一种油气井射孔用后效体颗粒制剂及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种油气井射孔用后效体颗粒制剂及制备方法。该颗粒制剂是由氧化剂、燃烧剂、燃烧调节剂、粘合剂、功能添加剂及溶剂组成，通过直接物料混合和间接物料包覆混合法，得到满足技术要求的后效体颗粒制剂。本发明专利技术选用了钾盐，钡盐的氧化物作为氧化剂，粘结剂和燃烧调节剂作为能量密度调节剂，功能添加剂作为改性剂，选用活性较强的金属和非金属粉为燃烧剂以提高制剂的反应效果。该颗粒制剂的研发首次创造性地提出了使用功能结构性材料对油气井射孔产生积极效果的理念。本发明专利技术颗粒制剂能够满足后效射孔的技术要求。该方法制得的颗粒制剂成型性好，耐温性和分散性高，制造工艺过程安全可靠、工艺操作现场符合环保要求，对环境无污染。

【技术实现步骤摘要】
一种油气井射孔用后效体颗粒制剂及制备方法
本专利技术属于油气井用聚能后效射孔
，涉及一种后效射孔用的粉末药剂及其湿法制备方法。
技术介绍
早在十九世纪四十年代，火药推进剂技术就作为各种油气田增产技术主要手段被人们开始研究，到上世纪七十年代，在大量试验和理论研究的基础上，复合射孔及高能气体压裂技术日渐成熟，并在前苏联和美国得到了较为广泛的应用。复合射孔压裂技术是在射孔弹引爆后，引燃置于射孔枪内的火药或火箭推进剂，使其燃烧，并产生大量的高温、高压气体，通过枪管及环套以高压脉冲波形式冲击压开岩层，在地层产生多条径向垂直裂缝，以提高地层渗透性，达到增加油井产量的目的。然而，火药或推进剂快速燃烧产生的高温高压燃气及大剂量装药量会严重伤害油井套管和射孔枪管，不但增加了施工成本和难度，更主要是的大大提高了施工作业的风险性，使得胀枪、炸枪、卡井等事故频发。据非官方统计，每年在全世界范围内有大批措施改造井因使用这类复合装药，而出现井下事故。为此，使用者往往通过减少装药量，增加器材抗压强度等方法来减少技术风险，但其作用效果又会大打折扣。这些问题都是复合类射孔及高能气体压裂技术无法回避而又很难解决的技术不安全因素。纵观国内外，复合火药/推进剂也是国内外油气井下作业进行复合增效压裂射孔的唯一火工药品。这种药品是以高氯酸铵、高氯酸钾、黑索金或奥克托今等为主原料的高产气药剂，通过工艺改造，使得药剂感度降低、耐温性能有所增强，满足一定条件下的工业使用要求。但随着非常规油藏开发力度的不断加大，井下施工环境越发复杂，施工时间更长，器材技术指标要求更加苛刻。因此，常规的这类火工药品越来越不能胜任在这样高温，高压，复杂管串结构环境下的射孔增效作业，暴露出在复杂环境下药品适应性弱、性能不稳定的弊端，其表现如装药枪内提前爆燃，爆轰，易殉爆，能量释放不理想，影响射孔穿深性能等一系列安全隐患与做功效果问题。此后，国内出现一种双复式射孔技术试图改善这种局面，该技术是将火箭推进剂放置于射孔弹口部，在射孔弹引爆后，以高温点燃火箭推进剂装药并希望随之产生的高温高压燃气流能够跟随着金属射流进入射孔孔道内，通过高温高压燃气冲刷孔道内壁的作用，试图达到解除射孔压实带的目的。然而过快的燃速性能及过高的能量释放猛度，不仅没有实现上述功能目的，反而由于口部形成的爆燃气流堆积，导致射孔弹金属射流受阻，结果，严重影响了射孔弹的穿孔性能和燃气流的作用效果。近几年，国外提出了一种GOODHOLE射孔技术，又称活性射孔或自清洁射孔，它通过采用一种活性药形罩，可在射孔射流形成的过程中，实现二次能量释放，希望达到清洁孔道，扩大孔容的目的。