專利名稱：多脈沖超正壓射孔裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于油田開發(fā)增產(chǎn)的新技術——多脈沖超正壓射孔裝置。
背景技術：
隨著油田逐步開采，我國多數(shù)油田已進入開發(fā)的中后期，低滲、低壓儲藏的開采是油田穩(wěn)產(chǎn)和油氣資源接替的重要開發(fā)對象，而這些油藏層間差異大，物性較差，如果地層射孔完善程度不高，勢必導致采出不平衡，注水井注水能力差，而油井含水上升，油田產(chǎn)量遞減加速，穩(wěn)產(chǎn)困難，因而采用何種裝置射孔，以提高射孔效率，增加地層完善程度，就顯得尤為重要。
國內多數(shù)油田普遍采用負壓射孔，對地層進行補孔和補層，雖然有一定效果，但因油藏壓力逐步降低，負壓射孔時無足夠壓力差，不足以除去射孔所造成的壓實帶以及污染，有效孔眼不足30％，有效率很低。為了提高射孔的有效率，目前已開發(fā)出利用火藥壓裂和射孔相結合的增效射孔，這些射孔多是在射孔槍身內裝填發(fā)射藥，利用射孔彈點燃槍身內火藥，產(chǎn)生一次升壓以壓裂地層，雖然這種技術比負壓射孔有所改進，但由于射孔彈發(fā)射后的爆轟波引燃火藥，裝藥量不能太大，否則會引起炸槍和炸壞套管等井下事故，故裝藥量小，每米射孔層段約1kg，并且作用時間很短，因為火藥燃燒的整個過程在井下一般為幾十到幾百毫秒，而射孔彈只是幾十微秒，所以火藥燃燒產(chǎn)生的壓力跟不上射孔的作用。因此這種先射孔后爆燃壓裂的裝置作用效果相當有限。
國外目前大量使用超正壓射孔。它是在射孔前利用地面泵通過井筒注氮氣或其它流體，在井筒內形成超過地層破裂的高壓，然后釋放能量射孔，使射孔和壓裂能量充分結合，作用于地層，射孔后還可以繼續(xù)加壓，形成水力壓裂的裂紋，超正壓射孔效率和效果都比較明顯，但作業(yè)費用高，一般施工一口井在5~15萬美元不等。
技術內容本實用新型的目的在于提供一種新型的多脈沖超正壓射孔裝置，這種新裝置能克服上述國內外現(xiàn)有技術的缺點，如裝藥量小，作用時間短，效果有限，施工費用高等，本實用新型裝藥量較大，每米射孔段可達3-5kg，作用時間可大大提高，徹底解除了地層壓實帶和污染堵塞，達到國外超正壓射孔的效果，但作業(yè)費用可大大降低，每口井約8-10萬人民幣，僅為國外的 本實用新型是這樣實現(xiàn)的，它是利用油井內夾層的位置即射孔層段的上部、中部或下部，在射孔槍外、內裝不同類型不同燃速火藥推進劑，通過爆炸轉燃燒及燃燒轉爆炸裝置，在射孔前后引燃火藥推進劑產(chǎn)生高壓，利用火藥延遲控制裝置，增加作用時間，形成多次壓力脈沖波，使射孔和壓裂充分結合。
裝置主要由五部分組合連接，起爆裝置I，脈沖升壓裝置II，燃燒轉爆炸控制裝置III，射孔裝置IV，爆炸轉燃燒控制裝置V，五部分依次密封連接形成一個整體的I級壓力脈沖射孔裝置，多級組合連接可形成多級壓力脈沖超正壓射孔裝置。
起爆裝置I主要由起爆器1組成，受撞擊可產(chǎn)生足夠壓燃引燃點火藥5。
