壳体可燃的压裂弹制造技术

本发明专利技术是一种无壳压裂弹，由弹头、弹身、弹尾组成，是为了解决现有油田套管井用压裂弹装药量少、瞬时压力高、持续时间短，易发生掉弹、卡弹事故，其特点是弹壳由可燃药筒制成的包覆层构成，弹身中心有中心轴，中心轴由实心轴和空心轴组成，空心轴侧面开有传火孔，弹身由多级主装药、或者由多级速燃主装药和缓燃主装药交替组合而成，突破了我国套管井压裂使用钢制弹壳的历史。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 本专利技术是属于压裂地下岩层的高能压裂装置，是一种用于油田井下油层改造和石油开发的壳体可燃的压裂弹，该弹由弹头、弹身、弹尾组成。在石油开采中，提高低渗透油田石油产量的有效措施是实施压裂，改善油层的渗透性，降低油流阻力，从而增加油井的石油产量。目前在石油开采中普遍使用的压裂方法是水力压裂；实施水力压裂需要很多大型压裂设备，还需大量的压裂液和支撑剂，施工费用十分昂贵，除此之外，水力压裂只产生一条裂缝，因而导流能力的改善有一定的局限性。并且水力压裂还受水源、地形和道路条件的限制，它不适用于水敏性地层。另一种压裂方法是爆炸压裂，爆炸压裂虽然也可以用于地下岩层的压裂，但是缺陷很多。首先，爆炸压裂容易使油井的套管造成破裂，使油井无法正常生产，甚至使油井报废。其次，爆炸压裂很不安全，炸药在运输和使用过程中容易受撞击而发生爆炸。近年来，国内外发展了一种高能气体压裂弹，中国专利申请号89208915.6报导了套管井高能压裂弹的结构采用了钢制弹壳，普遍存在装药量少、使用不方便、瞬时压力高、持续时间短、容易发生掉弹、卡弹等事故。本专利技术的目的在于克服
技术介绍
中的不足，设计一种装药量大、使用方便、压力循序增大，持续时间长的壳体可燃的压裂弹。本专利技术的构思，为了实现上述目的，采用任何高强度金属材料制造的压裂弹都不能实现，设想一种可燃壳体代替金属壳体，使得火药和壳体同时燃烧，产生的气体均匀分布于整个封堵空间，使压力循序上升。但该壳体承受不了井下压力和弹体自身重量，为了解决壳体能承受井下压力，在壳体内可浇铸具有一定强度的火药。为了承受弹体重量在药柱中心可加上一中心轴，为了传火需要可在中心轴的两端留上侧面开有传火孔的空心轴。本专利技术由弹头19、弹身(7-18)、弹尾(1-6)组成，其特点是壳体12由可燃的筒层构成，弹身(7-18)中的壳体12和中心轴(7、11、15)之间通过主装药13和引燃药(10、14)连为一体，其两端用密封盖(8、17)密封，中心轴两端为空心轴(7、15)，中间为实心轴11，空心轴(7、15)侧面开有传火孔(9、16)；装有密封圈18的空心轴15与弹头19螺纹连接，空心轴7与弹尾(1-6)螺纹连接。弹头由45#钢制成圆锥体。弹身(7-18)由传火孔(9、16)、中心轴(7、11、15)、引燃药(10、14)、壳体12、主装药13、密封盖(8、17)组成，中心轴由空心轴(7、15)和实心轴11及密封圈18组成。引燃药(10、14)是由过氯酸铵、硅橡胶组成。壳体12是由可燃纸、黑索今等制造成防水耐热的可燃筒层。主装药13是由84系列推进剂组成。密封盖(8、17)是通用的环氧树脂胶粘剂，密封圈18由丁腈橡胶制成O形密封圈。弹尾(1-6)由点火器1、点火药包2、传火药3、密封圈4、传火管5、连接件6组成。点火器1可以撞击点火、也可以电缆点火、也可用定时点火。点火药包2为黑火药。传火药3为黑火药。密封圈4由丁腈橡胶制成O形密封圈。传火管5由聚氯乙燃材料制成。连接件6由45#钢制成。本专利技术的制造中心轴的制造，首先用45#钢加工好外径25mm、长600mm的实心轴，在其两端焊接直径40mm、内径25mm、长200mm侧面开斜孔的空心轴，空心轴另一端加工有螺纹。