油井的射孔和压裂装置制造方法及图纸

一种具有射孔和压裂两种功能的完井装置，它包括普通射孔器和装有含能材料的后效作用部分，其特点是将能在瞬间产生大量高温高压气体的含能材料置于射孔器的前方、利用射孔器装药爆轰产生的高压将其推入射流打出的孔道中、并在孔道中点火反应，产生高压将油层压开，产生新的更深的裂缝。本发明专利技术可以大幅度地节省资金，减少工作量，并且使压裂作业在任何恶劣的环境中都可以实现。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种将射孔与压裂两项作业结合在一起的多功能完井装置，具体地说是通过炸药爆炸驱动金属射流，穿透油管，水泥层，并在周围的油层中打出足够深的孔道，然后再利用炸药爆轰产生的高压将含能材料推入这个孔道并使其在孔道中发生爆燃(或爆轰)，以便在油层中造出更多更深的裂纹的完井装置，属于C10G100类在石油勘探和采油时，如附图说明图1所示要对油田先进行钻井及下套管，再把套管与地层之间用水泥加固，然后把装有射孔器的射孔枪下入套管内适当深度，起爆射孔器，使之在套管和油层间打出一个通道。然而，由于含油结构的差异，渗透能力不同，射孔之后通常不能立刻产油，或者不能得到满意的产量。因此还要进行图2所示的压裂。即将含有压裂砂的压裂液注入套管中，封住井口。用压裂车给封在套管里的液体加压至600个大气压甚至更高，这个压力通过压裂液作用在孔道周围的油层上，使其裂开新的更深的裂纹。裂纹压开之后，压裂砂随着压裂液进入油层裂缝中，并留在那里，使之成为永久的裂纹。这样处理后的油井一般可在3-5年内保持稳产高产。目前的问题是压裂作业不仅工程浩翰，耗资巨大，而且在条件恶劣的环境如沙漠，海上及交通不便的山区根本无法实现。本专利技术之目的是针对上述问题，提供一种具备射孔和压裂两种功能的完井装置。使射孔和压裂两项作业一次完成。这样不仅节省一半以上的人力物力和资金，而且不受环境限制，在任何场合中都可以实现。本专利技术的目的是这样实现的，一种完井装置，它包括普通的石油射孔器和具有压裂功能的后效作用部分，其结构特点是在普通射孔器的前方置有后效作用部分，它包括能在瞬间产生大量高温高压气体的含能材料，以及盛装此含能材料的前仓。前仓底部留有供射流，炸药爆轰产物及含能材料通过的圆孔，内表面为易于含能材料喷出的流线或折线型。前仓为金属，粉末冶金或其它耐温材料制成。含能材料可以是火药、炸药、推进剂以及它们的混合物，为低密度环形块状结构，内表面留有可以让射流及炸药爆轰产物通过的圆孔，外表面为流线或折线型。在含能材料中添加少量压裂砂(重量百分比＜10％)，则压裂效果更好。为增加含能材料向轴心运动的速度，本专利技术可做适当改进它包括普通射孔器和具有压裂功能的后效作用部分，其特点是在后效作用部分中增加一环形侧向驱动隔板，其位置在含能材料外侧，前仓内侧，但与前仓内壁间留一薄层空气间隙。其作用是让射孔器装药爆轰产生的高压先进入这层空气隙中，并利用它推动侧向驱动隔板向内运动，而侧向驱动隔板再将这个运动传递给里面的含能材料。针对某些特殊需要，本专利技术采用如下结构它包括普通射孔器和后效作用部分，其特点是将主含能材料置于普通射孔器前方中部，主含能材料外部为侧向驱动隔板，隔板外充添一薄层侧向驱动含能材料，最外面罩有前仓。其目的是利用射孔器装药产生的冲击波及装药爆轰产物的冲击引燃侧向驱动含能材料，使之发生快速化学反应，推动侧向驱动隔板向内运动，加速主含能材料，更快的向轴心运动，以至最后从前仓底部圆孔中喷出。进入孔道中的主含能材料的引燃采用自引燃或外引燃。自引燃就是利用某些含能材料的冲击和耐温特性(或在其中加少量敏化剂)，使其进入孔道后受冲击压缩升温后自燃。外引燃就是将微型延时雷管埋在含能材料中，待含能材料全部进入孔道后再引爆。由于采用了上述方案，本专利技术具有射孔和压裂两种功能的完井装置可通过在射孔器前方充添含能材料来实现普通射孔器引爆后，驱动金属射流在油层中射孔，由于射流速度很高，它走过的途径周围(特别是含能材料中心孔附近)就形成了低压区；同时射孔器装药的爆轰，爆轰产物的迅速膨胀，导致本完井装置内部压力急剧升高，这两者共同作用将含能材料从前仓的孔中挤出，充添在射流打出的孔道内，然后起爆孔道中的含能材料。