一种分级增压复合射孔装置

1.一种分级增压复合射孔装置，其特征在于，所述射孔装置包括：阻断器、油管、套管、射孔枪、射孔弹、固定环、一级增压药盒、二级增压药饼、三级增压环形火药点火器、三级增压环形火药装置、导爆索、弹架，所述一级增压药盒设置在射孔弹前端同轴径向，所述阻断器设置在油管外径，所述阻断器及油管内置于套管中，所述阻断器由双唇形高弹性橡胶内衬钢骨架构成，所述阻断器原始状态与套管间留有间隙，所述二级增压药饼设置在射孔弹之间、所述三级增压环形火药装置通过固定环固定于射孔枪外部、所述导爆索连接弹架。
2.根据权利要求1所述的一种分级增压复合射孔装置，其特征在于，所述一级增压药盒是外径φ60mm、高20mm的圆柱形锌铝合金壳体，壳体内分层次装有多组份火药。
3.根据权利要求1所述的一种分级增压复合射孔装置，其特征在于，所述阻断器与套管留有3mm-5mm间隙。
4.根据权利要求1所述的一种分级增压复合射孔装置，其特征在于，所述二级增压药饼为圆形药饼，内装火药质量为25g。

一种分级增压复合射孔装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种射孔装置，尤其涉及一种分级增压复合射孔装置。\n背景技术\n[0002] 射孔是指利用射孔器，射穿封闭产层的套管及水泥环直至地层，沟通井筒与产层间的流体通道的作业，是衔接于钻井和采油之间的一道关键工序。自1910年，用一个机械刀片在套管上旋转钻孔。1926年，发明了子弹射孔方法。1945年高能炸药的聚能效应在射孔工艺中的应用，开发出了油气井聚能射孔弹，1946年首次在裸眼井中射孔，1948年在密西西比两口套管井中射孔。聚能射孔弹穿透力强，效率高，从此聚能射孔技术在石油工业中得到了迅速发展。\n[0003] 目前我国油田所运用的主要射孔工艺技术有：负压射孔技术、超正压射孔技术、复合射孔压裂技术、过油管张开式射孔技术、水力割缝射孔技术。\n[0004] 负压射孔工艺技术的原理特点是：射孔时采用低密度射孔液或者降低液柱高度，使井底压力适当小于地层压力，有助于清洁射孔射眼，冲刷附在岩石表面的射孔弹金属碎屑，降低压实带损害，形成干净畅通的孔道，同时也可以防止完井液中的微粒渗透到地层，造成伤害。负压的实现一般是调整压井液密度或降低井筒内液面高度。\n[0005] 中国专利申请号为200880012703.9的专利申请公开了一种反应性油气井聚能炸药射孔器衬里，所述衬里包含反应性组合物，所述反应性组合物包含至少两种能发生放热反应的金属，其中所述衬里还包含至少一种其他金属，所述其他金属不能与所述至少两种金属发生放热反应且所述其他金属的存在量高于所述衬里的10％重量。\n[0006] 上述公开的负压射孔工艺技术依然存在以下方面的缺陷：射孔弹射孔后，地层物质受到高温、高压气流冲击，在射孔孔道周围产生一定厚度的压实带，渗透率降低了10％-\n20％。装药量少，峰值压力低，有效压力作用时间短，产生气体作用的空间大，降低了射孔孔道裂缝的延伸和孔道压实带的解堵效果，影响油气井的产能。\n发明内容\n[0007] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供克服上述技术问题的一种分级增压复合射孔装置。