脈沖升壓裝置II主要由插入式連接管2、壓裂藥3、泄氣金屬外殼4、點火藥5、連接管6和金屬中心管7等組成，插入式連接管2與連接管6及金屬中心管7密封依次連接，金屬中心管7內置點火藥5，外置壓裂藥3，外罩泄氣金屬外殼4。點火藥5引燃壓裂藥3，其藥量大小可控制峰值壓力的大小，上下插入式連接管2，端部置有4道○形圈，使其有活動余地，中間配件及壓裂藥不受擠壓，保證安全。插入管2分別連接起爆器1和燃燒轉爆炸連接體8。
燃燒轉爆炸控制裝置III，主要由燃燒轉爆炸控制連接體8，內置轉燃燒轉爆炸延時控制器9，它包括外殼18，傳火藥I 19，導熱層20、傳火藥II 21、激發(fā)藥22和雷管23，上部點火藥5的熱量引燃傳火藥I 19、通過導熱隔層20傳熱，延遲引燃傳火藥II 21，引爆激發(fā)藥22，從而引爆雷管23，通過延遲使壓裂藥在引爆射孔裝置IV之前充分燃燒，達到高于地層破壞壓力的脈沖峰值壓力。
射孔裝置IV主要由槍身母連接體10、彈架11、射孔彈12、導爆索13、槍身14、槍身公連接體15等構成。槍身母連接體10與燃燒轉爆炸連接體8相連，槍身公連接體15與爆炸轉燃燒體16相連，導爆索13上與燃燒轉爆炸控制器9相連，下與壓裂彈12和爆炸轉燃燒控制器17相連，導爆索13接受燃燒轉爆炸延時控制9輸出的爆轟波，導爆索13傳導爆轟波，引爆射孔彈。
爆炸轉燃燒控制裝置V，主要由爆炸轉燃燒連接體16，內置爆炸轉燃燒控制器17，控制器17由外殼24、起爆藥25、逐級消爆藥26、引燃藥27、點火藥28、金屬隔板29組成。接受上部導爆索13的能量，引燃起爆藥25，再由逐級消爆藥26逐級消爆，點燃引燃藥27，最后引燃點火藥28，輸出火藥，使下級壓裂藥正常燃燒而不會產(chǎn)生爆轟做到安全可靠，不能形成炸槍等井下事故。
本技術的最大優(yōu)點是把射孔和壓裂充分結合在一起。燃燒轉爆炸延時控制器使用效果，經(jīng)現(xiàn)場應變儀測量，可延遲50-250毫秒，這樣在射孔之前，火藥燃燒就可以形成超過地層破裂峰值壓力，最大限度地利用射孔與壓裂的能量，由于有足夠的延遲時間，可形成多次脈沖壓裂，雖然增加了藥量，但增加了作用時間，不會因藥量增加而使峰值壓力無限增加而損壞套管，使地層產(chǎn)生的裂紋更長，可達3-8m，因而大大提高了射孔的有效率和地層完善程度。
另外，利用火藥壓裂的高能氣體壓裂技術同射孔結合在一起，要想形成多次壓裂脈沖，必須利用導爆索的能量-導爆波，轉換成燃燒，本實用新型采用了爆炸轉燃燒裝置，使火箭推進劑能充分燃燒而非爆炸，保證了本實用新型合理性和安全性。


圖1是本實用新型結構示意圖圖2是上插管2和起爆器1連接示意圖圖3是本實用新型燃燒轉爆炸延時控制器示意圖圖4是本實用新型爆炸轉燃燒控制器示意圖具體實施方式
結合附圖一對本實用新型的作用和實施過程再做總體描述。
多脈沖超正壓射孔裝置下入井中后，投棒撞擊壓力引爆器(1)，產(chǎn)出的火焰通過插入式連接管(2)引燃點火藥(5)，點火藥(5)產(chǎn)生的高溫和壓力，突破金屬中心管(7)引燃壓裂藥(3)，同時引燃燃燒轉爆炸延時控制器(9)，通過燃燒轉爆炸延時控制器延時，壓裂藥充分燃燒，達到一定的峰值壓力。同時引爆導爆索(13)和射孔彈(12)，射孔同時產(chǎn)生壓力對地層形成壓裂，產(chǎn)生裂縫，完成一個層段的射孔和一級脈沖壓裂，隨后引爆爆炸轉燃燒控制器(17)，隨著壓力的降低，輸出火焰，引燃下一級壓力脈沖裝置。
