一种内置分段药柱的多脉冲高能气体压裂弹制造技术

本发明专利技术涉及油气井开采技术领域，特别涉及一种内置分段药柱的多脉冲高能气体压裂弹，其包括依次连接的隔板点火器、若干弹体、防冲盘接头和防冲盘；弹体的周向侧壁上设有若干泄压孔，弹体内中心轴向设置有中心点火管，在弹体和中心点火管之间形成的环形空腔内填充有膏体高能材料药柱，中心点火管内填充有点火药；相邻两弹体之间还通过双公接头连接，双公接头的中部设有外径大于弹体外径的中间凸起部。该压裂弹实现了对压裂过程中多脉冲能量输出模式的定制管理，可产生特征频段的冲击波加载于地层，使近井地带形成多条不受地应力控制的放射状裂缝群，达到对油气井开采和老井激活的体积改造、稳定高效产出的效果。稳定高效产出的效果。稳定高效产出的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种内置分段药柱的多脉冲高能气体压裂弹


[0001]本专利技术涉及油气井开采
，特别涉及一种内置分段药柱的多脉冲高能气体压裂弹。

技术介绍

[0002]自本世纪初起，国外油气井开采开始大规模推广以GasGun为代表的内置全装药复合高能材料压裂枪技术。该技术实现了单井开采半径、日产量、稳产周期均大幅度增加，总采收率达50％，成本下降2/3；储层改造效果产生了质的飞跃；同时具有使用安全、施工简便等优点。已在老井激活、低孔低渗井改造方面取得了巨大的成功。美国在大规模采用先进压裂技术后，石油日产量增幅屡创新高，2019年实现了石油完全自给并首次解除了石油出口禁令。先进压裂技术生产的石油占美国石油产量50％以上，由于涉及固体高能材料等核心军事技术，GasGun对中国实施了技术封锁。
[0003]国内目前储层开采与改造技术大规模应用水力压裂，该工艺实施过程中受地应力影响，无法在近井地带形成多条径向长距离的放射状裂缝，水力压裂过程中地层错动甚微难以对裂缝长期支撑，导致地层渗流能力极其有限。
[0004]近年部分试用的与复合高能材料相关的压裂技术多为裸药外置式无壳压裂弹，存在施工不安全、燃烧不可控、效果不明显等技术问题。目前也有压裂药内设于压裂枪身内来提高安全性的，如公告号为CN203285405U所公开的多级复合深穿透射孔装置，包括至少一个整体射孔单元，所述整体射孔包括压裂枪组件和复合射孔器，压裂枪组件包括从上向下依次固定连接的筒形的上接头、筒形的压裂枪身和筒形的中间接头，压裂枪身设有压裂药柱，压裂枪身的侧壁设有多个泄压孔。复合射孔器中射孔弹射孔形成孔道的同时，两级火药分步激发燃烧，在井筒中产生高温高压气体并直接进入射孔孔道，通过多次做功大幅度延长了压力作用时间，能够对较薄的非常规油气层进行有效的气体压裂，从而形成孔缝结合型的深穿透，提高近井地带的导流能力。

