專利名稱：無殼壓裂彈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是屬于壓裂地下巖層的高能壓裂裝置，是一種用于油田井下油層改造和石油開發(fā)的無殼壓裂彈，該彈由彈頭、彈身、彈尾等組成。
在石油開采中，提高低滲透油田石油產(chǎn)量的有效措施是實(shí)施壓裂，改善油層的滲透性，降低油流阻力，從而增加油井的石油產(chǎn)量。
目前在石油開采中普遍使用的壓裂方法是水力壓裂，實(shí)施水力壓裂需要很多大型壓裂設(shè)備，還需大量的壓裂液和支撐劑，施工費(fèi)用十分昂貴，除此之外，水力壓裂只產(chǎn)生一條裂縫，因而導(dǎo)流能力的改善有一定的局限性。并且水力壓裂還受水源、地形和道路條件的限制，它不適用于水敏性地層。
另一種壓裂方法是爆炸壓裂，爆炸壓裂雖然也可以用于地下巖層的壓裂，但是缺陷很多。首先，爆炸壓裂容易使油井的套管造成破裂，使油井無法正常生產(chǎn)，甚至使油井報(bào)廢。其次，爆炸壓裂很不安全，炸藥在運(yùn)輸和使用過程中容易受撞擊而發(fā)生爆炸。
近年來，國內(nèi)外發(fā)展了一種高能氣體壓裂彈，中國專利申請(qǐng)?zhí)?9208915.6報(bào)導(dǎo)了套管井高能壓裂彈的結(jié)構(gòu)采用了鋼制彈殼，普遍存在裝藥量少、使用不方便、瞬時(shí)壓力高，持續(xù)時(shí)間短、容易發(fā)生掉彈、卡彈等事故。
本發(fā)明的目的在于克服背景技術(shù)中的不足，設(shè)計(jì)一種裝藥量大、使用方便、壓力循序增大，持續(xù)時(shí)間長的無殼壓裂彈。
本發(fā)明的構(gòu)思，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用任何高強(qiáng)度金屬材料制造的壓裂彈都不能實(shí)現(xiàn)，設(shè)想一種可燃藥筒代替金屬殼體，使得火藥和殼體同時(shí)燃燒，產(chǎn)生的氣體均勻分布于整個(gè)封堵空間，使壓力循序上升，但該殼體承受不了井下壓力和彈體自身重量，為了解決殼體能承受井下壓力，在殼體內(nèi)可澆鑄具有一定強(qiáng)度的火藥。為了承受彈體重量在藥柱中心可加上一中心軸，為了傳火需要可在中心軸的兩端留上側(cè)面開有傳火孔的空心軸。
本發(fā)明由彈頭(19)、彈身(7-18)、彈尾(1-6)組成。彈頭由45＃鋼制成圓錐體。
彈身(7-18)由傳火孔(9、16)，中心軸(7、11、15)、引燃藥(10、14)、包覆層12、主裝藥13組成，中心軸由空心軸(7、15)和實(shí)心軸11組成。
引燃藥(10、14)是由過氯酸銨、硅橡膠組成。
包覆層12是由可燃紙、黑索今等制造成防水耐熱的可燃藥筒。
主裝藥13是由84系列推進(jìn)劑組成。
彈尾(1-6)由點(diǎn)火器1、點(diǎn)火藥包2、傳火藥3、密封圈4、傳火管5、連接件6組成。
點(diǎn)火器1可以撞擊點(diǎn)火、也可以電纜點(diǎn)火、也可用定時(shí)點(diǎn)火。
點(diǎn)火藥包2為黑火藥。
傳火藥3為黑火藥。
密封圈4由丁腈橡膠制成O形密封圈。
傳火管5由聚氯乙烯材料制成。
連接件6由45＃鋼制成。
本發(fā)明的制造中心軸的制造，首先用45＃鋼加工好外徑25mm、長600mm的實(shí)心軸，在其兩端焊接直徑40mm、內(nèi)徑25mm、長200mm側(cè)面開斜孔的空心軸，空心軸另一端加工有螺紋。其次制造外徑100mm、內(nèi)徑98mm、長800mm的可燃藥筒，將中心軸通過模具固定于藥筒中心，放于真空罐內(nèi)澆鑄火藥漿，固化成形后再經(jīng)表面處理就成為一發(fā)完整的無殼壓裂彈身。彈頭加工成圓錐體，一端和無殼彈身螺紋連接。無殼彈身另一端空心軸內(nèi)裝上裝有傳火藥的傳火管再和裝有點(diǎn)火藥的彈尾點(diǎn)火器陰陽螺紋連接。這樣彈頭、無殼彈身和點(diǎn)火器就構(gòu)成一個(gè)完整的無殼壓裂彈。
本發(fā)明根據(jù)油層壓裂井段深度由1-11級(jí)彈身連接而成。
本發(fā)明的主裝藥可以是速燃藥和緩燃藥，通過快慢燃速主裝藥交替組合，由1-6級(jí)速燃裝藥和2-5級(jí)緩燃裝藥構(gòu)成彈身，可達(dá)到2-5個(gè)壓力波峰。
