无枪身复合射孔装置

申请号 CN200510096030.8 申请日 2005-09-15 公开(公告)号 CN100491692C 公开(公告)日 2009-05-27
申请人 广意协力石油技术开发(北京)有限公司; 发明人 张国桉; 周志华;
摘要 本 发明 属于石油开采技术领域,具体地说是一种可用于过油管施工的无枪身复合射孔装置。包括点火头、导爆索和射孔部分,该射孔部分由多个 串联 在一起的射孔单元组成,每个射孔单元具有一个弹架和一个射孔弹,各射孔弹与导爆索相连,所说的弹架由脆性金属材料制成,在该弹架的外周装有与弹架外表吻合的火药柱。施工时通电起爆电 雷管 并引爆导爆索,导爆索继而引爆射孔弹完成射孔,导爆索和射孔弹的爆炸能点燃火药柱,使燃气在较短的时间内达到峰值压 力 ,获得良好的射孔、延缝效果,而弹架在射孔中可被充分 破碎 ,不会给井内造成后期危害。
权利要求

1、一种无枪身复合射孔装置,包括点火头(5)、导爆索(14)和射孔部 分,该射孔部分包括弹架和装在弹架上的射孔弹,各射孔弹与导爆索(14) 相连,其特征是所说的射孔部分由多个串联在一起的射孔单元(9)组成,每 个射孔单元(9)具有一个弹架(12)和一个射孔弹(11),所说的弹架(12) 由脆性金属材料制成,在该弹架(12)的外周装有与弹架外表吻合的火药柱 (13),该火药柱(13)的外径即为射孔部分的外径。
2、如权利要求1所述的射孔装置,其特征是所说的弹架(12)采用粉末 冶金烧结件。
3、如权利要求1所述的射孔装置,其特征是所说的弹架(12)采用脆性 金属铸件。
4、如权利要求1或2或3所述的射孔装置,其特征是所说的各射孔单元 (9)的弹架(12)上端中央延伸出一个定位柱(16),在弹架的下端设有与 该定位柱相匹配的定位凹槽(18)。
5、如权利要求4所述的射孔装置,其特征是所说的定位柱(16)是正等 边棱柱。
6、如权利要求4所述的射孔装置,其特征是所说的各射孔单元(9)之 间通过销钉(20)连接。
7、如权利要求2或3所说的射孔装置,其特征是在火药柱(13)上设有 导爆索(14)的敷设槽。
8、如权利要求6所述的射孔装置,其特征是在火药柱(13)上设有导爆 索(14)的敷设槽。

说明书全文

技术领域

发明涉及石油开采技术领域,特别是一种适用于过油管施工的无枪身 复合射孔装置。

背景技术

在石油开采中,对油层进行射孔分为通过套管实施射孔和过油管实施射 孔,过油管射孔是用外径小于油管内径的无枪身射孔器,通过井内的油管下 到预定位置,对有关油层再进行射孔的一种工艺。由于受射孔装置外径尺寸 的限定和油井保护套管的要求,射孔弹的几何尺寸及装药量一般都小于通过 套管施工的射孔器,并且沟通地层的深度也没有套管射孔施工的那样深。过 油管射孔装置一般都具有一个弹架,各射孔弹均安装在这一个弹架上。目前 的过油管射孔装置的弹架主要有两种,一种是采用管加工成的螺旋型弹架, 射孔弹按不同方位装在弹架上,实现多相位射孔,如中国专利CN01212983 所公开的一种多相位弹架就是这种螺旋型弹架;另一种是用钢板制成的板式 弹架,实现一个方向或互成180°方向的射孔,如中国专利CN01212966所公 开的一种过油管射孔器装置就采用了这种金属板式弹架。上述的这两类射孔 器有两点不足之处:一是它们仅具有单纯的射孔功能,如前所述,因其射孔 弹几何尺寸及炸药装药量有限,所以射孔后沟通地层的效果较差,并存在射 孔孔道的压实带污染;二是钢质螺旋式或板式弹架在射孔后,因其不易破碎 或发生扭曲、变形等情况而易卡在井中,给后期的作业工具下井造成阻碍。

