一種油氣井用的壓裂射孔彈及其藥型罩材料的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于油氣井射孔技術領域，涉及油氣井聚能射孔彈，具體涉及一種油氣井用的壓裂射孔彈及其藥型罩材料。
【背景技術】
[0002]隨著國民經濟的快速發展，我國對石油天然氣的需求量逐年迅速增加，在石油測井、開采等作業過程中，需要完成對含油地層射孔、壓裂等一系列作業后，才能進行油氣的采收。而國內新增石油儲量絕大多數屬低滲致密油氣層，巖層所需的破裂壓力較大，這不僅大幅提高了后續壓裂過程的作業難度和成本，甚至無法實現對地層有效壓裂，同時高輸送壓力下作業過程的危險性也驟然增加。降低地層的破裂壓力已成為當今石油射孔領域中的亟待解決的重要課題。
[0003]目前常規的聚能射孔彈，它的藥型罩配方與本專利所述的配方從成分組成以及粒度級配上有著本質上的不同。同時，傳統的射孔彈彈殼內腔均為單錐直線結構，并且沒有與藥型罩形狀的形成有效的匹配。
[0004]傳統的油氣井射孔彈形成的射流在穿過射孔槍壁以及射孔槍和套管的間隙后，射流能量和射流直徑均出現迅速衰減的現象。在實際油氣田現場作業過程中，由于射孔槍下井后與套管四周形成的間隙并不一致，這使得射流在穿過射孔槍壁以及射孔槍和套管之間的不同間隙后，在套管上形成的的穿孔孔徑大小很不一致。
[0005]現有的常規射孔彈在射孔后，在套管形成的穿孔孔徑一致性很差，這使得射孔后在地層仍然存在較高破裂壓力，在射孔后進行對地層的后續壓裂過程中，如果此時地層破裂壓力較大，則需要對地層輸送較大的壓力才能對地層完成有效壓裂，這樣不僅大幅增加了施工的難度和作業成本，而且高輸送壓力下進行作業的危險性也驟然增加，甚至出現事故。對于一些地層破裂壓力本身較高的地層，有時甚至無法完成對地層的有效壓裂。
【發明內容】
[0006]針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種油氣井用的壓裂射孔彈及其藥型罩材料，這種射孔彈形成的射流具有較高的能量密度，且射流不易發散，具有較高的抗橫向漂移性，同時這種射流在穿過射孔槍后，射流直徑具有很好的一致性，對不同射孔槍和套管間隙下的套管穿孔孔徑具有較高的一致性，最終可大幅降低地層破裂壓力。
[0007]為了解決上述問題，本發明采用如下技術方案予以實現:
[0008]—種油氣井用的壓裂射孔彈的藥型罩材料，包括鎢粉和銅鉛合金粉，還包括鈦粉和釩粉。
[0009]具體的，以重量份數計，由以下原料組成:鎢粉35%?45 %，銅鉛合金粉25 %?35%，鈦粉15%?25%，釩粉5%?15%，原料的質量百分比之和為100%。
[0010]具體的，所述鈦粉的粒度分布為:粒度小于等于大于38μπι的鈦粉的體積占鈦粉總體積的40 %?60 % ;粒度大于38μπι且小于等于74μπι鈦粉的體積占鈦粉總體積的15 %?35% ;粒度大于74μηι且小于等于500μηι鈦粉的體積占鈦粉總體積的10%?30%。
[0011]具體的，所述釩粉的粒度分布為:粒度小于等于147ymfL粉的體積占釩粉總體積的5%?20% ;粒度大于147μπι且小于等于350μπι釩粉的體積占釩粉總體積的50%?70% ;粒度大于350μηι且小于等于700ymf凡粉的體積占f凡粉總體積的20%?40%。
[0012]一種油氣井用的壓裂射孔彈，包括彈殼和藥型罩，彈殼和藥型罩形成的密閉裝藥腔內填充有裝藥，所述的藥型罩采用如上所述的藥型罩材料制成；
[0013]所述的彈殼的內壁從頂部到底部依次設置為水平頂面、第一圓弧面、第一圓錐面、第二圓弧面、第二圓錐面和圓柱面；
[0014]所述的藥型罩的外壁從頂部到底部依次由錐頂圓弧面和第三圓錐面組成；
[0015]圓柱面的底端與第三圓錐面的底端相接。
[0016]所述的水平頂面與第一圓錐面之間通過第一圓弧面相切過渡，所述的第一圓錐面和第二圓錐面之間通過第二圓弧面相切過渡。
[0017]所述的第一圓弧面的圓弧半徑為藥型罩外壁錐頂圓弧面的圓弧半徑的I?1.5倍；所述的第二圓弧面的圓弧半徑為藥型罩外壁錐頂圓弧面的圓弧半徑的I?1.5倍。