但这种方法实际上只能在一定程度上平衡深穿透和大孔径射孔技术的某些优缺点，还未能综合达到穿深长、孔径大，压实污染小的理想要求，其使用效果在行业内还存在着广泛争议。后效射孔技术是在分析总结国内外诸多复合压裂射孔技术现有技术上所存在的各种问题，为解决现存的各种技术弊端而研发的一种全新的绿色射孔技术。它是一种能量材料通过稳态云雾扩散及云雾爆轰，可真正实现在射孔孔道内做功的一种具有里程碑意义的动态响应式射孔技术。该技术的核心设计是在射孔弹前端加装了一种聚能射孔后效体，它借助于射孔弹爆炸后产生的涡流场引力，将这些不同粒度的含能基团粒子曳入到射孔孔道内，然后，在射孔孔道内，这些不同粒度的含能基团粒子产生稳态云雾扩散及云雾爆轰效应，实现在射孔孔道内的做功，它可有效地增加射孔有效穿深、扩大射孔孔径、解除孔道周边压实带，恢复孔眼周围的自然渗透能力，达到提高射孔效能的目的，实现油气井产量提高。该技术的最大创新点就是摒弃了传统使用的火药或火箭推进剂类材料，采用全新配方设计的非火炸药基原的颗粒制剂，有效地实现了含能材料在射孔孔道内的爆轰做功，这是实现后效射孔的可控做功模式的创新点和关键所在。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对后效射孔用颗粒制剂的技术需要，旨在专利技术一种制造工艺上易于实现，制造技术和质量水平易于控制，生产制造过程安全，对环境无污染，性能优越的一种油气井射孔用后效体颗粒制剂及其制备方法。本专利技术是这样实现的：一种油气井射孔用后效体颗粒制剂，它包括以下重量份数的原料制成：氧化剂25～75份，燃烧剂8～48份，燃烧调节剂2～7份，粘合剂1～12份，功能添加剂2～7份，溶剂10～50份；所述氧化剂包括：三氧化二铬、硝酸钾、硝酸钡、氧化铁、磷酸钡、氧化铜，其中一种或一种以上的混合物；所述的燃烧剂包括：碳粉、铝粉、硼粉、银粉，其中的一种或者一种以上混合物；所述的燃烧调节剂包括：二氧化硅、三氧化二锑、胶体石墨、硅酸镁，其中的一种或者一种以上混合物；所述的粘合剂包括：羟丙基纤维素、氟橡胶、聚异丁烯、醋酸纤维，其中的一种或者一种以上混合物；所述的功能添加剂包括：二氧化钛、铋粉、钽粉、钨粉、钼粉、钛粉，其中的一种或者一种以上混合物；所述的溶剂包括：甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸戊酯、其中的一种或者一种以上混合物。油气井射孔用后效体颗粒制剂的制备方法，采用直接物料混合和间接物料包覆混合法，即通过直接混合法将氧化剂、燃烧剂、功能添加剂和燃烧调节剂充分混合得到混合物料，再将溶剂和粘合剂加热溶解，采用间接物料包覆法，以溶剂作为溶解液，混合物料加入溶解液中，加温搅拌，使得物料和溶解液充分混合，达到微米级混合物包覆液，然后，抽真空驱除溶剂，再通过挤出机过筛造粒、形成大小均匀的颗粒制剂，经烘干后得到产品。所述的直接物料混合是：采用气旋式物料混料机加入氧化剂25～75份，燃烧剂8～48份，功能添加剂2～7份，燃烧调节剂3～6份，并充分混合30～60分钟，得到混合物料；所述的加热溶解是：先将溶剂12～50份加入反应锅中，加入粘合剂1～12份，控制温度在50～60℃下，使其充分搅拌溶解成为复合溶解液；所述的间接物料包覆是：将混合物料匀速地加入到复合溶解液中，控制温度在40～50℃下，搅拌均匀60～120分钟；所述抽真空是：在间接物料包覆的同时，抽真度为0.08～0.09MPa的环境下去除90％的溶剂；所述的挤出过筛是：是将去除部分溶剂的包覆物料，通过挤出机震动过20目～40目筛挤出，形成颗粒较均匀的颗粒制剂；所述的干燥：采用真空干燥机，将温度控制在20～30℃状态下烘干，至颗粒制剂呈现出不粘结状态，即得到最终产品。