專利名稱：常溫?zé)o殼體氣體發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于油氣井和注水井高能氣體壓裂的常溫?zé)o殼體氣體發(fā)生器裝置，即一種采用大型藥柱、外部包覆、電引燃電纜頭內(nèi)的點(diǎn)火器、中心支撐管傳火的無殼體氣體發(fā)生器。
現(xiàn)有的氣體發(fā)生器多采用在金屬殼體側(cè)壁直接開孔、徑向泄氣、多級聯(lián)接的結(jié)構(gòu)，外殼開孔多達(dá)每米50～70孔，欲保證可靠的密封較困難，且難以做到同步打開。此外，易發(fā)生火藥不完全燃燒和掉彈現(xiàn)象；該結(jié)構(gòu)多采用油管輸送，地面投棒直接撞擊引燃，施工時(shí)間長，勞動(dòng)強(qiáng)度大；由于撞擊點(diǎn)火對熱較敏感，因而易發(fā)生下井途中誤引燃現(xiàn)象。
我國實(shí)用新型專利87215505號公開了一種用于油氣井高能氣體壓裂的發(fā)生器，其主要優(yōu)點(diǎn)是外殼采用PVC(聚氯乙稀)硬質(zhì)塑料管，成本低，在500m以內(nèi)的裸眼井中較為適用。其不足之處在于外殼的耐壓強(qiáng)度低，密封采用環(huán)氧樹脂，在有液井筒中電絕緣性能差，容易發(fā)生滲漏而失效；同時(shí)，外殼不能完全燃燒，在井中留下大片殘余物另一實(shí)用新型專利89213979.X號公開了一種外殼材料為3640層壓布管(酚醛環(huán)氧玻璃布管)的爆燃壓裂裝置，適用于3000m以內(nèi)的套管井和裸眼井。但該發(fā)生器的外殼強(qiáng)度仍然較低，經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)證實(shí)，難以承受3000m的靜液柱壓力，增加外殼壁厚固然可以提高耐壓強(qiáng)度，但引燃后自身消耗的燃?xì)饽芰恳嘞鄳?yīng)增加；同時(shí)，其外殼不能燃盡，成大片落入井底或架于井眼中，堵塞射孔孔眼，既影響后繼作業(yè)又污染油氣層，嚴(yán)重時(shí)還可能損傷套管；另外，其外殼為一次性使用，因而成本較高。
還有一實(shí)用新型專利91227960.5號公開了一種可重復(fù)使用的、活塞式軸向限壓噴射、泄氣管徑泄氣、加重防沖型金屬外殼氣體發(fā)生器，適用于5000m左右的套管井和裸眼井的高能氣體壓裂。其不足之處是結(jié)構(gòu)及點(diǎn)火系統(tǒng)復(fù)雜，操作要求高，不易于商品化，且一次性投資較高。
本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種適用于5000m以內(nèi)、井底溫度不大于120℃、井徑5″以上的套管井和裸眼井高能氣體壓裂的常溫?zé)o殼體氣體發(fā)生器。
本實(shí)用新型的目的是通過以下方式來完成的地面電纜(圖中未畫出)通電引燃電纜接頭［1］內(nèi)的點(diǎn)火器［2］，點(diǎn)火器［2］噴出的火焰瞬間逐級引燃各級壓裂彈(氣體發(fā)生器中的每個(gè)單元稱為一級壓裂彈，圖中僅畫出了兩級壓裂彈)中心支撐管［8］內(nèi)的輔助點(diǎn)火藥塊［9］，點(diǎn)火藥塊［9］燃燒產(chǎn)生的高溫燃?xì)?，首先加熱中心支撐管?］，并以幅射熱的形式引燃外部的大型藥柱［6］，藥柱［6］燃燒在井筒(圖中未畫出)內(nèi)產(chǎn)生大量的高溫高壓氣體，壓裂地層，達(dá)到油氣井增產(chǎn)、注水井增注的目的。


圖1是常溫?zé)o殼體氣體發(fā)生器的結(jié)構(gòu)圖。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及實(shí)施作進(jìn)一步詳述該氣體發(fā)生器主要由電纜接頭［1］、點(diǎn)火器［2］、擋板［4］、大型藥柱［6］、包覆層［7］、中心支撐管［8］、輔助點(diǎn)火藥塊［9］、連接短節(jié)［10］、堵頭［11］、托盤［12］和端蓋［13］等組成。大型藥柱［6］采用內(nèi)徑25mm，外徑95mm的雙芳－3火藥，其長度有兩種規(guī)格，分別是500mm和900mm。大型藥柱［6］與中心支撐管［8］和擋板［4］之間均用密封膠(圖中未畫出)粘固和密封，既保證了擋板［4］、藥柱［6］和中心支撐管［8］的一體化，又可防止井筒中的液體(圖中未畫出)進(jìn)入藥柱［6］與中心支撐管［8］之間的縫隙，而影響藥柱［6］的引燃。中心支撐管［8］、連接短節(jié)［10］、擋板［4］和托盤［12］均采用合金硬鋁材料，在藥柱［6］燃燒時(shí)的高溫下，都可完全溶化，其主要產(chǎn)物是氧化鋁；中心支撐管［8］既起到支撐和連接的作用，又是傳火的通道。各級壓裂彈之間、電纜接頭［1］和堵頭［11］與氣體發(fā)生器之間均采用絲扣連接，“O”型密封圈［5］密封。氣體發(fā)生器的最末一級壓裂彈的下端設(shè)計(jì)有托盤［12］和端蓋［13］，并用螺釘［14］將其固定在堵頭［11］上，主要作用是防止氣體發(fā)生器在下井過程中與井壁(圖中未畫出)碰撞和摩擦而損傷藥柱［6］。大型藥柱［6］的外部用浸有環(huán)氧樹脂的棉織帶或玻璃絲布纏繞形成包覆層［7］，既避免了藥柱［6］與井筒中的液體直接接觸，又可防止下井過程中與井壁摩擦而損傷藥柱［6］。輔助點(diǎn)火藥塊［9］是用3號或4號小粒黑火藥壓制而成的有中心孔的小藥柱。