可根據(jù)實際射孔層段和夾層的厚度，以及地質資料和生產(chǎn)動態(tài)合理設計I級以上組合連接和各級脈沖的藥量。
本實用新型2002年7月在某油田進行現(xiàn)場應用試驗，一次點火成功，該井為油井，施工前停產(chǎn)，施工后起管柱時發(fā)生兩次井噴，日產(chǎn)15-20T，增產(chǎn)效果十分明顯。
權利要求1.一種多脈沖超正壓射孔裝置，由起爆器(1)、插入式連接管(2)、壓裂藥(3)、泄氣金屬管(4)、點火藥(5)、連接管(6)、金屬中心管(7)、燃燒轉爆炸連接體(8)、燃燒轉爆炸延時控制器(9)、槍身母連接體(10)、彈架(11)、射孔彈(12)、導爆索(13)、槍身(14)、槍身公連接體(15)、爆炸轉燃燒控制連接體(16)、爆炸轉燃燒控制器(17)組成，其特征是插入式連接管(2)，依次和連接管(6)、金屬中心管(7)密封相連，在金屬中心管(7)內置點火藥(5)，外置壓裂藥(3)，外罩泄氣金屬外殼(4)，端部置有4道O形圈的上下插入式連接管(2)，上與起爆器(1)相連，下與燃燒轉爆炸連接體(8)相連，槍身母連接體(10)與燃燒轉爆炸連接體(8)相連，槍身公連接體(15)與爆炸轉燃燒連接體(16)相連，導爆索(13)上與燃燒轉爆炸延時控制器(9)下與射孔彈(12)、爆炸轉燃燒控制器(17)相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的多脈沖超正壓射孔裝置，其特征是燃燒轉爆炸連接體(8)內置燃燒轉爆炸延時控制器(9)，它由外殼(18)、傳火藥I(19)、導熱隔層(20)、傳火藥II(21)、激發(fā)藥(22)及雷管(23)構成。
3.根據(jù)權利要求1所述的多脈沖超正壓射孔裝置，其特征是在爆炸轉燃燒連接體(16)內置爆炸轉燃燒控制器(17)，它由外殼(24)、起爆藥(25)、逐級消爆藥(26)、引燃藥(27)，點火藥(28)、金屬隔板(29)構成。
4.根據(jù)權利要求1所述的多脈沖超正壓射孔裝置，其特征是脈沖升壓裝置II、燃燒轉爆炸控制裝置III、射孔裝置IV和爆炸轉燃燒控制裝置V各部分可實現(xiàn)I級以上連接。
專利摘要一種多脈沖超正壓射孔裝置，由起爆裝置I、脈沖升壓裝置II、燃燒轉爆炸控制裝置III，射孔裝置IV、爆炸轉燃燒控制裝置V五部分依次密封連接形成一個整體的I級多脈沖超正壓射孔裝置，利用燃燒轉爆炸延時控制器，延長壓裂藥作用時間，使其在射孔前形成高于地層破裂峰值壓力，充分利用射孔與壓裂的能量，并可根據(jù)實際射孔層段和夾層厚度，合理設計I級以上的組合聯(lián)接及各級脈沖的藥量。利用爆炸轉燃燒控制器，安全可靠點燃下一級壓力脈沖射孔裝置。本實用新型具有裝藥量較大，作用時間長，可形成多次脈沖壓力，地層裂紋可達3－8m，增產(chǎn)效果明顯，作業(yè)費用低，僅為國外的1/8~1/10，可在油田廣泛應用。
文檔編號E21B43/116GK2866810SQ20052007946
公開日2007年2月7日 申請日期2005年9月30日 優(yōu)先權日2005年9月30日
發(fā)明者王向東, 張水木, 丁維敏 申請人:西安華中石油科技有限公司