本专利技术选用了钾盐，钡盐的氧化物作为氧化剂，粘结剂和燃烧调节剂作为能量密度调节剂，功能添加剂作为改性剂，选用活性较强的金属和非金属粉为燃烧剂以提高制剂的反应效果。并采用直接和间接物料混合包覆法制备，即通过直接混合法将物料充分混合，采用间接物料包覆法，以溶剂作为溶解液，加温搅拌，使其物料和溶解液充分混合达到微米级混合物包覆液，同时抽真空驱除溶剂，再通过挤出机过筛造粒、干燥成型。该工艺降低了生产能耗和生产成本，工艺安全可靠，操作环境无污染，缩短了加工周期，提高了成品率及得率。本专利技术的优点和积极效果：1、本颗粒制剂的设计架构新颖，对射孔弹爆轰响应不敏感，与复合火药、火箭推进剂类装药在敏感度方面有明显的区别。该药剂通过GJB772A-97方法601.1(撞击感度测试试验标准)及GJB772A-97方法602.1(摩擦感度测试试验标准)标准进行性能测试试验。其鉴定结果其撞击感度为P＝0％，摩擦感度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油气井射孔用后效体颗粒制剂，其特征在于：它包括以下重量份数的原料制成：氧化剂25～75份，燃烧剂8～48份，燃烧调节剂2～7份，粘合剂1～12份，功能添加剂2～7份，溶剂10～50份；所述氧化剂包括：三氧化二铬、硝酸钾、硝酸钡、氧化铁、磷酸钡、氧化铜，其中一种或一种以上的混合物；所述的燃烧剂包括：碳粉、铝粉、硼粉、银粉，其中的一种或者一种以上混合物；所述的燃烧调节剂包括：二氧化硅、三氧化二锑、胶体石墨、硅酸镁，其中的一种或者一种以上混合物；所述的粘合剂包括：羟丙基纤维素、氟橡胶、聚异丁烯、醋酸纤维，其中的一种或者一种以上混合物；所述的功能添加剂包括：二氧化钛、铋粉、钽粉、钨粉、钼粉、钛粉，其中的一种或者一种以上混合物；所述的溶剂包括：甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸戊酯、其中的一种或者一种以上混合物。

【技术特征摘要】
1.一种油气井射孔用后效体颗粒制剂，其特征在于：它包括以下重量份数的原料制成：氧化剂25～75份，燃烧剂8～48份，燃烧调节剂2～7份，粘合剂1～12份，功能添加剂2～7份，溶剂10～50份；所述氧化剂包括：三氧化二铬、硝酸钾、硝酸钡、氧化铁、磷酸钡、氧化铜，其中一种或一种以上的混合物；所述的燃烧剂包括：碳粉、铝粉、硼粉、银粉，其中的一种或者一种以上混合物；所述的燃烧调节剂包括：二氧化硅、三氧化二锑、胶体石墨、硅酸镁，其中的一种或者一种以上混合物；所述的粘合剂包括：羟丙基纤维素、氟橡胶、聚异丁烯、醋酸纤维，其中的一种或者一种以上混合物；所述的功能添加剂包括：二氧化钛、铋粉、钽粉、钨粉、钼粉、钛粉，其中的一种或者一种以上混合物；所述的溶剂包括：甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸戊酯，其中的一种或者一种以上混合物。2.根据权利要求1所述的油气井射孔用后效体颗粒制剂的制备方法，其特征在于：采用直接物料混合和间接物料包覆混合法，即通过直接混合法将氧化剂、燃烧剂、功能添加剂和燃烧调节剂充分混合得到混合物料，再将溶剂和粘合剂加热溶解，采用间接物料包覆法，以所述加热溶解后的溶剂和粘合剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：田磊，田志波，
申请(专利权)人：田磊，
类型：发明
国别省市：陕西;61