\n[0008] 为了解决上述技术问题，本发明所述一种分级增压复合射孔装置的技术方案如下：\n[0009] 一种分级增压复合射孔装置，包括：阻断器、油管、套管、射孔枪、射孔弹、固定环、一级增压药盒、二级增压药饼、三级增压环形火药点火器、三级增压环形火药装置、导爆索、弹架，所述一级增压药盒设置在射孔弹前端同轴径向，所述阻断器设置在油管外径上， 所述阻断器及油管内置于套管中，所述阻断器原始状态与套管间留有间隙，所述二级增压药饼设置在射孔弹之间，所述三级增压环形火药装置通过固定环固定于射孔枪外部，所述导爆索连接弹架。\n[0010] 进一步地，所述一级增压药盒是外径φ60mm、高20mm的圆柱形锌铝合金壳体，壳体内分层次装有多组份火药。\n[0011] 进一步地，所述阻断器由双唇形高弹性橡胶内衬钢骨架构成。\n[0012] 进一步地，所述阻断器与套管留有3mm-5mm间隙。\n[0013] 进一步地，所述二级增压药饼为圆形药饼，内装火药质量为25g。\n[0014] 本发明有益效果在于：\n[0015] 1、能够实现装药量大、分级燃烧、持续增压、有效压力作用时间长，提高射孔孔道周围油气层的渗透率，从而提高油气井产能。\n[0016] 2、具有在有效的密闭空间内持续提供有效作用压力和有效作用时间的功能，从而使射孔孔道以裂缝形式延伸扩展，破坏压实带，清洗孔道。\n[0017] 3、将一级增压药盒与射孔弹同轴径向安装；二级增压药饼、三级增压环形火药的分级燃烧加压；阻断装置对气体的密封阻断，延长了高能气体对射孔孔道的作用时间，增大了高能气体对射孔孔道的作用力。\n附图说明\n[0018] 图1所示为一种分级增压复合射孔装置示意图。\n[0019] 图2所示为本发明阻断器结构示意图。\n[0020] 图3所示为本发明一级增压药盒结构示意图。\n[0021] 图4所示为本发明二级增压药饼结构示意图。\n[0022] 图5所示为本发明三级增压环形火药装置结构示意图。\n[0023] 标记如下：1-阻断器、2-油管、3-套管、4-射孔枪、5-弹架、6-射孔弹、7-三级增压环形火药装置、8-固定环、9-一级增压药盒、10-三级增压环形火药点火器、11-二级增压药饼、\n12-导爆索。\n具体实施方式\n[0024] 以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。\n[0025] 所述一种分级增压复合射孔装置，包括：阻断器1、油管2、套管3、射孔枪4、射孔弹\n6、固定环8、一级增压药盒9、二级增压药饼11、三级增压环形火药点火器10、三级增压环形火药装置7、导爆索12、弹架5，所述一级增压药盒9设置在射孔弹6前端同轴径向，所述阻断器1设置在油管2外径上，所述阻断器1及油管2内置于套管中，所述阻断器1原始状态与套管\n3间留有间隙，所述二级增压药饼11设置在射孔弹6之间、所述三级增压环形火药装置7通过固定环8固定于射孔枪4外部、所述导爆索12连接弹架5。\n[0026] 如图1和图2所示，所述阻断器1能随油管2在套管3内上下移动，射孔弹6射孔后所产生高压气体上冲时，压力作用在阻断器1，当压力大于30MPa时，阻断器1被气体挤压产生弹性变形，与套管3内壁、油管2外壁紧密接触，起到密封作用，阻断高压气体的外泄，使高压气体在密闭的有限空间内做功，气体能量绝大部分作用于射孔孔道，从而延长高压气体的有效做功的时间，提高高压气体的利用率。当射孔作业结束后，套管3内的压力逐渐降低，当压力低于30MPa时，被气体挤压变形的阻断器会在自身弹性下，恢复原始状态，解除密封。\n[0027] 如图1和图3所示，所述一级增压药盒9是外径φ60mm、高20mm的圆柱形锌铝合金壳体，壳体内分层次装有多组份火药(图中未示)。