專利名稱：纜輸式全燃燒壓裂彈的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種解堵壓裂裝置，是用于油田井下油層改造、提高產(chǎn)能的纜輸式全燃燒壓裂彈。該彈由點火器、彈身和導向頭等組成。
在原油開采中，提高低滲油田原油產(chǎn)量的有效措施是實施酸化解堵或水力壓裂，以達到改善地層滲透性，提高導流能力的目的。
在現(xiàn)今的原油開采中，普遍使用的水力壓裂和后來發(fā)展的爆炸壓裂，都是由于水力壓裂的局限性和爆炸壓裂的危險性而被一種高能氣體壓裂彈所彌補。中國專利89208915.6報道了“套管井高能壓裂彈”的結(jié)構和中國專利92224050.7報道了“緩沖壓裂彈”的結(jié)構，都是鋼質(zhì)彈殼，采用油管輸送，其弊端是單級裝藥量少，燃燒猛度過大，作用時間極短，壓裂效果不夠顯著，有時易發(fā)生燃后彈殼鼓脹滑脫現(xiàn)象，點火位置無法任意改變，燃燒壓力無法人為控制，壓裂后金屬殘骸不能自燃自毀。因此，這種結(jié)構的壓裂彈在應用中受到了一定程度的限制。
本實用新型的目的在于克服背景技術中的不足，設計一種用纜索輸送、改變彈殼外徑，既能穿過套管，又能穿過油管，點火位置可任意調(diào)節(jié)，壓力可控，能夠形成封閉體系的纜索式全燃燒壓裂彈。
本實用新型的構思要實現(xiàn)上述的目的，解決使用纜索輸送必須克服二大難題，其一是封隔器的安裝，在纜索上無法安裝現(xiàn)有的金屬封隔器，其二是纜索輸送過程中彈體旋轉(zhuǎn)，纜索扭纏造成堵塞。為了解決封隔器的安裝問題，用氣墊封隔器套在纜索上軸向固定，在纜索輸送到位后，采用定時點火器引燃氣體發(fā)生劑，產(chǎn)生的氣體向膠囊充氣，使套管或油管和纜索之間密封。為了解決扭纏堵塞問題，用定位阻尼器防止彈體旋轉(zhuǎn)，在連接管的端部裝上兩個方向相反的葉輪，葉片間的液體阻止了彈體的旋轉(zhuǎn)。為了解決封閉體系問題，在定位阻尼器下面，裝上皮碗，在高壓作用下，皮碗撐開緊貼管壁，開成封閉體系。為了解決壓裂彈自燃自毀問題，把彈身、導向頭使用的鋼部件改換成能易燃易毀的材料。
本實用新型由氣墊封隔器2－6、發(fā)火器7－10、彈身11－15、定位阻尼器16－17、皮碗18、導向頭19組成。
氣墊封隔器2－6由點火劑2、定時點火器3、密封蓋4、氣體發(fā)生劑5和橡膠囊6構成。
點火劑2為疊氮化鈉或過氯酸鉀。
定時點火器3為FG－1型定時點火器。
密封蓋4是硬質(zhì)硅橡膠。
氣體發(fā)生劑5是疊氮硝胺。
橡膠囊6是一個全密封橡膠球柱形囊包，圓柱長400mm，外徑40～100mm。
發(fā)火器7－10由纜索接頭7、定時點火器8、點火線9和外殼10構成。
纜索接頭7是45＃鋼制成，用于纜索1和外殼10的連接。
定時點火器8是FG－1型定時點火器。
點火線9是包有點火藥的膠管，可向多個彈身中不同位置點火，即上端、兩端、中端、中間、交叉點火和全點火，用于控制壓力。
外殼1045＃鋼制成用于纜索接頭7和傳火連接管11的連接，長500mm上半部外徑40～90mm，內(nèi)徑30～80mm，下半部內(nèi)徑20～25mm。
彈身11－15由傳火連接管11、密封膠12、引燃藥13、主裝藥14和包覆層15構成，用2－15個彈身連成一體。
傳火連接管11選用玻璃鋼或低熔點鋁合金或膠木紙管制成長800mm，外徑20～25mm，內(nèi)徑7～12mm的管，一端有二個直徑4mm的孔，兩端有陰陽螺紋用于連接。
密封膠12是環(huán)氧樹脂膠粘劑。
