專利名稱：增效射孔器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及射穿套管和地下巖層溝通裝置，主要用于油氣井開發(fā)中提高射孔穿深效果的增效射孔器，該射孔器由射孔彈和導(dǎo)爆索等組成。
在油氣井射孔完井工藝中，除射孔的孔徑、孔密、相位和孔道的質(zhì)量等對(duì)完井效率產(chǎn)生一定影響之外，射孔彈穿透巖層的深度則起著關(guān)鍵的作用。因此，進(jìn)行多方面的研究來提高射孔彈的穿深已經(jīng)引起人們的重視。有些研究人員從增大炸藥裝藥量來提高射孔深度，但由于受槍管和套管尺寸的限制，裝藥量無法隨意增大。靠調(diào)整彈的其它參數(shù)，提高穿深的程度卻很有限。實(shí)踐表明，在限定的施工條件下，單靠炸藥的聚能射孔作用去實(shí)現(xiàn)射孔深度的成倍增長(zhǎng)是不可能的。如國(guó)內(nèi)用的89型射孔彈，經(jīng)幾年的研究改進(jìn)，對(duì)水泥靶的穿深才由原來的300mm左右提高到400mm。
美國(guó)專利4391337(1983)曾報(bào)道了一種“用于油氣井生產(chǎn)的高速射流和推進(jìn)劑壓裂裝置”，該裝置是把數(shù)枚射孔彈和推進(jìn)劑裝藥置于同一個(gè)鋼筒中，目的是把射孔和壓裂兩個(gè)步驟并為一次完成，使推進(jìn)劑的能量釋放達(dá)到最大，增加壓裂效果，提高油氣產(chǎn)量。但是，由于該裝置采用的是扇形裝藥結(jié)構(gòu)，推進(jìn)劑產(chǎn)生的氣體匯集到圓筒側(cè)壁后才進(jìn)入射孔孔眼，因此對(duì)射孔的深度影響較小，其原因是聚能射流射孔和推進(jìn)劑燃燒產(chǎn)生的高壓氣體不能同步、同軸向作用。
本實(shí)用新型的目的是為了克服背景技術(shù)的局限性，而設(shè)計(jì)一種炸藥聚能射孔和火藥壓力脈沖同步起動(dòng)，同軸向作用，使射孔深度比普通射孔彈成倍提高的增效射孔器。
本實(shí)用新型的構(gòu)思為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，這就要求聚能射孔的炸藥和產(chǎn)生壓力脈沖的火藥同步引爆引燃，聚能射流與壓力脈沖同軸向作用才能實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)同步引燃、同軸向作用的技術(shù)方案兩個(gè)難題其一是使射孔炸藥和產(chǎn)生壓力脈沖的火藥同時(shí)引爆引燃，并且使炸藥射孔的方向與火藥壓力脈沖方向脈沖方向作用在同一軸線上。解決這個(gè)問題的技術(shù)方案，就是把射孔炸藥和產(chǎn)生壓力脈沖的火藥裝在同一殼體中，在殼體的中心軸線上裝入一個(gè)引爆引燃部件，這個(gè)部件可使炸藥和火藥沿殼體的軸線同時(shí)引爆引燃。由于炸藥的反應(yīng)速度與火藥的反應(yīng)速度有數(shù)量級(jí)的快慢差別，炸藥裝藥先對(duì)巖層射出孔道，火藥燃燒形成的高壓脈沖緊隨其后沿射孔孔道加載，兩種能量的緊密結(jié)合增加聚能射孔的穿深效果；其二是炸藥、火藥置于同一殼體同時(shí)引爆引燃時(shí)火藥易產(chǎn)生不需要的爆轟。解決這個(gè)問題的技術(shù)方案，選取適當(dāng)品種的火藥，利用惰性材料對(duì)它粘結(jié)鈍感。降低火藥對(duì)炸藥爆轟的敏感性，改善燃燒性能，確保該火藥在應(yīng)用中只能燃燒而不能爆轟。
本實(shí)用新型由射孔彈5－7、導(dǎo)爆索1、引燃套3、改性火藥4、筒體2和筒蓋8組成。
射孔彈5－7由彈殼5、炸藥6、藥形罩7構(gòu)成。
彈殼5用45＃鋼制成，彈殼起爆端鉆Φ6mm圓孔，用于穿引導(dǎo)爆索。
炸藥6用R852炸藥或耐高溫炸藥壓裝成聚能裝藥，其用量15－34g。
藥形罩7用銅粉壓制、燒結(jié)制成粉末罩。
導(dǎo)爆索1用Φ6mm鉛皮導(dǎo)爆索，導(dǎo)爆索穿過射孔彈的起爆端，其兩頭穿入筒體上下兩端的中心孔，使增效射孔器之間連接時(shí)導(dǎo)爆索互相銜接。
引燃套3用無機(jī)氧化劑硝酸鋇和天然橡膠制成管狀，套在與改性火藥接觸的導(dǎo)爆索上。引燃套中氧化劑與天然橡膠的組成比例為7525。
改性火藥4由單基火藥(4／7)和丙烯酸酯共聚物構(gòu)成，其比為8317，其用量140－300g。
