專利名稱：多脈沖多級控制壓裂裝置的制作方法
技術領域：
涉及領域一種用于石油開采增產的新技術——多脈沖多級控制壓裂裝置。
背景技術：
以火藥推進劑技術為主要手段的各種油氣田增產技術早在上世紀四十年代就開始研究，到七十年代，在大量試驗和理論研究的基礎上，高能氣體壓裂技術逐漸發展起來。從目前高能氣體壓裂技術應用來看，研究和應用成果主要有有殼氣體發生器、無殼氣體發生器、以及與射孔、水力壓裂、酸化壓裂等復合技術等，其結構特點分別是有殼氣體發生器帶有金屬外殼，壓裂藥裝填在金屬內，通過徑向或軸向泄氣，其優點是壓裂藥燃燒充分，起壓快速，缺點是技術結構復雜，密封環節多，可靠性差，裝藥量有限；無殼氣體發生器，其特點是中心點火，同時燃燒，裝藥量大，壓力大，針對深井，中深井使用效果明顯。其共同不足是，對地層作用時間短，無殼氣體發生器雖然裝藥量較大，但由于受到套管強度的限制，其裝藥量要有所控制，其對地層只限一次作用，僅產生一個峰值壓力，有效能量利用率較低。
本實用新型的目的在于提供一種采用不同種類、不同燃速的藥型，不同的裝藥結構和控制引燃方式，組合匹配，形成多級可控制裝藥結構，產生的高溫高壓氣體能量有序釋放，對地層實施多次連續高壓脈沖波沖擊壓裂地層，促使地層產生和形成多條較長的徑向垂直裂縫體系，有效提高和改善地層滲透導流能力，擴大有效采油半徑，達到提高油井產量的多脈沖多級控制壓裂裝置，
本實用新型是這樣實現的，包括撞擊(壓力)點火引燃器1、壓裂藥2、金屬泄氣管3、輔助點火藥4、引燃連接體5、外包型壓裂藥6、承載傳火管7、輔助點火器8、防護隔熱層9、轉換引燃器10、傳火連接管11、無殼壓裂藥12、輔助點火藥13、引鞋尾堵14、中心承載外燃式泄氣部件III上部通過引燃連接體5和有殼內燃泄氣部件II連接，中心承載外燃式泄氣部件III下部通過引燃部件10、傳火連接管11與無殼全燃式泄氣部件IV連接，壓裂藥2內有輔助點火藥4，壓裂藥2外有金屬泄氣管3，外包型壓裂藥6內有承載傳火管7，承載傳火管7內有輔助點火器8，外包型壓裂藥6的外部有防護隔熱層9，轉換引燃器10與傳火連接管11連接，無殼壓裂藥12內有輔助點火藥13，無殼壓裂藥12外有防護隔熱層9，在裝置的底部有引鞋尾堵14。
本實用新型還采用如下技術方案有殼內燃泄氣部件II由壓裂藥2、金屬泄氣管3、輔助點火藥4組成，中心承載外燃式泄氣部件III由外包型壓裂藥6、承載傳火管7、引燃點火器8、防護隔熱層9組成，無殼全燃式泄氣部件IV由無殼壓裂藥12、輔助點火藥13、防護隔熱層9、引鞋尾堵14組成。
有殼內燃泄氣部件II、中心承載外燃式泄氣部件III、無殼全燃式泄氣部件IV各部分可以一級以上的連接。
該技術的優點是總裝藥量大，多級分級控制連續釋放，能形成多個高壓脈沖壓力，對地層實施多次連續壓裂，能連續快速的促使地層裂縫的延伸與拓展，對地層壓裂作用時間較一般的高能氣體壓裂裝置提高3~5倍，有效提高了能量的利用率，由于壓力分級連續控制釋放，雖然總裝藥加大，但不會對套管造成傷害，大大提高了對地層的作用效果。
附圖為本實用新型的結構示意圖。
具體實施例結合附圖對本實用新型作進一步描述。
如附圖所示，本實用新型主要由四部分組成I、撞擊(壓力)引燃器，II、有殼內燃泄氣部件；III、中心承載爆燃式泄氣部件；IV、無殼全燃式泄氣部件部件。整裝結構主要由撞擊(壓力)點火引燃器1、壓裂藥2、金屬泄氣管3、輔助點火藥4、引燃連接體5、外包型壓裂藥6、承載傳火管7、引燃點火器8、防護隔熱層9、轉換引燃裝置10、傳火連接管11、無殼壓裂藥12、輔助點火藥13、引鞋尾堵14組成。