发明内容

本发明所要解决的问题是:提供一种过油管无枪身复合射孔装置,本复 合射孔装置可在射孔弹爆炸射孔的基础上,增加火药装药的燃气能量对目的 层实施二次做功,消除射孔压实带污染,并使射孔孔道以裂缝的形式延伸扩 展,增加近井地层沟通半径;并且弹架在射孔时易于破碎,不给井内留下大 的残片以保持井筒的通畅。
解决上述问题的技术方案是:所提供的过油管无枪身复合射孔装置包括 点火头、导爆索和射孔部分,该射孔部分包括弹架和装在弹架上的射孔弹, 各射孔弹与导爆索相连;本发明的特别之处是:所说的射孔部分由多个串联 在一起的射孔单元组成,每个射孔单元具有一个弹架和一个射孔弹,所说的 弹架由脆性金属材料制成,在该弹架的外周装有与弹架外表吻合的火药柱, 该火药柱的外径即为射孔部分的外径。也就是说火药柱是异型火药柱,且无 外壳。过油管射孔作业时,将本射孔装置下到井内预定的位置,通电起爆电 雷管并引爆导爆索,导爆索继而引爆射孔弹完成射孔,射孔弹的爆炸做功还 引燃火药,火药形成的燃气脉冲对岩层冲击加载,使岩层沿各个射孔孔道形 成多条裂纹;同时,在射孔过程中弹架也会被充分破碎,不会形成大的破片 而给井内造成后期危害。
现有技术相比,本射孔装置的单元弹架上装配有无外壳的异型火药柱, 射孔弹爆炸能量点燃火药柱所形成的不规则燃烧,可使燃气快速达到峰值压 ,它既能与射孔弹聚能射孔产生协同作用,使射孔的效果更佳,又能对岩 层冲击加载,消除射孔孔道的压实带污染,并沿各射孔孔道形成多条裂纹, 取得良好的沟通效果。本发明的另一优点是射孔部分由多个射孔单元组成, 各射孔单元可根据需要按一定相位连接组装而成,射孔部分的长度也可以根 据储层厚度进行调节,而且操作简便。
上述的弹架可以采用粉末冶金烧结件,如基、基或粉末冶金材 料;也可采用脆性金属铸件,如铁、铝等金属铸件,但最好采用粉末冶金烧 结件。
上述各射孔单元之间可以通过销钉连接;
上述各射孔单元的弹架上端中央延伸出一个定位柱,在弹架的下端设有 与该定位柱相匹配的定位凹槽,这样可以更加方便的进行各射孔单元间的连 接;
上述所说的定位柱最好是正等边棱柱,其边数由射孔相位确定;
在上述的点火头上设置适当长度和重量的配重管柱,这样可避免施工时 井筒内形成的上举力使电缆上冲或打扭。
附图说明
图1是本发明的整体结构图。
图2是本发明射孔部分的局部结构图。
图3是图2中射孔单元的结构图。

具体实施方式

图1、图2和图3给出了本发明的实施例
如图1所示:本复合射孔装置主要由依次连接的电缆接头1、触点接线接 头2、磁定位器3、配重管柱4、点火头5、弹架接头8、由多个射孔单元9串 联组成的射孔部分和炮尾10组成。点火头5中装有电雷管6,其下端及引出 的导爆索用胶带7密封。射孔部分的第一个射孔单元的上端与弹架接头8连 接,最后一个射孔单元的下端与炮尾10连接。
如图2、图3所示:射孔部分的各射孔单元9根据要求按一定的相位和孔 密连接在一起。每个射孔单元9由一个带卡弹槽的弹架12、装配在该弹架卡 弹槽内的一个射孔弹11和火药柱13组成,其中弹架12采用铝基粉末冶金材 料,火药柱13包围在弹架12的外面,并设置有射孔弹的预留孔19,以便安 装射孔弹,火药柱13可用单基火药、双基火药或复合火药制作。为了使导爆 索14不凸出在外,在火药柱13上还设置有导爆索14的敷设槽,导爆索14 沿此敷设槽装配,导爆索与射孔弹之间用固定卡15相连。
各射孔单元之间的连接方式是:通过销钉将各单元弹架连接在一起。本实 例中每个射孔单元9的弹架12上端中央延伸出一个定位柱16,定位柱的上部 为正八棱柱,定位柱上还设有销钉孔17;射孔单元9的弹架12下端设有相对 应的定位凹槽18。连接时,一个射孔单元的定位柱16插入另一个相邻的射孔 单元的定位凹槽18中,然后用销钉20将两者连接在一起。
本实例的射孔部分按每米16个射孔单元的孔密、45°右旋的相位进行组 装,射孔装置的最大外径≤54mm。本射孔装置用电缆下到井内预定的位置后, 通电起爆电雷管6并引爆导爆索14,导爆索依次引爆各射孔弹11,射孔弹引 燃火药;由火药产生的燃气脉冲对岩层冲击加载,使岩层沿各个射孔孔道形 成多条裂纹。在射孔及高能燃气的作用过程中,大于2000℃的高温、大约 100MPa的压力还可破解射孔压实带,解除原渗流缝隙中的堵塞杂质,增大近 井地层的渗流速率,提高油气井的产能。
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