筒體2和筒蓋8，都是由酚醛塑料制成。筒體底部和筒蓋中心都有Φ6mm中心孔，用于穿引導(dǎo)爆索。筒體中間部位有射孔彈射孔方向標(biāo)志9。筒體下端有小于筒體外徑的插頭，上端有大于內(nèi)徑的卡口，用于多枚增效射孔器的連接。筒體外徑Φ50－80mm，長(zhǎng)80－100mm。
本實(shí)用新型的裝配射孔彈起爆端圓孔中穿入導(dǎo)爆索，將引燃套套在導(dǎo)爆索兩端；將裝好導(dǎo)爆索、引燃套的射孔彈按筒體射孔方向標(biāo)志裝入筒中，下端的導(dǎo)爆索插入筒體下部中心孔中。稱取一定量的改性火藥裝入筒體，蓋上筒蓋，上端的導(dǎo)爆索從筒蓋的中心孔中引出。
本實(shí)用新型的最佳結(jié)構(gòu)筒體外徑Φ66mm、長(zhǎng)100mm，射孔彈炸藥量23g，改性火藥裝藥量200g。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)如下1、與常規(guī)射孔彈相比，射孔穿透深度提高2～3倍。
2、炸藥聚能射孔與改性火藥高壓脈沖后效作用緊密配合，增加了井眼與巖層溝通的距離和面積。
3、改性火藥的高壓脈沖緊隨聚能射流進(jìn)入射孔孔道，清洗了射孔孔道并破除了孔道周圍形成的壓實(shí)帶，改善了油氣的滲流條件。
4、應(yīng)用時(shí)不污染油層，不損壞套管。對(duì)油氣顯示較好的井，一次完井施工可射穿油井外部污染帶，達(dá)到工業(yè)流油標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用于探井時(shí)，不需再采用其它工藝即可對(duì)儲(chǔ)層給予真實(shí)的評(píng)價(jià)。
5、省去射孔槍中的彈架，多枚增效射孔器組合方便，射孔孔密，相位可調(diào)。
本實(shí)用新型
如下附圖1是增效射孔器的剖面圖；附圖2是增效射孔器的正視圖；附圖3是一種增效射孔器裝槍施工安裝圖。
附圖1中射孔彈由彈殼5內(nèi)裝炸藥6和藥形罩7組成射孔彈，導(dǎo)爆索1，穿過彈殼5起爆端的孔，兩端套有引燃套3，穿有導(dǎo)爆索的射孔彈裝于筒體2內(nèi)，射孔彈射孔方向與筒體軸線呈90℃，套有引燃套3的導(dǎo)爆索周圍裝填改性火藥4，筒體的口部裝有保證導(dǎo)爆索處于軸心位置的筒蓋8。導(dǎo)爆索的兩端分別在筒體底部中心孔和筒蓋中心孔切平。
附圖2中的射孔方向標(biāo)志9，用來表明增效射孔器裝槍時(shí)射孔的相位。
附圖3說明增效射孔器裝槍施工時(shí)的連接關(guān)系，槍管口帶有密封孔14，槍管上端裝有與電纜10連接的點(diǎn)火接頭11，點(diǎn)火接頭內(nèi)裝有起爆導(dǎo)爆索的雷管12，槍管內(nèi)裝有多枚連接一起的增效射孔器，射孔器的方向?qū)φ芊饪?4，槍管底部裝有導(dǎo)向頭15。
實(shí)施例1參照附圖1、2實(shí)施。
1.1筒體2和筒蓋8的制造根據(jù)筒體2的尺寸外徑φ66mm，內(nèi)徑φ60mm長(zhǎng)100mm，筒體底部中心有φ6mm孔，內(nèi)部上端有供連接用的φ64mm，長(zhǎng)8mm卡口，外部下端有供連接用的φ64mm長(zhǎng)5mm插頭，設(shè)計(jì)加工塑料成型模具。將酚醛塑料原料計(jì)量加入模具中，在帶加熱板的壓機(jī)上升溫加壓模塑成型，冷卻后脫模即制成筒體。根據(jù)筒蓋8的尺寸φ64mm，厚3mm，中心有φ6mm孔，設(shè)計(jì)加工模具，加工方法與筒體相同。
1.2 射孔彈5－7的制造按89型射孔彈尺寸制造，彈殼5用45＃鋼制成，藥形罩7用銅粉壓制燒結(jié)制成，炸藥6用R852炸藥壓入彈殼成聚能裝藥。
1.3改性火藥4的制造把單基火藥(4／7)加入丙烯酸酯共聚物(分子量40－50萬)的溶液中，組成比為8317，經(jīng)攪拌、混合、涼干等工序制成。
1.4引燃套3的制造把氧化劑硝酸鋇與天然橡膠溶液混合粘結(jié)，組成比為7525，按混合炸藥制造工藝，制造成外徑φ14mm，內(nèi)徑φ6mm的管狀。
