施首先參照附圖2制造爆炸引燃段殼體7用35CrMnSi材料加工成長(zhǎng)180mm，外徑108mm，內(nèi)徑100mm圓桶，兩端車成油管螺紋，參照附圖3制造引燃器8，選用45鋼加工成長(zhǎng)70mm最大外徑25mm，上盲孔20長(zhǎng)35mm內(nèi)徑6mm，下盲孔21長(zhǎng)30mm上端內(nèi)徑6mm，中間10mm下端15mm并在引燃器上部配上一套螺栓19和螺母18，上盲孔內(nèi)壓入施主藥9，下盲孔壓入受主藥10，加強(qiáng)帽17蓋上，射孔段由5個(gè)射孔器串聯(lián)而成用管箍16連接，內(nèi)部用一根導(dǎo)爆索串聯(lián)，射孔器選用現(xiàn)有的89式射孔器，壓裂段由10個(gè)壓裂彈串聯(lián)而成，用管箍16連接，內(nèi)部用多根傳火藥柱11和點(diǎn)火藥15銜接，壓裂彈選用現(xiàn)有的TYD-90-1型壓裂彈。
本發(fā)明的射孔壓裂復(fù)合彈參照附圖1裝配將射孔段的導(dǎo)爆索引出的下端用螺母18固定在引燃器8上的螺栓19上，并與上盲孔20的施主藥9接觸，把引燃器裝入殼體7內(nèi)，殼體7上端與殼體2下端連接，下盲孔21的受主藥10銜接上傳火藥柱11，傳火藥柱用壓蓋12固定，通過中心孔與壓裂彈火藥15上部的點(diǎn)火藥14銜接，殼體13上端與殼體7下端螺紋連接。
試驗(yàn)時(shí)在射孔段上端裝上撞擊雷管1，經(jīng)過地面試驗(yàn)，達(dá)到一根導(dǎo)爆索先引爆后引燃的設(shè)計(jì)要求，在油田使用時(shí)在射孔段上端裝上撞擊雷管下井之后，封堵井口用撞擊棒引爆雷管。
2、本發(fā)明參照附圖4實(shí)施，射孔段分成A、B兩段，每段由5個(gè)射孔器串聯(lián)而成，兩段之間用導(dǎo)爆索連接，壓裂段由20個(gè)壓裂彈串聯(lián)而成，其實(shí)施方法與實(shí)例1相同。在油田使用時(shí)射孔段裝上電雷管，接上電纜封堵井口用電引爆雷管，主要用于不同層次距離較近的巖層的射孔壓裂。
3、本發(fā)明參照附圖5實(shí)施利用實(shí)例1制成的射孔壓裂復(fù)合彈通過導(dǎo)火索將兩彈連接，導(dǎo)火索上端與壓裂彈的傳火藥柱下面的點(diǎn)火藥銜接，下端與射孔器的雷管連接，使用方法與實(shí)施例1一樣，主要用于不同層次距離較遠(yuǎn)的巖層的射孔壓裂。
權(quán)利要求
1.一種射孔壓裂復(fù)合彈由射孔段和壓裂段組成，其特征在于射孔段由1-15個(gè)射孔器，壓裂段由1～30壓裂彈構(gòu)成，用爆炸引然段把射孔段和壓裂段連成一體，射孔器的導(dǎo)索下端用螺母18固定在引燃器8上的螺栓19上，并與施主藥9接觸，施主藥壓緊在引燃器的上盲孔20內(nèi)，下盲孔21內(nèi)壓緊的受主藥10與傳火藥柱11上端銜接，下端與壓裂彈上部的點(diǎn)火藥14銜接，用壓蓋12固定傳火藥柱，復(fù)合彈的射孔槍2和殼體13用殼體7螺紋連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合彈，其特征在于射孔段由5個(gè)射孔器和壓裂段由10個(gè)壓裂彈串聯(lián)而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合彈，其特征在于射孔段分成A、B兩段，每段5個(gè)射孔器，兩段之間用導(dǎo)爆索連接，壓裂段由20個(gè)壓裂彈串聯(lián)而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合彈，其特征在于2個(gè)射孔壓裂復(fù)合彈用導(dǎo)火索串聯(lián)而成。
全文摘要
本發(fā)明的一種射孔壓裂復(fù)合彈，由射孔段，爆炸引燃段和壓裂段組成。其特點(diǎn)用爆炸引燃段把射孔段和壓裂段連成一體，用一根導(dǎo)爆索引爆射孔器和引燃?jí)毫褟?，多個(gè)射孔段也用一根導(dǎo)爆索串聯(lián)而成，多個(gè)射孔壓裂復(fù)合彈用導(dǎo)火索串聯(lián)而成。該彈可以在井下不同層次不同方向同時(shí)射孔和壓裂，其效果明顯，為石油和天然氣的開發(fā)提供了一種新工具。
文檔編號(hào)E21B43/11GK1072990SQ9111124
公開日1993年6月9日 申請(qǐng)日期1991年12月3日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月3日
發(fā)明者劉晉仁, 吉韶華, 夏天赦, 沙聚多, 李佐東, 呂文選, 王寶興, 張宗益, 張蒙蘭, 丁晶, 馬云華, 王春燕, 咎根治, 楊立, 周瑤, 魏邦勞, 汪長(zhǎng)栓, 王才, 楊彬 申請(qǐng)人:西安近代化學(xué)研究所