一種用于對頁巖層巖石初步造縫的電纜射孔器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種頁巖氣層開采時初步造縫裝置，特別設(shè)及一種用于對頁巖層 巖石初步造縫的電纜射孔器。
【背景技術(shù)】
[0002] 頁巖氣是指賦存于富有機(jī)質(zhì)泥巖及其夾層中，W吸附或游離狀態(tài)為主要存在方式 的非常規(guī)天然氣，成分W甲燒為主。近幾年來，美國頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)突破，產(chǎn)量快速增 長，實(shí)現(xiàn)其"天然氣革命"，對國際天然氣市場及世界能源格局產(chǎn)生重大影響，極大的改寫了 世界能源格局。但是頁巖層巖石具有結(jié)構(gòu)致密、堅(jiān)硬、超低滲透率等特性，因而頁巖氣開發(fā) 非常困難。
[0003]目前世界上開發(fā)頁巖氣井初步造縫較為成熟的技術(shù)方案是在鋪設(shè)的水平油管井 中用聚能射孔器作為初步造縫的裝置來擊穿油管和巖石，形成頁巖層巖石的初步造縫。其 原理是用電纜將射孔器送到套管要射孔的部位，由電雷管引爆射孔子彈。子彈是高效火藥 壓制成聚能的致密錐形體，外包W銅皮?；鹚幈佳劐F形面的中屯、，瞬間W每秒8000米的 高速和2000°CW上高溫的噴射流，射穿套管壁和水泥層，在地層中再穿透300~500毫米。 每個射孔槍向四周沿螺旋線裝置多發(fā)子彈，每米長度射孔密度不少于15~20個孔，W保證 出油的裸露面積。高效力的射孔，有時再加上油層的壓裂措施，使射孔完井在完井方法中占 主導(dǎo)地位?，F(xiàn)在已發(fā)展到過油管和接油管射孔。但是采用聚能射孔器裝置初步造縫還是存 在W下不足：
[0004] 1、該裝置射孔原理屬于火藥引爆，是化學(xué)劑，在儲存和運(yùn)輸上存在不安全和有污 染的影響。
[0005] 2、聚能射孔彈的成形藥柱爆炸后，產(chǎn)生出高溫、高壓的沖擊波，使凹槽內(nèi)、紫銅金 屬罩的部分微粒變?yōu)樗俣冗_(dá)lOOOm/s的微粒金屬流。運(yùn)股高速的金屬流遇到障礙物時，擊 穿套管、水泥環(huán)及油氣層巖石，形成一個孔眼，同時在孔眼周圍形成一個滲透率極低的壓實(shí) 帶，將極大地降低射孔井的差能，常規(guī)射孔工藝技術(shù)尚無法消除它的影響。此外，若射孔彈 的性能不良，還將形成巧堵。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠適應(yīng)各類頁巖 層、能夠替代聚能射孔彈的用于頁巖氣初步造縫用的電纜射孔器。該電纜射孔器可W根據(jù) 不同地區(qū)的頁巖氣層巖石的致密程度調(diào)節(jié)巖石欲裂時爆破壓力和爆破速度、提高了頁巖氣 層的開采率、安全可靠特點(diǎn)。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：一種用于對頁巖層巖石初步造 縫的電纜射孔器，包括套管、釋能裝置、充排液閥內(nèi)電極和外電極；
[0008] 所述充排液閥和釋能裝置分別連接在套管的左右兩端；
[0009] 所述套管沿其徑向由內(nèi)而外具有獨(dú)立的內(nèi)腔和外腔，所述內(nèi)腔和外腔沿套管軸向 巧女 巧牙；
[0010] 所述充排液閥包括閥體和化學(xué)熱反應(yīng)裝置，所述閥體上具有電極引入結(jié)構(gòu)W及向 內(nèi)腔和外腔充液的充液結(jié)構(gòu)；化學(xué)熱反應(yīng)裝置與閥體連接，且位于外腔內(nèi)；
[0011] 所述釋能裝置包括釋能本體，所述釋能本體上具有通孔和泄能孔，該通孔與內(nèi)腔 連通，泄能孔與釋能裝置軸線具有30° -120°的夾角，并且泄能孔與通孔連通；
[0012] 所述外電級用于給電纜射孔器接電，內(nèi)電極用于將外電引入化學(xué)熱反應(yīng)裝置內(nèi)。
[0013] 作為優(yōu)化，所述電極引入結(jié)構(gòu)包括外電極安裝孔、內(nèi)電極安裝孔和內(nèi)電極安裝體； 所述外電極安裝孔與閥體軸線垂直，外電極安裝孔的兩端分別安裝有外電極引出體，內(nèi)電 極安裝孔與外電極安裝孔連通，內(nèi)電極安裝體固定在內(nèi)電極安裝孔的端部。
[0014] 作為優(yōu)化，所述充液結(jié)構(gòu)包括內(nèi)腔充液孔、外腔充液孔和用于封堵內(nèi)腔充液孔、外 腔充液孔的壓緊密封螺釘；內(nèi)腔充液孔與內(nèi)腔連通，外腔充液孔與外腔連通。