[0018]所述的第一圓錐面的母線斜率為第三圓錐面的母線斜率的0.8?1.3倍;所述的第二圓錐面的母線斜率為第三圓錐面的母線斜率的1.3?1.8倍。
[0019]所述的圓柱面的高度為5mm?10_。
[0020]所述的錐頂圓弧面的圓弧半徑為3mm?6mm，所述的第三圓錐面的母線斜率為1.9
?2.4。
[0021 ]本發明與現有技術相比，具有如下技術效果:
[0022](I)本發明的藥型罩材料，所形成的射流具有較高的能量密度，且射流不易發散，具有較高的抗橫向漂移性，所形成射流對套管穿孔孔徑的一致性，相比常規射孔彈提高20%?25%，可降低地層破裂壓力15%?20%。
[0023]( Π )本發明的壓裂射孔彈結構，所形成的射流在穿過射孔槍后，射流直徑具有很高的一致性，所形成射流對套管穿孔孔徑的一致性，相比常規射孔彈提高15%?20%，可降低地層破裂壓力1 %?15 %。
[0024](ΙΠ)本發明的壓裂射孔彈在套管所形成穿孔孔徑的一致性，相比常規射孔彈提高30%?40%，可降低地層破裂壓力25%?35%。使用這種油氣井用射孔彈，可大幅降低油氣田地層壓裂過程的作業難度和成本，同時大幅了降低高地層壓力下的作業危險性。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發明的壓裂射孔彈的內部結構示意圖。
[0026]圖中各個標號的含義為:1_彈殼，2-藥型罩，3-裝藥，(1-1)-水平頂面，(1-2)-第一圓弧面，(1-3)-第一圓錐面，(1-4)-第二圓弧面，(1-5)-第二圓錐面，(1-6)-圓柱面；(2-1)-錐頂圓弧面，(2-2)-第三圓錐面。
[0027]以下結合附圖和實施例對本發明的具體內容作詳細解釋說明。
【具體實施方式】
[0028]以下給出本發明的具體實施例，需要說明的是本發明并不局限于以下具體實施例，凡在本申請技術方案基礎上做的等同變換均落入本發明的保護范圍。
[0029]實施例1:
[0030]本實施例給出一種油氣井用的壓裂射孔彈的藥型罩材料，以重量份數計，由以下原料組成:鎢粉45 %、銅鉛合金粉35 %、鈦粉15 %、釩粉5 % ;
[0031]其中，鈦粉的粒度分布為:粒度小于等于大于38μπι的鈦粉的體積占鈦粉總體積的40%?60% ;粒度大于38μπι且小于等于74μπι鈦粉的體積占鈦粉總體積的15%?35% ;粒度大于74μηι且小于等于500μηι鈦粉的體積占鈦粉總體積的10%?30%。
[0032]其中，釩粉的粒度分布為:粒度小于等于147μπι釩粉的體積占釩粉總體積的5%?20% ;粒度大于147μπι且小于等于350μπι釩粉的體積占釩粉總體積的50%?70% ;粒度大于350μηι且小于等于700ymf凡粉的體積占f凡粉總體積的20%?40%。
[0033]本實施例還給出一種采用如上所述的藥型罩材料的油氣井用的壓裂射孔彈(編號為DP41RDX25-S1)，包括彈殼I和藥型罩2，彈殼I和藥型罩2形成的密閉裝藥腔內填充有裝藥3，所述的彈殼I的內壁從頂部到底部依次設置為水平頂面1-1、第一圓弧面1-2、第一圓錐面I _3、第二圓弧面1-4、第二圓維面1-5和圓柱面1-6 ；
[0034]所述的藥型罩2的外壁從頂部到底部依次由錐頂圓弧面2-1和第三圓錐面2-2組成；
[0035]圓柱面1-6的底端與第三圓錐面2-2的底端相接。
[0036]所述的水平頂面1-1與第一圓錐面1-3之間通過第一圓弧面1-2相切過渡，所述的第一圓錐面1-3和第二圓錐面1-5之間通過第二圓弧面1-4相切過渡。
[0037]具體的，第一圓弧面1-2的圓弧半徑為錐頂圓弧面2-1的圓弧半徑的I倍;第二圓弧面1-4的圓弧半徑為錐頂圓弧面2-1的圓弧半徑的I倍。
[0038]具體的，第一圓錐面1-3的母線斜率為第三圓錐面2-2的母線斜率的0.8倍;第二圓錐面1-5的母線斜率為第三圓錐面2-2的母線斜率的1.3倍。
[0039]具體的，圓柱面1-6的高度為10mm。
[0040]具體的，錐頂圓弧面2-1的圓弧半徑為3mm，所述的第三圓錐面2-2的母線斜率為1.9。
[0041 ] 試驗條件和試驗方法:以同型號的常規DP41RDX25-1型射孔彈(編號為DP41RDX25-1為試驗彈型與本實施例的壓