1.5增效射孔器的裝配首先把φ6mm導(dǎo)爆索穿入89型射孔彈5－7起爆端φ6mm孔中，導(dǎo)爆索1兩端套上引燃套3；按筒體2外面射孔方向標(biāo)志9位置把射孔彈5－7，導(dǎo)爆索1引燃套3一齊裝入筒體2，導(dǎo)爆索1的下端插進(jìn)筒體2底部φ6mm孔中。然后稱取改性火藥4200g裝入筒體2，將改性火藥4從筒體2口部壓平后，將筒蓋8的中心孔穿進(jìn)導(dǎo)爆索1的上端蓋在筒體2的口部，導(dǎo)爆索1兩端分別在筒體2底部中心孔和筒蓋8中心孔切平。使用時(shí)，將一枚增效射孔器插頭插進(jìn)另一枚增效射孔器的卡口，用尼龍膠帶固定?？砂瓷淇讟尩某叽缃M合成所需的長(zhǎng)度，裝入外徑φ89mm的槍管13中，槍管上部有與電纜10連的點(diǎn)火接火11，點(diǎn)火接頭內(nèi)有起爆導(dǎo)爆索的雷管12，導(dǎo)爆索與增效射孔器相接，槍管帶有密封孔14，槍管下端接導(dǎo)向頭15，適用于內(nèi)徑φ124mm套管的油氣井射孔完井施工。電纜吊放或油管傳輸(換撞擊點(diǎn)火器)兩種工藝均可采用。地面按AP1－RP－43檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，制備高1.1m，外徑φ3m，中心裝外徑φ139.7mm套管的環(huán)形水泥靶。將4枚90°右螺旋組裝的增效射孔器裝槍放入靶內(nèi)套管中，套管兩端口部裝絲扣連接的密封帽，射孔后對(duì)水泥靶的穿透深度可達(dá)1500mm，是現(xiàn)有射孔彈穿透深度的3倍以上。
2制造、裝配、使用方法和實(shí)施例1相同，不同的是筒體外徑φ80mm，內(nèi)徑φ74mm，長(zhǎng)100mm，射孔彈規(guī)格尺寸按127型制造，炸藥裝藥量34g，改性火藥裝藥量300g。使用時(shí)裝外徑φ127mm射孔槍，用于內(nèi)徑φ178mm以上的油氣井射孔施工。對(duì)符合AP1－RP－43標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)形水泥靶穿透深度可達(dá)2000mm，比現(xiàn)有的射孔彈穿透深度提高2倍以上。
3制造、裝配、使用方法和實(shí)施例1相同，不同的是筒體外徑φ50mm，內(nèi)徑Φ44mm，長(zhǎng)80mm，射孔彈按73型規(guī)格尺寸制造，炸藥裝藥量15g，改性火藥裝藥量140g。使用時(shí)裝外徑φ73mm射孔槍，射孔孔密12孔／m?？捎糜趦?nèi)徑Φ102mm以上套管的油氣井射孔完井施工。地面試驗(yàn)，對(duì)符合AP1－RP－43標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)形水泥靶的射孔穿透深度可達(dá)1200mm。是現(xiàn)有73型射孔彈穿透深度的3倍以上。
權(quán)利要求1.一種增效射孔器，由射孔彈(5-7)和導(dǎo)爆索(1)組成，其特征在于射孔彈和導(dǎo)彈爆索裝入簡(jiǎn)體(2)內(nèi)，導(dǎo)爆索兩端套上引燃套(3)，導(dǎo)爆索的一端插入筒體(2)底部中心孔，裝入改性火藥(4)，蓋上筒蓋(8)，并從筒蓋中心孔中引出導(dǎo)爆索另一端；筒體外徑Φ50-80mm，長(zhǎng)80-100mm，炸藥(6)裝藥量15-34g，改性火藥(4)裝藥量140-300g，炸藥(6)裝入彈殼(5)內(nèi)，藥形罩(7)置于彈殼(5)口部，穿過導(dǎo)爆索(1)裝入筒體(2)內(nèi)，射孔方向與筒體軸線呈90°，改性火藥(4)填滿筒體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的射孔器，其特征在于最佳結(jié)構(gòu)筒體外徑Φ66mm、長(zhǎng)100mm、炸藥裝藥量23g、改性火藥裝藥量200g。
專利摘要本實(shí)用新型是一種增效射孔器，由殼體、射孔彈、導(dǎo)爆索、引燃套、改性火藥組成，是為了解決目前油氣井射孔濃度不能適應(yīng)勘探開發(fā)要求的問題。解決問題的辦法，把置于同一殼體中的聚能射孔炸藥和產(chǎn)生壓力脈沖的改性火藥同步引爆引燃、聚能射流與壓力脈沖同軸向作用，使射孔穿透深度提高2-3倍，為提高油氣井的射孔水平開辟了新的途徑。本實(shí)用新型還可用于地?zé)岷偷叵滤拈_發(fā)。
文檔編號(hào)E21B43/116GK2188649SQ9324684
公開日1995年2月1日 申請(qǐng)日期1993年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月9日
發(fā)明者劉軍, 李桂寶, 臧濤成, 姬秀清 申請(qǐng)人:西安近代化學(xué)研究所