專利名稱：高效復合射孔裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高效復合射孔裝置，即將射孔和壓裂兩項作業結合在一起的多功能完井裝置，具體地說是通過炸藥爆炸驅動金屬別流穿透套管、水泥層，并在周圍的油層中打出足夠深的孔道，然后再利用炸藥爆轟以及含能材料燃燒產生的高壓將含能材料推進這個孔道，并使其在孔道中發生爆燃(或爆轟)，以便在油層中造成更多更深的裂紋的完井裝置。
在石油勘探和采油時，如
圖1所示要對油田先進行鉆井及下套管，再把套管與地層之間用水泥加固，然后把裝有射孔器的射孔槍下入套管內適當深度，起爆射孔器，使其在套管和油層間打出一個通道。然而，由于含油結構的差異，滲透能力不同，射孔之后通常不能立刻產油，或者不能得到滿意的產量。因此還要進行圖2所示的壓裂。即將含有壓裂砂的壓裂液注入套管中，封閉井口，用壓裂車給封閉在套管中的液體加壓至600個大氣壓甚至更高，這個壓力通過壓裂液作用在孔道周圍的油層上，使其產生新的更深的裂紋。裂紋壓開之后，壓裂砂隨著壓裂液進入油層裂縫中，并留在那里，使之成為永久的裂紋。這樣處理后的油井一般可在3-5年內保持穩定高產。目前的問題是壓裂作業不僅工程浩瀚，耗資巨大，而且在條件惡劣的環境如沙漠，海洋及交通不便的山區根本無法實現。
本實用新型之目的是針對上述問題，提供一種具備射孔和壓裂兩種功能的完井裝置，使射孔和壓裂兩項作業一次完成。這不僅節省一半以上的人力、物力和資金，而且不受環境限制，在任何場合中都可以實現。
本實用新型的目的是這樣實現的，一種完井裝置，特別是一種將射孔和壓裂兩項作業結合在一起多功能完井裝置，它包括普通的石油射孔器和具有壓裂功能的后效作用部分，其結構特點是在普通射孔器的前方置有后效作用部分，后者包括能在瞬間產生大量高溫高壓氣體的主含能材料，用于將主含能材料推到孔道中的側向驅動含能材料，以及盛裝它們的前倉。
前倉底部留有供射流、炸藥爆轟產物及含能材料通過的圓孔，內表面為易于含能材料噴出的流線或折線型表面。前倉為金屬、粉未冶金或其它耐溫材料制成。
主含能材料可以是火藥、炸藥、推進劑以及它們的混合物，為低密度環形塊狀結構，內表面留有可以讓射流及炸藥爆轟產物通過的圓孔，外表面為流線或折線型旋轉體表面。
在主含能材料的外側加一層側向驅動含能材料，其作用是利用射孔器裝藥產生的沖擊波及裝藥爆轟產物的沖擊引燃側向驅動含能材料，使其發生快速反應，產生一個側向推力，使主含能材料向軸心運動，最后從前倉底部圓孔中噴出。
進入孔道中的主含能材料的點火采用自引燃。自引燃就是利用側向驅動含能材料的沖擊高溫(或在其中加少量敏化劑)，使進入孔道后的主含能材料受沖擊壓縮升溫后自燃。
由于采用了上述方案，本實用新型具有射孔和壓裂兩種功能的完井裝置可通過在射孔器前方充添含能材料來實現普通射孔器引爆后，沖擊波在裝藥中高速傳播，很快到達射孔彈與后效作用部分(即前倉)的邊界，并以7000米/秒的速度進入側向驅動含能材料，同時攜帶部分藥型罩碎片和裝藥的爆轟產物，使側向驅動含能材料在這個沖擊作用下點火。側向驅動含能材料點火后迅速膨脹，導致本完井裝置內部壓力急劇升高，將主含能材料從前倉的孔中擠出，充添在射流打出的孔道內，然后起爆孔道中的含能材料。主含能材料點火后瞬間產生大量氣體，在孔道中產生幾百--上千大氣壓的高壓，這個壓力運大于油層結構的抗拉強度，結果油層被壓開，裂出新的更深的裂縫，為地層中石油的流出提供了通道。這使壓裂工藝大為簡化，費用節省，作用直接，瞬間壓力可為水力壓裂的1-2倍，而且在任何惡劣的環境中都可以實現。
以下結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明。
圖1是石油勘探和采油的油井射孔作業示意圖。
圖2是普通石油射孔器示意圖。
圖3是普通石油射孔器射孔過程示意圖。
圖4是本實用新型具有射和壓裂兩項功能的完井裝置示意圖。
圖5是本實用新型帶增效藥塊的完井裝置示意圖。