所述多组份火药由点火药(图中未示)、推进剂(图中未示)、支撑剂组成(图中未示)。为了有利于推进剂、支撑剂能够更多的进入射孔孔道(图中未示)，达到持续的有效作用力及有效作用时间，对推进剂及支撑剂的密度、粒度、强度、点火时间及燃烧时间进行了分别的适应性设计。射孔弹6形成的聚能射流在套管3和油层2形成射孔孔道的同时，点燃一级增压药盒9内层的推进剂，高速产生大量的爆燃气体，对射孔孔道进行冲刷和压裂，支撑剂随射流进入孔道裂缝，对孔道裂缝进行支撑。一级增压药盒9燃烧时的气体压力峰值为60-65MPa,有效压力作用时间为8-12ms，燃速为2.2mm/s。\n[0028] 所述阻断器1由双唇形高弹性橡胶内衬钢骨架构成。所述阻断器1能够保证套管3内压力瞬间升高起到密封阻断作用，使套管3内压力不外泄，在密闭的空间内做功。从而延长高压气体的有效做功的时间，使气体能量绝大部分作用于射孔孔道，提高高压气体的利用率。\n[0029] 所述阻断器1与套管3留有3mm-5mm间隙。\n[0030] 所述二级增压药饼11为圆形药饼，内装火药质量为25g。所述二级增压药饼11是利用射孔弹6爆轰、射流形成过程与复合推进剂爆燃形成高压存在的时间差，射孔后一级增压药盒9首先形成高峰值，二级增压药饼11形成持续有效的作用压力和时间，使射孔孔道以裂缝的形式进一步延伸扩展，起到扩孔、造缝、破坏压实带的作用。\n[0031] 所述三级增压环形火药点火器10是利用射孔弹6爆轰、射流形成过程与二级增压药饼11爆燃形成高压存在的时间差，射孔后三级增压环形火药装置7产生的高压气体对射孔形成的高峰值，持续保持有效的作用压力和作用时间，更进一步激发孔道裂纹、破坏压实带、清洗孔道，提高油气层导流能力。\n[0032] 采用油管2输送射孔方式将连接完好的分级增压复合射孔装置输送到油气层段，起爆后套管3内压力达20MPa时阻断器自动密封，射孔压裂完成后套管内压力降低到20MPa以下时阻断器自动解封，完成射孔压裂作业。\n[0033] 如图1和图4所示，二级增压药饼11装在射孔弹6之间，是利用射孔弹6爆轰将其点燃，其燃烧时间与燃烧速度比一级增压药盒9的略迟，与一级增压药盒9爆燃形成高压存在时间差，射孔后一级增压药盒9首先形成高峰值，二级增压药饼11随之产生的压力延长一级增压药盒9的压力峰值的持续时间，使射孔孔道以裂缝的形式进一步延伸扩展，破坏压实带。二级增压药饼11为圆形药饼，装药质量为25g,燃烧时气体压力达65-70MPa，有效压力作用时间为10-14ms，燃速为4mm/s。\n[0034] 如图1和图5所示，三级增压环形火药装置7为环形状火药，通过固定环8固定于射孔枪4外部的设计位置，利用射孔弹6的射流将其点燃，射孔弹射流首先点燃三级增压环形火药装置7中的三级增压环形火药点火器10，点火剂延时点燃其它火药，其它火药燃烧时间与燃烧速度比二级增压药饼9的略迟，与二级增压药饼11爆燃形成高压存在着时间差，三级增压环形火药装置7所产生气体的压力将继续维持射孔后二级增压药饼11形成峰值压力作用时间。使射孔孔道以裂缝的形式进一步延伸扩展，更有效地破坏压实带。三级增压环形火药装置7的装药质量为3-5Kg,其视油气井的技术状况而定。燃烧时气体压力达65-75MPa，有效压力作用时间为110-120ms，燃速为6.5mm/s。三级增压环形火药装置7具有地面不易燃烧，只能在井下一定的环境压力下燃烧的性能特点。\n[0035] 本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的权利要求记载的保护范围。