一种超燃自适应射孔波动致裂增效系统技术方案

本发明专利技术具体涉及一种超燃自适应射孔波动致裂增效系统，其特征在于包括超燃射孔系统管柱、超燃串联装药模块、超燃自适应释能射孔弹、超燃续能装药模块、超燃射孔系统弹架和导爆索，所述超燃自适应释能射孔弹安装于超燃射孔系统弹架内，超燃串联装药模块扣于超燃自适应释能射孔弹的药型罩开口位置，超燃续能装药模块固定在超燃自适应释能射孔弹周围的超燃射孔系统弹架上，导爆索连接各超燃自适应释能射孔弹，超燃串联装药模块、超燃自适应释能射孔弹、超燃续能装药模块、超燃射孔系统弹架和导爆索组合成一体后装入到超燃射孔系统管柱内。本发明专利技术较同类型射孔技术具有明显的地层致裂导通效果。

【技术实现步骤摘要】
一种超燃自适应射孔波动致裂增效系统
本专利技术属于油气勘探开发
，具体涉及一种超燃自适应射孔波动致裂增效系统。
技术介绍
目前，油气射孔技术主要分为活能射孔弹技术、复合式射孔技术、分体式复合射孔技术和一体式复合射孔技术。活能射孔弹技术活能射孔弹技术也称自反应药型罩射孔弹技术，是聚能射孔技术发展的一个方向，这种技术的主要特征是射孔弹内部使用的药型罩在射孔弹炸药药柱爆轰时可自行反应，药型罩在高温高压作用下不仅可以形成穿孔，同时也可与井下介质发生二次反应，该技术具有显著的孔道改造效果。但该技术在追求聚能射流二次能量释放的同时，对射流侵彻穿深的损失也随之表现出来。因此在国外，该技术主要还是用于一些适应地层的射孔作业。但相较于其他复合射孔技术，射孔弹的技术升级是实现射开地层、导通油路最为直接而高效的途径之一。如何进一步发挥这类技术的优势，同时降低该技术的技术缺陷，是完善该技术的发展之路。然而，油井套管及射孔管柱空间有限，产品设计尺寸受限，所携带的爆炸能量和反应物质也随之受限，同时考虑材料成本、使用经济性，因此射孔弹的技术提升受到多方面因素制约。基于当前技术环境，我们仍需要在保证良好地层穿透效果的前提下，进行自反应药型罩及相关弹体药剂的技术革新和升级。复合式射孔技术发展复合式射孔技术是聚能射孔技术升级开发的主要途径之一，它丰富了单一射孔只射开孔道的功能，提高了射孔施工的使用效果。复合射孔是一种能够在不改变射孔弹基本结构和常规管柱施工方式的实现增效射孔的技术途径。通过在射孔枪内、射孔枪外和套管内环形空间增加各种形式的火药或推进剂装药模块，在射孔弹爆炸后被激发爆燃产生高能高压气体，通过射孔孔道对地层形成持续压力载荷，从而在作用地层产生和延伸裂缝，提高油气导通能力。常见的复合式射孔分为分体式复合射孔技术和一体式复合射孔技术。分体式复合射孔技术分体式复合射孔技术，主要在常规射孔器底部或者中部安装压裂器，射孔器与压裂器之间是基本隔离状态。这样装配的好处是，射孔器与压裂器属于相对独立的单元，射孔弹爆炸与压裂药爆燃之间不会容易形成相互干扰，枪体安全性较高。由于装药量较大，二次爆燃气体压裂做功持续时间较长，对地层压裂具有一定好处。但该技术方案存在几个方面的缺点，一是做功效率低。压裂药与射孔孔眼的纵向距离大，压裂药的二次爆燃产生的压力很难直接作用于地层孔道，工作效率较低。二是装药多能量大，存在套损风险。虽然可产生较长时间的压力载荷，但可能会对油井环套及固井水泥环会产生一定程度的损伤，严重的可造成套管变形及错断。因此分体式复合射孔技术与一体式复合射孔技术相较而言，在做功效率、井下环境影响方面都有一定程度的不足。一体式复合射孔技术一体式复合射孔技术是目前使用较为广泛的复合增效类射孔技术，它主要分为外置式和内置式两种射孔技术表现形式。其中，外置式射孔工艺即是在射孔器外部包裹上一层含能材料，当射孔器起爆穿孔后，高温高压将外层含能材料引燃，在枪套、空间内形成高压燃气流，并沿射孔孔道进入到地层。外置式复合射孔的好处是二次做功材料被设置于射孔段的套管内，射孔弹射孔后，高压气体可以马上进入射孔孔道内，对地层的有效动力加载有所提高。但该技术存在以下不足之处，一是在射孔装置下放过程中，套管内壁有时会剐蹭外套式药柱，容易引起药柱提前爆燃而造成井下事故。二是高压气体对井筒直接冲击与侵蚀，也会造成井筒和地层受到一定程度的损伤。因此这种射孔方式最早在国外兴起，后传入我国使用，考虑到施工安全性以及对井筒和地层的影响，使用该技术进行射孔作业都比较谨慎。