[0015] 作為優(yōu)化，所述閥體為圓柱形結(jié)構(gòu)，其兩端分別具有內(nèi)螺紋，閥體與套管的左端螺 紋連接。
[0016] 作為優(yōu)化，所述化學(xué)熱反應(yīng)裝置包括金屬網(wǎng)孔管，該金屬網(wǎng)孔管內(nèi)設(shè)有化學(xué)反應(yīng) 料隔水袋，該反應(yīng)料隔水袋內(nèi)設(shè)有發(fā)火頭；所述內(nèi)電極與發(fā)火頭連接。
[0017] 作為優(yōu)化，所述釋能本體為圓柱形凸臺結(jié)構(gòu)，其左端具有與套管連接的套管連接 體，右端具有與充排液閥閥體連接的閥體連接體；套管連接體上內(nèi)螺紋，用于與套管的右側(cè) 螺紋連接，閥體連接體上具有與閥體上的內(nèi)螺紋配合的外螺紋。
[0018] 作為優(yōu)化，所述套管的右側(cè)具有凹腔，套管連接體位于凹腔內(nèi)。
[0019] 作為優(yōu)化，所述內(nèi)腔與釋能本體上的通孔通過過渡管連通，所述過渡管內(nèi)設(shè)有定 壓泄能片。
[0020] 作為優(yōu)化，在凹腔與套管連接體之間設(shè)有切割圈。
[0021] 作為優(yōu)化，所述切割圈為凸臺形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部具有工藝凸點(diǎn)。
[0022] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：電纜射孔器具有安全可靠、操作簡單 的特點(diǎn)。由于爆破原理屬于物理變化又稱為物理爆破師是理想、高效率的安全性爆破。其 一、安全可靠。其二、利用了工業(yè)廢氣C〇2代替炸藥不僅節(jié)約化工原料，而且具有環(huán)保價值； 其=、可根據(jù)不同地形，控制相應(yīng)的爆破壓力。
【附圖說明】
[0023] 圖1為電纜射孔器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖2為套管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[00巧]圖3為充排液閥的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖4為壓緊密封螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖5為釋能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖6為內(nèi)電極安裝體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖7為外電極引出體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖8為切割圈的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031] 圖9為外電極保護(hù)蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[003引在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語"中屯、V縱向V橫向"、"上V嚇"、 "前"、"后"、"左"、"右"、呵頁"、"底""內(nèi)"、"外"等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的 方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝 置或元件必須具有特定的方位、W特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型 的限制。
[0034] 參見圖1-圖9, 一種用于對頁巖層巖石初步造縫的電纜射孔器，包括套管20、釋能 裝置、充排液閥內(nèi)電極和外電極。
[0035] 充排液閥和釋能裝置分別連接在套管20的左右兩端；