圖1所示，在石油采油時，要對油田鉆井后下套管1，再把套管1與地層3之間用水泥層2加固，然后把射孔器5裝入射孔槍4內，下插入套管1內適當深度。如圖2所示，使裝有炸藥502的射孔器5在槍內引爆，并在套管1和油層3之間射孔。射孔過程如圖3所示，藥型罩503被壓垮，形成金屬射流，穿過射孔槍4、套管1、水泥層2，一直深入到油層3中。
圖4是本實用新型實施例，其特點是主含能材料602置于射孔器5前方的中部，主含能材料602外部充添一薄層側向驅動含能材料603，側向驅動含能材料603外部罩有前倉601。主含能材料602和側向驅動含能材料603都是軸對稱地放置，并且和前倉601同軸。前倉601為軸對稱旋轉體，內表面為流線或折線型表面，前方中心留一圓孔。主含能材料602可以是火藥、炸藥、推進劑以及它們的混合物，為低密度的環狀結構，內表面留有圓孔，外表面為流線或折線旋轉體表面。側向驅動含能材料603是燃速高于主含能材料602的增面燃燒發射藥，為塊狀環形結構的軸對稱旋轉體。當射孔器5引爆后，沖擊波以7000米/秒的速度穿越射孔器5和側向驅動含能材料603的邊界，進入側向驅動含能材料603，并帶有部分藥型罩503的碎片和裝藥502的爆轟產物，使側向驅動含能材料603在這個沖擊作用下點火。側向驅動含能材料603點火反應后，迅速膨脹，產生巨大壓力，推動主含能材料602向軸心運動，最后主含能材料602從前倉601底部的圓孔中噴出。
圖5是本實用新型的實施例二，其特點是在具有射孔和壓裂兩種功能的完井裝置兩側加上增效藥塊701，增效藥塊701為圓柱形塊狀結構，增效藥塊701外罩有藥盒702。增效藥塊701由火藥、推進劑或它們的混和物組成。當射孔器5引爆后，沖擊波以8000米/秒的速度穿越射孔器5的邊緣，進入前倉601和側向驅動含能材料603，并帶有部分藥型罩503的碎片和裝藥502的爆轟產物，使側向驅動含能材料603在這個沖擊作用下點火。側向驅動含能材料603點火反應后，迅速膨脹產生巨大壓力，推動主含能材料602向軸心運動，最后主含能材料602從前倉601底部的圓孔中噴出，進入射流打出的孔道。與此同時，射孔器5的點火以及裝藥502的爆轟，將裝在其兩側的增效藥盒702和增效藥塊701撕裂并點燃。增效藥塊701的點火燃燒，增加了槍內的壓力和能量，使原有的孔道擴展和延伸。加上增效藥塊701是為了增加后效作用，罩上增效藥盒702是為了讓增效藥塊701延時起爆。
權利要求1.本實用新型涉及一種高效復合射孔裝置，特別是一種將射孔和壓裂作業結合在一起的多功能高效復合射孔裝置，它包括普通射孔器(5)和后效作用部分(6)，后效作用部分(6)由前倉(601)和裝添在前倉(601)中的主含能材料(602)以及側向驅動含能材料(603)組成，其特征是后效作用部分(6)置于射孔器(5)的前方，含能材料(602)充添在前倉(601)的中心位置，主含能材料(602)外側充添側向驅動含能材料(603)，前倉(601)前方中心留一圓孔。
2.根據權利要求1所述的高效復合射孔裝置，其特征是前倉(601)為軸對稱旋轉體，內表面為流線或折線型表面。
3.根據權利要求1所述的高效復合射孔裝置，其特征是含能材料(602)可以是耐熱火藥、炸藥、推進劑及它們的混合物，為低密度的環形結構，內表面留有圓孔，外表面為流線或折線型旋轉體表面。
4.根據權利要求1所述的高效復合射孔裝置，其特征是在普通射孔器(5)和后效作用部分(6)兩側裝有增效藥塊(701)，增效藥塊(701)外面罩有藥盒(702)，增效藥塊(701)為圓柱形塊狀結構，由火藥、推進劑或它們的混合物組成。
專利摘要一種具有射孔和壓裂兩種功能的完井裝置,它包括普通射孔器和裝有含能材料的后效作用部分,其特點是將能在瞬間產生大量高溫高壓氣體的主含能材料置于射孔器的前方中部,利用裝置內含能材料反應產生的高壓將其推入射流打出的孔道中,并在孔道中點火反應,產生高壓將油層壓開,使其產生新的更深的裂縫。本實用新型可以大幅度地節省資金,減少工作量,并且使壓裂作業在任意惡劣的環境中都可以實現。
文檔編號E21B43/11GK2410417SQ0020017
公開日2000年12月13日 申請日期2000年1月7日 優先權日2000年1月7日
發明者史慧生 申請人:史慧生