其次制造外径100mm、内径98mm、长800mm的壳体，将中心轴通过模具固定于壳体中心；放于真空罐内浇铸主装药和引燃药，固化成形后两端用密封盖密封，再经表面处理，然后在空心轴的端部装上密封圈就成为一发完整的壳体可燃的压裂弹弹身。弹头加工成圆锥体；一端和弹身螺纹连接。弹身另一端空心轴内装上装有传火药的传火管再和装有点火药的弹尾点火器阴阳螺纹连接。这样弹头、弹身和弹尾点火器就构成一个完整的壳体可燃的压裂弹。本专利技术根据油层压裂井段深度由1-11级弹身连接而成。本专利技术的主装药可以是速燃药和缓燃药，通过快慢燃速主装药交替组合，由1-6级速燃装药和2-5级缓燃装药构成弹身，可达到2-5个压力波峰。本专利技术的主装药最好是3级缓燃药和4级速燃药装药交替组合。本专利技术的优点1、装药量大，压力循序上升，燃烧持续时间长，压裂效果明显。2、弹体制造简便，上井工艺简单，使用方便。3、火药和壳体燃烧安全，中心轴可收回重复使用，无卡弹、掉弹现象发生。本专利技术的附图说明如下图1是壳体可燃的压裂弹的剖面图1-点火器，2-点火药包，3-传火药，4-密封圈，5-传火管。6-连接件，7、15-空心轴，8、17-密封盖，10、14-引燃药，9、16-传火孔，11-实心轴，12-壳体，13-主装药，18-密封圈，19-弹头。实施例1、按照附图1实施用45#钢加工长600mm、外径25mm的实心轴11，其两端分别焊接外径40mm、内径25mm的空心轴(7.15)，该空心轴长400mm，侧面开有4个直径6mm对称分布的传火孔(9.16)，另一端加工螺纹，再用可燃纸制造外径100mm、内径98mm、长800mm的壳体12，将中心轴插入药筒中心，固定在模具上，置于真空罐内浇铸引燃药(10.14)和84系列推进剂13，等固化后去除模具，处理表面层，装配好密封盖(8.17)和密封圈18，就成为一发弹身(7-18)，其一端通过空心轴15和弹头19阴阳螺纹连接，另一端空心轴7内装上传火药3和传火管5再和装有点火药包2及装有密封圈4的连接件6、点火器1的弹尾螺纹连接，就构成一发完整的壳体可燃的压裂弹，经过L207#井试验，结果表明，弹体燃烧完全，中心轴完整无损。2、按照实施1的制造方法，不同的是弹身由3级主装药连接而成。经过9005井试验，结果表明燃烧稳定，持续时间长达4.5分钟，峰值压力52MPa，且中心轴完整无损，可重复使用，压裂后油井产量由0.8m3/d提高到2.5m3/d。3、按照实施例1的制造工艺，不同的是弹身由3级缓燃弹和4级速燃弹交替组装而成。速燃弹火药用84系列推进剂制成，缓燃弹用87系列推进剂制成。经过试验表明火药燃烧稳定，产生4个对比明显的脉冲压力波峰，压裂效果显著。4、参照实例3的办法，不同的是弹身由6级速燃弹和5级缓燃弹交替组装而成，试验结果和实施例3基本一致，只是火药燃烧产生6个脉冲压力波峰。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无壳压裂弹，由弹头（１９）、弹身（７－１８）、弹尾（１－６）组成，其特征在于弹壳是由可燃药筒制成的包覆层（１２）构成，弹身（７－１８）中间有中心轴（７、１１、１５），中心轴由空心轴（７、１５）和实心轴（１１）组成，空心轴（７、１５）侧面开有传火孔（９、１６），弹身由１－１１级主装药组成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种壳体可燃的压裂弹，由弹头、弹身、弹尾组成，其特征在于壳体(12)由可燃的筒层构成，弹身(7-18)中的壳体(12)和中心轴(7、11、15)之间通过主装药(13)和引燃药(10、14)连为一体，其两端用密封盖(8、17)密封，中心轴两端为空心轴(7、15)，中间为实心轴(11)，空心轴(7、15)侧面开有传火孔(9...

【专利技术属性】
技术研发人员：田志波，李国诚，汪长栓，杨彬，戴锡遵，王刚合，鱼溶，李德乾，
申请(专利权)人：西安奥地能源技术研究所，
类型：发明
国别省市：61[中国|陕西]