技术实现思路

[0005]为解决上述现有技术中的裸药外置式无壳压裂弹存在施工安全性低的问题，本专利技术提供一种内置分段药柱的多脉冲高能气体压裂弹，其主要构思为通过在压裂弹内分段内置专用高能材料药柱，实现对压裂过程中多脉冲能量输出模式的定制管理，在保障施工安全的前提下，产生特征频段的冲击波加载于地层，使近井地带形成多条不受地应力控制的放射状裂缝群，达到对油气井开采和老井激活的体积改造、稳定高效产出的效果，从而克服现有技术中的压裂弹存在的压裂效果单一产出低、无法在形成径向长距离的网络放射状的裂缝、地层渗流能力有限；燃烧不可控、施工不安全、作业成本高昂的技术问题。
[0006]本专利技术提供的内置分段药柱的多脉冲高能气体压裂弹，具体包括依次轴向连接的隔板点火器、若干弹体、防冲盘接头和防冲盘；
[0007]所述弹体的周向侧壁上设有若干泄压孔，所述弹体内中心轴向设置有中心点火
管，在所述弹体和所述中心点火管之间形成的环形空腔内填充有膏体高能材料药柱，所述中心点火管内填充有燃速大于膏体高能材料药柱的点火药；
[0008]所述隔板点火器内安装有用于点燃膏体高能材料药柱和点火药的起爆器；
[0009]相邻两所述弹体之间还通过双公接头连接，所述双公接头的中部设有外径大于所述弹体外径的中间凸起部。
[0010]在一实施例中，所述泄压孔为通孔、或台阶通孔、或设有堵片的台阶通孔。
[0011]在一实施例中，所述隔板点火器还包括与所述弹体螺纹连接的隔板接头，所述隔板接头内设有放置所述起爆器的腔体以及用于固定所述起爆器的压盖和夹具。
[0012]在一实施例中，所述膏体高能材料药柱的外壳采用氟塑料管材质。
[0013]在一实施例中，所述中心点火管的周向侧壁上设有若干沿轴向分布的腰形孔，所述中心点火管的两端还套装有支架，所述支架上至少具有两个以上沿径向分布的支柱。
[0014]在一实施例中，所述中间凸起部的两侧周边均设有倒角。
[0015]在一实施例中，所述中间凸起部的外表面设有滚花。
[0016]在一实施例中，所述防冲盘接头一端为外螺纹与弹体相连，另一端为内螺纹与防冲盘相连，且防冲盘接头的内螺纹端的外径与所述中间凸起部的直径相同。
[0017]在一实施例中，所述防冲盘包括连接杆，以及依次通过连接杆连接的螺纹连接头、近端盘、若干中间盘和远端盘；
[0018]其中，所述近端盘与所述防冲盘接头相距最近，所述远端盘与所述防冲盘接头相距最远，且所述远端盘的直径小于近端盘的直径小于中间盘的直径。
[0019]在一实施例中，所述近端盘、中间盘和远端盘的周边均设置有倒角，且倒角边长不小于12mm。
[0020]基于上述，与现有技术相比，本专利技术提供的一种内置分段药柱的多脉冲高能气体压裂弹，具有以下技术效果：
[0021]1.可在现场将分段药柱直接装入弹体，无需在专门场地事先总装，实现全过程弹、药分体运输的安全要求。
[0022]2.采用专用的隔板点火器，装配时独立密封，激发后输出高温高速金属射流，可实现空气或水介质中对药柱点火，适应超深井压力条件，有效实现了安全可靠点火的技术效果。
[0023]3.药柱中心贯穿式点火后，从新形成的内孔开始燃烧，燃烧面积逐渐增加，可加速提供高能气体，与地层裂缝延伸需要的气体量相匹配，井筒有效压力维持时间延长，造缝距离更远。
[0024]4.膏体高能材料多段设置可巧妙利用地层温度变化规律，随作业深度增加在井筒内输出的峰值压力呈线性上升，自动与不同深度的地层破裂压力相匹配。
[0025]本专利技术的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；在下面描述中附图所述的位置关系，若无特别指明，皆是图示中组件绘示的方向为基准。
[0027]图1为内置分段药柱的多脉冲高能气体压裂弹的结构示意图；
[0028]图2为隔板点火器的结构示意图；
[0029]图2.1为隔板接头的结构示意图；
[0030]图2.2为夹具结构示意图；
[0031]图2.3为压盖结构示意图
[0032]图2.4为图2.3中的压盖轴向投影示意图；
[0033]图3为弹体结构示意图；
[0034]图3.1为图3中沿A
‑
A的剖视图；
[0035]图4为堵片结构示意图；
[0036]图5为中心点火管结构示意图；
[0037]图5.1为图5中的中心点火管轴向投影视图；
[0038]图6为双公接头结构示意图；
[0039]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内置分段药柱的多脉冲高能气体压裂弹，其特征在于：包括依次轴向连接的隔板点火器(100)、若干弹体(200)、防冲盘接头(400)和防冲盘(500)；所述弹体(200)的周向侧壁上设有若干泄压孔(201)，所述弹体(200)内中心轴向设置有中心点火管(220)，在所述弹体(200)和所述中心点火管(220)之间形成的环形空腔内填充有膏体高能材料药柱(210)，所述中心点火管(220)内填充有燃速大于膏体高能材料药柱的点火药(230)；所述隔板点火器(100)内安装有用于点燃膏体高能材料药柱(210)和点火药(230)的起爆器(101)；相邻两所述弹体(200)之间还通过双公接头(300)连接，所述双公接头(300)的中部设有外径大于所述弹体(200)外径的中间凸起部(310)。2.根据权利要求1所述的内置分段药柱的多脉冲高能气体压裂弹，其特征在于：所述泄压孔(201)为通孔、或台阶通孔、或设有堵片(202)的台阶通孔。3.根据权利要求1所述的内置分段药柱的多脉冲高能气体压裂弹，其特征在于：所述隔板点火器(100)还包括与所述弹体(200)螺纹连接的隔板接头(110)，所述隔板接头(110)内设有放置所述起爆器(101)的腔体以及用于固定所述起爆器(101)的压盖(120)和夹具(130)。4.根据权利要求1所述的内置分段药柱的多脉冲高能气体压裂弹，其特征在于：所述膏体高能材料药柱(210)的外壳采用氟塑料管材质。5.根据权利要求1所述的内置分段药柱的多脉冲高能气体压裂...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：北京宇箭动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：