[0036] 套管20沿其徑向由內(nèi)而外具有獨(dú)立的內(nèi)腔21和外腔23,所述內(nèi)腔21和外腔23 沿套管20軸向貫穿。內(nèi)腔21用于盛放混合液態(tài)臨界C〇2,混合液態(tài)臨界C〇2包括臨界液態(tài) C〇2與射流用的磨料相互混合得到混合流體，磨料優(yōu)選細(xì)度為60目-120目的石惱石砂磨料 的添加量可W控制為占混合流體重量的5-8wt% ;外腔23用于盛放易在電極條件產(chǎn)生熱化 學(xué)反應(yīng)的液體。
[0037] 充排液閥包括閥體10和化學(xué)熱反應(yīng)裝置，閥體10上具有電極引入結(jié)構(gòu)W及向內(nèi) 腔21和外腔23充液的充液結(jié)構(gòu)；化學(xué)熱反應(yīng)裝置與閥體連接，且位于外腔23內(nèi)。
[003引閥體10優(yōu)選圓柱形結(jié)構(gòu)，其兩端分別具有內(nèi)螺紋12,閥體10與套管20的左端螺 紋連接。兩端內(nèi)螺紋的設(shè)置一方面方便將其與套管20連接，另一方面可方便地與釋能裝置 (W下詳述）連接，從而可W多個獨(dú)立的電纜射孔器可W首尾相連，組成多段式的造縫放射 器，運(yùn)樣可W-次性進(jìn)行多段巖石欲裂爆破。
[0039] 化學(xué)熱反應(yīng)裝置包括金屬網(wǎng)孔管14,該金屬網(wǎng)孔管14內(nèi)設(shè)有化學(xué)反應(yīng)料隔水袋 16,該反應(yīng)料隔水袋16內(nèi)設(shè)有發(fā)火頭；內(nèi)電極與發(fā)火頭連接。金屬網(wǎng)孔管14可W是環(huán)形金 屬網(wǎng)孔管，在環(huán)形金屬網(wǎng)孔管內(nèi)，上下對稱的位置分別設(shè)置一個化學(xué)反應(yīng)料隔水袋16,當(dāng)其 發(fā)熱反應(yīng)時，能更迅速加熱位于內(nèi)腔21內(nèi)的液態(tài)C〇2。金屬網(wǎng)孔管優(yōu)選采用螺栓連接在閥 體上，運(yùn)種連接方便連接和拆卸都很方便，從而便于檢查和更換化學(xué)熱反應(yīng)裝置內(nèi)的化學(xué) 反應(yīng)料隔水袋16。
[0040] 化學(xué)反應(yīng)料隔水袋16中裝有的化學(xué)藥劑在電火花的催化下，劇烈反應(yīng)放出熱量 散發(fā)到主體外腔的化學(xué)液體；外腔的化學(xué)液體受熱發(fā)生化學(xué)反應(yīng)進(jìn)一步散發(fā)熱量使得內(nèi)腔 的液態(tài)C〇2迅速汽化。
[0041] 電極引入結(jié)構(gòu)可W采用任何方便將電極引入，給化學(xué)熱反應(yīng)裝置通電的結(jié)構(gòu)，優(yōu) 選采用如下結(jié)構(gòu)：電極引入結(jié)構(gòu)包括外電極安裝孔11、內(nèi)電極安裝孔13和內(nèi)電極安裝體 15 ;
[0042] 外電極安裝孔11與閥體10軸線垂直，具體實(shí)施時，外電極安裝孔11設(shè)置在閥體 的中部，外電極安裝孔11的兩端分別各安裝一個外電極引出體11a，外電極引出體11a與電 纜線的接線相連接。
[0043] 外電極引出體11a結(jié)構(gòu)形態(tài)是一種高強(qiáng)螺栓結(jié)構(gòu)，在螺帽上的部位開有雙向卿趴 口用來接入引線，使用時把引線從任一卿趴口穿過，然后將引線頭折成雙股后再往回拉使 引線頭在雙向卿趴口的瓶頸處悠緊卡死，然后引線接入螺桿內(nèi)通道中，進(jìn)入閥體與內(nèi)電極 相連接，在螺桿個外電極引出體孔中放置墊化然后扭緊螺栓。
[0044] 閥體10的外電極引出體處有外電極護(hù)蓋60,用來保護(hù)外電極的使用，也可W用來 放水、防潮。
[0045] 內(nèi)電極安裝孔13與外電極安裝孔11連通，內(nèi)電極安裝體15固定在內(nèi)電極安裝孔 13的端部，內(nèi)電極安裝孔可與閥體軸向平行。
[0046] 向內(nèi)腔21和外腔23充液的充液結(jié)構(gòu)可W采用任何方便將液體注入內(nèi)腔21和外 腔23的結(jié)構(gòu)，優(yōu)選采用如下結(jié)構(gòu)，充液結(jié)構(gòu)包括內(nèi)腔充液孔17、外腔充液孔19和用于封堵 內(nèi)腔充液孔17、外腔充液孔19的壓緊密封螺釘18 ;內(nèi)腔充液孔17與內(nèi)腔21連通，外腔充 液孔19與外腔23連通。壓緊密封螺釘18用來封堵注內(nèi)腔充液孔17和外腔充液孔19主 要是為了防止注入內(nèi)腔21和外腔23的液體泄漏。
[0047] 釋能裝置包括釋能本體30,所述釋能本體30上具有通孔31