含能材料点火后瞬间产生大量气体，在孔道中产生几千--几万大气压的高压，这个压力远大于油层结构的抗拉强度。结果油层被压开，裂出新的更深的裂缝，为地层中石油的流出提供了通道。这使压裂工艺大为简化，费用节省，作用直接，瞬间压力可为水力压裂的十--几十倍，而且在任何恶劣的环境中都可以实现。下面结合附图及实施例对本专利技术进行详细说明。图1.是石油勘探和采油的油井射孔作业示意图。图2.是传统的压裂作业示意图。图3.是普通石油射孔器示意图。图4.是普通石油射孔器射孔过程示意图。图5.是本专利技术具有射孔和压裂两项功能的完井装置示意图。图6.是本专利技术前仓内带侧向驱动隔板的完井装置示意图。图7.是本专利技术前仓内带侧向驱动含能材料的完井装置示意图。图8.是本专利技术用于完井作业的装配示意图。图9.是本专利技术进行压裂作业的示意图。图1.所示，在石油采油时，要对油田钻井后下套管1。再把套管1与地层3之间用水泥2加固，然后把射孔器5装入射孔枪4内，下插入套管1内适当深度。如图3所示，使装有炸药502的射孔器5，在枪内引爆并在套管1和油层3之间射孔。射孔过程如图4所示，药型罩503被压垮，形成金属射流，穿过射孔枪4，套管1，水泥层2，一直深入到油层3中，打出孔道10。图2是传统的压裂作业示意图。压裂时要用井口封堵8将井内密封，将井内充满含有压裂砂13的压裂液12，然后通过压裂车9向井内打压。压力通过压裂液12进入射好的孔10中，直接作用在油层3上。由于压力不断增加，最后超过了油层3结构的抗拉强度，油层3中开始出现裂纹11，并不断扩大延伸，而压裂砂13则随着压裂液12进入裂纹11中，并留在那里，使新产生的裂纹11无法回到原来的状态。图5是本专利技术的实施例一，它包括普通射孔器5和后效作用部分6，其持点是在普通射孔器5前方装有能在瞬间产生大量高温高压气体的含能材料602和盛装此含能材料602的前仓601，两者都为轴对称旋转体，并且同轴中心留有圆孔，供射流通过，并为射孔器装药502爆轰产物和含能材料602的喷出留出通道。当射孔器5中的装药502被引爆后爆轰，压垮药型罩503，形成高速金属射流从含能材料602和前仓601底部中心孔通过这个高速运动使含能材料602中心孔附近产生一个低压区，与此同时，由射孔器5的装药502爆轰产物的膨胀，又使本完井装置7内部压力急剧增加，并逐步扫过含能材料602，向前仓601底部扩展。这个逐步推进的高压和含能材料602中心孔附近的低压共同作用，使本来密度很低，强度不大的含能材料602的结构立即破坏，塌垮并向前仓601底部的圆孔涌去，并从那喷出；进入射孔器5射流打出的孔道10中。图6是本专利技术的实施例二，其特点是含能材料602置于射孔器5前方中部，含能材料602外侧为侧向驱动隔板6031，侧向驱动隔板6031也是轴对称的，并且和前仓601含能材料602同轴。侧向驱动隔板6031外部为一层0-5毫米厚的空气隙，空气隙外罩有前仓601，当射孔器5引爆后，冲击波以8000米/秒的速度穿过射孔器5的与外边沿，进入前仓601和侧向驱动隔板6031之的空气隙，并带有部分药型罩503的碎片和装药502的爆轰产物。这使前仓601和侧向驱动隔板6031之间的空间压力急剧增高，这个压力推动侧向驱动隔板6031向轴心运动，这就加速了含能材料602向轴心方向的运动，导致含能材料602更快地从前仓601的底部圆孔中喷出。图7是本专利技术实施例三，其特点是主含能材料602置于射孔器5前方的中部，主含能材料602外壁为侧向驱动隔板6032。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种完井装置，包括普通射孔器５和后效作用部分６，后效作用部分６由前仓６０１以及装添在前仓６０１中的含能材料６０２组成，其特征是：后效作用部分６置于射孔器的前方，含能材料６０２充添在前仓６０１之中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：史慧生，
申请(专利权)人：史慧生，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]