該實(shí)用新型的實(shí)施過程如下先向最下一級壓裂彈的中心支撐管［8］內(nèi)裝入輔助點(diǎn)火藥塊［9］，再將堵頭［11］、托盤［12］及端蓋［13］依次裝上，擰緊螺釘［14］，然后自下而上逐級裝入連接短節(jié)［10］和壓裂彈，并在每級壓裂彈的中心支撐管［8］內(nèi)裝入輔助點(diǎn)火藥塊［9］，裝連接短節(jié)［10］時(shí)一定要注意裝上“O”型密封圈［5］，最后往電纜頭［1］內(nèi)裝入點(diǎn)火器［2］和彈簧［3］，套上“O”型密封圈［5］，將電纜頭［1］裝入最上一級壓裂彈的上端。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有點(diǎn)火系統(tǒng)獨(dú)特、安全可靠、易于形成系列化的產(chǎn)品、成本低、施工簡便易行、油田技術(shù)人員和工人易于掌握，不污染油層等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種用于油氣井和注水井高能氣體壓裂的常溫?zé)o殼體氣體發(fā)生器裝置，其特征在于點(diǎn)火器[2]裝在電纜接頭[1]內(nèi)，大型藥柱[6]與中心支撐管[8]和擋板[4]之間均用密封膠粘固并密封，其外部有包覆層[7]，每級壓裂彈之間通過連接短節(jié)[10]連接起來，且在每級壓裂彈的中心支撐管[8]內(nèi)裝有輔助點(diǎn)火藥塊[9]，最下一級壓裂彈的末端通過螺釘[14]將托盤[12]和端蓋[13]固定在堵頭[11]上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于大型藥柱［6］采用內(nèi)徑為25mm、外徑95mm的雙芳－3火藥，其長度有兩個(gè)規(guī)格，分別是500mm和900mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于中心支撐管［8］、連接短節(jié)［10］、擋板［4］和托盤［12］均采用合金硬鋁材料，中心支撐管［8］既起到支撐和連接的作用，又是傳火的通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于氣體發(fā)生器與電纜接頭［1］和堵頭［11］之間以及各級壓裂彈之間均采用絲扣連接，兩道“O”型密封圈［5］密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于包覆層［7］是用棉織帶或玻璃絲布浸環(huán)氧樹脂膠纏繞而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于輔助點(diǎn)火藥塊［9］是用3號或4號小粒黑火藥壓制而成的有中心孔的小藥柱。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于端蓋［13］采用的是丁晴橡膠壓塊，通過螺釘［14］把托盤［12］及端蓋［13］固定在氣體發(fā)生器的堵頭［11］上。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種用于高能氣體壓裂的常溫?zé)o殼體氣體發(fā)生器裝置，該裝置采用電引燃電纜頭內(nèi)的點(diǎn)火器，點(diǎn)火器噴出的火焰瞬間逐級引燃?xì)怏w發(fā)生器中心支撐管內(nèi)的輔助點(diǎn)火藥塊，輔助點(diǎn)火藥塊燃燒產(chǎn)生的高溫燃?xì)馔ㄟ^中心支撐管以輻射熱的形式引燃外部的大型藥柱。具有點(diǎn)火系統(tǒng)安全可靠、易于形成系列化產(chǎn)品、成本低、施工簡便易行、對油層無污染等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號E21B43/25GK2170371SQ9321204
公開日1994年6月29日 申請日期1993年5月12日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月12日
發(fā)明者劉發(fā)喜, 王安仕, 李文魁, 秦發(fā)動(dòng), 趙剛, 吳晉年, 楊衛(wèi)宇 申請人:西安石油學(xué)院