在現場作業時，其控制引燃系統可采用正向引燃和反向引燃兩種方式，其作用原理(以正向引燃方式敘述)通過撞擊(壓力)點火引燃器1點火起爆，首先引燃有殼內燃部件II，即通過點燃輔助點火藥4引燃內置壓裂藥2，壓裂藥2燃燒后產生大量高溫高壓氣體，通過泄氣管3泄氣產生第一級高壓脈沖。隨即通過引燃連接體5轉換引燃中心承載爆燃式泄氣部件III，即引燃連接體5轉換引燃輔助點火器8，輔助點火器8引燃外包型壓裂藥6，壓裂藥6燃燒產生大量高溫高壓氣體，形成第二級高壓脈沖波。隨即通過引燃轉換接頭5，引燃下一級承載外燃式泄氣裝置。隨后通過引燃轉換接頭10引燃傳火，通過傳火連接管11傳火引燃無殼全燃燒式泄氣裝置12，無殼全燃燒式泄氣部件IV燃燒產生大量的高溫高壓氣體，形成第三級高壓脈沖波，對地層實施再次壓裂，整個作用過程分級有序釋放，連續作用，產生多次高脈沖波，對地層實施多次連續壓裂作用，以促使地層產生多裂縫，并快速拓展延伸，產生更長的裂縫體系。防護隔熱層9主要作用是對壓裂藥起保護隔熱作用，防止上一級壓裂藥燃燒時，非正常引燃本級壓裂藥，以保證整個引燃控制過程的技術要求。
有殼內燃泄氣部件II、中心承載外燃式泄氣部件III、無殼全燃式泄氣部件IV各部分均可根據地層厚度和工藝要求多級連接。
權利要求1.多脈沖多級控制壓裂裝置，包括撞擊點火引燃器(1)、壓裂藥(2)、金屬泄氣管(3)、輔助點火藥(4)、引燃連接體(5)、外包型壓裂藥(6)、承載傳火管(7)、輔助點火器(8)、防護隔熱層(9)、轉換引燃器(10)、傳火連接管(11)、無殼壓裂藥(12)、輔助點火藥(13)、引鞋尾堵(14)，其特征在于中心承載外燃式泄氣部件(III)上部通過引燃連接體(5)和有殼內燃泄氣部件(II)連接，中心承載外燃式泄氣部件(III)下部通過引燃部件(10)、傳火連接管(11)與無殼全燃式泄氣部件(IV)連接，壓裂藥(2)內有輔助點火藥(4)，壓裂藥(2)外有金屬泄氣管(3)，外包型壓裂藥(6)內有承載傳火管(7)，承載傳火管(7)內有輔助點火器(8)，外包型壓裂藥(6)的外部有防護隔熱層(9)，轉換引燃器(10)與傳火連接管(11)連接，無殼壓裂藥(12)內有輔助點火藥(13)，無殼壓裂藥(12)外有防護隔熱層(9)，在裝置的底部有引鞋尾堵(14)。
2.根據權利要求1所述的多脈沖多級控制壓裂裝置，其特征在于有殼內燃泄氣部件(II)由壓裂藥(2)、金屬泄氣管(3)、輔助點火藥(4)組成；中心承載外燃式泄氣部件(III)由外包型壓裂藥(6)、承載傳火管(7)、引燃點火器(8)、防護隔熱層(9)組成；無殼全燃式泄氣部件(IV)由無殼壓裂藥(12)、輔助點火藥(13)、防護隔熱層(9)、引鞋尾堵(14)組成。
3.根據權利要求1所述的多脈沖多級控制壓裂裝置，其特征在于有殼內燃泄氣部件(II)、中心承載外燃式泄氣部件(III)、無殼全燃式泄氣部件(IV)各部分可以一級以上的連接。
專利摘要一種用于石油開采增產的新技術——多脈沖多級控制壓裂裝置，主要由壓裂藥2、引燃連接體5、外包型壓裂藥6、承載傳火管7、引燃點火器8等組成，中心承載外燃式泄氣部件III上部通過引燃連接體5和有殼內燃泄氣部件II連接，中心承載外燃式泄氣部件III下部通過引燃部件10、傳火連接管11與無殼全燃式泄氣部件IV連接，能夠形成多級可控制裝藥結構，產生的高溫高壓氣體能量有序釋放，對地層實施多次連續高壓脈沖波沖擊壓裂地層，促使地層產生和形成多條較長的徑向垂直裂縫體系，有效提高和改善地層滲透導流能力，擴大了有效的采油半徑，達到提高油井產量的目的。
文檔編號E21B43/263GK2630491SQ03264520
公開日2004年8月4日 申請日期2003年6月18日 優先權日2003年6月18日
發明者吳晉軍, 廖紅偉, 張新慶, 張 杰, 田和金, 張博, 孫新利 申請人:西安石油學院