内置式复合射孔技术是一种射孔弹与压裂药紧密组合的整体性较高的增效类射孔技术，该技术是将压裂药与射孔弹装配在同一个射孔器内，随着射孔弹的起爆，压裂药被点燃并快速反应。早期开发的压裂药被安放于射孔弹之间，射孔弹被起爆后，激发弹间的增效压裂药，瞬间产生大量高温高压气体，从射孔枪孔眼处喷出，进入环空和地层。由于高压气体较集中于孔道做功，再加上有射孔枪的保护，内置式复合射孔技术不仅能提高射孔效能，还具有较好的安全性。但是这类技术也存在枪体容易变形、孔道二次污染的情况，致使该技术在推广应用中存在一定局限性。随着复合式增效射孔技术在中国油田应用的逐步深入，为了进一步提升射孔技术的射孔效能，丰富射孔功能，上世纪90年代初，国内外发展了目的相同而技术途径不同的两种射孔孔道改造技术。在国外以双金属反应药型罩技术为主，国内则结合现有射孔工艺技术，将串联战斗部设计理念应用到聚能射孔
，开发了前置复合射孔技术。前置复合射孔技术的具体表现，是一种安装在射孔弹口部射流方向上的串联装药技术，属于内置式复合射孔范畴。该装药主要以复合火药推进剂材料为主，作用时利用聚能射孔的定向爆压环境，可将推进剂药剂或其反应产物推入射孔孔眼。这样设计的好处是复合装药到套管射孔孔眼距离明显减小，提高了能量传输效率，孔道改造效果较常规复合增效射孔方式有较大提升。目前主要有两种串联装药结构方式。一种是以含能材料制作功能药剂的串联含能装药增效射孔技术；另一种是以钝感或低易损性材料制作功能药剂的串联低易损装药增效射孔技术。由于两种技术功能药剂的材料性质不同，其在井下做功方式也略有不同。串联含能装药增效射孔技术，有二次反应完全，做功冲能大，孔道改造程度高，孔道清洁开放等优点。但该技术装药激发感度较高，爆炸时间间隔较小，容易对金属射流形成干扰，从而在一定程度上限制了它的使用范围。串联低易损装药增效射孔技术，需要借助井下爆炸环境，形成二次易燃粉尘燃爆。其好处是在于两次波峰间隔时间较长，压力场分布比较均匀，装药对射流影响较小。不足之处是射孔孔道改造能力较弱，压力载荷持续性差，爆燃反应不完全，地层致裂改造程度有限等方面。结合分析以上
技术介绍
，无论哪种射孔增效方案，都需要在结合自身优缺点的情况下完善射孔体系，使一次射孔作业即可以对地层进行多次高效动力加载，实现对地层的穿、撑、裂、洗、冲、震等多个功能方面的技术突破，达到改善储层导流能力、提高油气产量的目标。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超燃自适应射孔波动致裂增效系统，其解决了射孔弹技术与串联复合式装药技术的做功协同和能量匹配问题，实现对地层的波动性动力加载，实现射孔致裂一体化。本专利技术是通过如下技术方案来实现的：即一种超燃自适应射孔波动致裂增效系统，其特征在于包括超燃射孔系统管柱、超燃串联装药模块、超燃自适应释能射孔弹、超燃续能装药模块、超燃射孔系统弹架和导爆索，所述超燃自适应释能射孔弹安装于超燃射孔系统弹架内，超燃串联装药模块扣于超燃自适应释能射孔弹的药型罩开口位置，超燃续能装药模块固定在超燃自适应释能射孔弹周围的超燃射孔系统弹架上，导爆索连接各超燃自适应释能射孔弹，超燃串联装药模块、超燃自适应释能射孔弹、超燃续能装药模块、超燃射孔系统弹架和导爆索组合成一体后装入到超燃射孔系统管柱内。进一步的，本专利技术的超燃自适应释能射孔弹由内向外依次包括自适应活性金属药罩、炸药药柱和双层含能壳体，双层含能壳体包括一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超燃自适应射孔波动致裂增效系统，其特征在于包括超燃射孔系统管柱、超燃串联装药模块、超燃自适应释能射孔弹、超燃续能装药模块、超燃射孔系统弹架和导爆索，所述超燃自适应释能射孔弹安装于超燃射孔系统弹架内，超燃串联装药模块扣于超燃自适应释能射孔弹的药型罩开口位置，超燃续能装药模块固定在超燃自适应释能射孔弹周围的超燃射孔系统弹架上，导爆索连接各超燃自适应释能射孔弹，超燃串联装药模块、超燃自适应释能射孔弹、超燃续能装药模块、超燃射孔系统弹架和导爆索组合成一体后装入到超燃射孔系统管柱内。/n