本發(fā)明的主裝藥最好是3級(jí)緩燃藥和4級(jí)速燃藥裝藥交替組合。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1、裝藥量大，壓力循序上升，燃燒持續(xù)時(shí)間長，壓裂效果明顯。
2、彈體制造簡便，上井工藝簡單，使用方便。
3、火藥和殼體燃燒安全，中心軸可收回重復(fù)使用，無卡彈、掉彈現(xiàn)象發(fā)生。
本發(fā)明的


如下圖1是無殼壓裂彈的剖面圖1-點(diǎn)火器、2-點(diǎn)火藥包、3-傳火藥、4-密封圈、5-傳火管、6-連接件、7.15-空心軸、8.17-密封蓋、10.14-引燃藥、9.16-傳火孔、11-實(shí)心軸、12-包覆層、13-主裝藥、18-密封圈、19-彈頭。
實(shí)施例1、按照附圖1實(shí)施用45＃鋼加工長600mm、外徑25mm的實(shí)心軸，其兩端分別焊接外徑40mm、內(nèi)徑25mm的空心軸，該空心軸長400mm，側(cè)面開有4個(gè)直徑6mm對(duì)稱分布的傳火孔，另一端加工螺紋，再用可燃紙制造外徑100mm、內(nèi)徑98mm、長800mm的可燃藥筒，將中心軸插入藥筒中心，固定在模具上，置于真空罐內(nèi)澆鑄引燃藥和84系列推進(jìn)劑，等固化后去除模具，處理表面層，就成為一發(fā)彈身，其一端通過中心軸和彈頭陰陽螺紋連接，另一端空心軸內(nèi)裝上傳火藥管再和裝有黑火藥的彈尾連接件、點(diǎn)火器螺紋連接，就構(gòu)成一發(fā)完整的無殼壓裂彈，經(jīng)過L207＃井試驗(yàn)，結(jié)果表明，彈體燃燒完全，中心軸完整無損。
2、按照實(shí)施例1的制造方法，不同的是彈身由3級(jí)主裝藥連接而成。經(jīng)過9005井試驗(yàn)，結(jié)果表明燃燒穩(wěn)定，持續(xù)時(shí)間長達(dá)4.5分鐘，峰值壓力52MPa，且中心軸完整無損，可重復(fù)使用，壓裂后油井產(chǎn)量由0.8m3/d提高到2.5m3/d。
3、按照實(shí)施例1的制造工藝，不同的是彈身由3級(jí)緩燃彈和4級(jí)速燃彈交替組裝而成。速燃彈火藥用84系列推進(jìn)劑制成，緩燃彈用87系列推進(jìn)劑制成。經(jīng)過試驗(yàn)表明火藥燃燒穩(wěn)定，產(chǎn)生4個(gè)對(duì)比明顯的脈沖壓力波峰，壓裂效果顯著。
4、參照實(shí)施例3的辦法，不同的是彈身由6級(jí)速燃彈和5級(jí)緩燃彈交替組裝而成，試驗(yàn)結(jié)果和實(shí)施例3基本一致，只是火藥燃燒產(chǎn)生6個(gè)脈沖壓力波峰。
權(quán)利要求
1.一種無殼壓裂彈，由彈頭(19)、彈身(7-18)、彈尾(1-6)組成，其特征在于彈殼是由可燃藥筒制成的包覆層(12)構(gòu)成，彈身(7-18)中間有中心軸(7、11、15)，中心軸由空心軸(7、15)和實(shí)心軸(11)組成，空心軸(7、15)側(cè)面開有傳火孔(9、16)，彈身由1-11級(jí)主裝藥組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的壓裂彈，其特征在于彈身中的主裝藥是由1-6級(jí)速燃裝藥和2-5級(jí)緩燃裝藥交替組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的壓裂彈，其特征在于彈身中的主裝藥是由3級(jí)緩燃藥和4級(jí)速燃藥裝藥交替組合。
全文摘要
本發(fā)明是一種無殼壓裂彈，由彈頭、彈身、彈尾組成，是為了解決現(xiàn)有油田套管井用壓裂彈裝藥量少、瞬時(shí)壓力高、持續(xù)時(shí)間短，易發(fā)生掉彈、卡彈事故，其特點(diǎn)是彈殼由可燃藥筒制成的包覆層構(gòu)成，彈身中心有中心軸，中心軸由實(shí)心軸和空心軸組成，空心軸側(cè)面開有傳火孔，彈身由多級(jí)主裝藥、或者由多級(jí)速燃主裝藥和緩燃主裝藥交替組合而成，突破了我國套管井壓裂使用鋼制彈殼的歷史。
文檔編號(hào)E21B43/263GK1102454SQ9311973
公開日1995年5月10日 申請(qǐng)日期1993年11月4日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月4日
發(fā)明者田志波, 李國誠, 汪長栓, 楊彬, 戴錫遵, 王剛合, 魚溶, 李德乾 申請(qǐng)人:西安奧地能源技術(shù)研究所