【技术特征摘要】
1.一种超燃自适应射孔波动致裂增效系统，其特征在于包括超燃射孔系统管柱、超燃串联装药模块、超燃自适应释能射孔弹、超燃续能装药模块、超燃射孔系统弹架和导爆索，所述超燃自适应释能射孔弹安装于超燃射孔系统弹架内，超燃串联装药模块扣于超燃自适应释能射孔弹的药型罩开口位置，超燃续能装药模块固定在超燃自适应释能射孔弹周围的超燃射孔系统弹架上，导爆索连接各超燃自适应释能射孔弹，超燃串联装药模块、超燃自适应释能射孔弹、超燃续能装药模块、超燃射孔系统弹架和导爆索组合成一体后装入到超燃射孔系统管柱内。


2.根据权利要求1所述的超燃自适应射孔波动致裂增效系统，其特征在于超燃自适应释能射孔弹由内向外依次包括自适应活性金属药罩、炸药药柱和双层含能壳体，双层含能壳体包括一体的中空圆柱段和中空锥台段，锥台段上端开口，自适应活性金属药罩为锥形罩，其底部固定在双层含能壳体的圆柱段的下部内壁上，将圆柱段下端密封，炸药药柱位于自适应活性金属药罩和双层含能壳体之间的空腔内，双层含能壳体的外层壳体为碳钢壳体，内层为含能材料层。


3.根据权利要求2所述的超燃自适应射孔波动致裂增效系统，其特征在于所述自适应活性金属药罩的各原料及其质量百分比为：
铜20％～65％；
钨10％～40％；
锆2％～30％；
镍2％～20％；
铋2％～10％；
辅助金属材料5％～20％；
辅助金属氧化物2％～20％；
石墨0.2％～1％。
辅助金属材料为铝、铁、钼中任意一种或多种的组合；
辅助金属氧化物为氧化铜、氧化铁中任意一种或多种的组合；
所述含能材料层的各原料及其质量百分比为：
还原剂50％～80％；
氧化剂20％～40％；
胶黏剂5％～10％；
还原剂为铁、铋、钴中任意一种或多种的组合；
氧化剂为过氧化钡、过氧化钙、过氧化锌中任意一种或多种的组合；
胶黏剂为环氧树脂。


4.根据权利要求1所述的超燃自适应射孔波动致裂增效系统，其特征在于超燃串联装药模块包括一体的中空圆筒段和中空锥台段，其上下两端开口设计，其扣合安装在超燃自适应释能射孔弹的上端，其圆柱段的内径与超燃自适应释能射孔弹的双层含能壳体的圆柱段的外径匹配，锥台段的内腔与超燃自适应释能射孔弹的双层含能壳体的锥台段匹配，其锥台段前端开...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢朝喜，张会之，盛庭强，卢现飞，贾双英，韩早，王建政，杨阳，马兆明，曹海霞，赵袁吉，刘鹏程，
申请(专利权)人：山东北方民爆器材有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37