引燃藥13是黑火藥。
主裝藥14是復合推進劑或雙基火藥。
包覆層15用F－1橡膠或玻璃布、牛皮紙制成長800mm，外徑40～110mm的可燃藥筒。
定位阻尼器16－17由上葉輪16和下葉輪17構成，每個葉輪是由三對曲面葉片構成，上葉輪和下葉輪葉片的曲面呈相反的方向，不管來自哪個方向的作用力都能起到阻尼作用。葉輪高1000mm，葉輪直徑50～110mm，中心孔直徑20～25mm，曲面的弦與直徑夾角15°。
皮碗18由硬橡膠制成，當皮碗受到壓力時皮碗伸展緊貼管壁起到密封作用，皮碗直徑50～120mm，碗的弧線的弦傾斜30°。
本實用新型的安裝將定時點火器3連上點火線9裝入外殼10內(nèi)，點火線9通過傳火連接管11上端兩個孔插入引燃藥13中，外殼9與傳火連接管11螺紋連接，傳火連接管周圍澆鑄主裝藥14，涂上包覆層15、傳火連接管下端套上定位阻尼器16－17、皮碗18和導向關19，使用時在纜索1端部套上氣墊封隔器2－6后和纜索接頭7螺紋連接。
本實用新型用于套管的最佳結(jié)構氣墊封隔器中的橡膠囊6圓柱長400mm，外徑100mm，發(fā)火器中外殼10高500mm，上半部外徑70mm，內(nèi)徑50mm，下半部外徑25mm，內(nèi)徑12mm，包覆層15長800mm，外徑100mm，導向頭16長200mm，外徑110mm，內(nèi)徑25mm，定位阻尼器16－17高1000mm，葉輪直徑110mm6個葉片，每個葉片長55mm，中心孔直徑25mm，皮碗18直徑110mm。
本實用新型用于油管的最佳結(jié)構氣墊封隔器中的橡膠囊6圓柱長400mm，外徑50mm，發(fā)火器中外殼10高500mm，上半部外徑50mm，內(nèi)徑35mm，下半部內(nèi)徑20mm，用7個彈身連成一體，單個彈身中傳火連接管11長800mm，外徑20mm，內(nèi)徑8mm，包覆層15長800mm，外徑50mm，定向阻尼器16－17高1000mm，葉輪直徑50mm，每個葉片長17mm，中心孔直徑20mm，皮碗18直徑50mm，導向頭19長200mm，外徑52mm，內(nèi)徑20mm。
本實用新型的優(yōu)點如下1、用纜索輸送比油管輸送節(jié)省施工時間，大大降低作業(yè)成本。
2、點火位置可隨意調(diào)整來控制壓力，運用快慢燃速交替轉(zhuǎn)換，能量釋放隨地層吸收指數(shù)大小變化而變化。
3、彈身、導向頭、定位阻尼器、皮碗能自毀。
4、氣墊封隔器和皮碗可形成全封閉體系，提高了火藥燃氣利用率，使得增產(chǎn)率均在80％以上。
本實用新型的
如下附圖1是纜輸式全燃燒壓裂彈剖面圖。
附圖2是附圖1中的氣墊封隔器2－6的剖面圖。
附圖3是附圖1中的多個彈身11－15點火位置剖面圖。
a.是上端點火b.是中間點火c.是上下兩端點火d.是交叉點火e.是全點火附圖4是附圖1中的定位阻尼器17－18橫切面圖。
a.是上葉輪17的橫切面圖b.是下葉輪18的橫切面圖附圖5是附圖1中的導向頭19的橫切面圖。
實施例1、參照附圖1、2、3－a、4、5實施1.1氣墊封隔器2－6的制造用橡膠制成長400mm，外徑100mm的橡膠囊6，從密封口裝入氣體發(fā)生劑疊氮硝胺5，疊氮硝胺裝在阻燃的軟管內(nèi)，在軟管的端部裝入點火劑疊氮化鈉2，再裝進定時點火器3，蓋上密封蓋4。
1.2發(fā)火器7－10的制造用45＃鋼制成長500mm，上半部外徑70mm，內(nèi)徑50mm，下半部內(nèi)徑25mm的外殼10和外徑50mm，內(nèi)徑40mm的纜索接頭7，在外殼10中裝入帶有點火線9的定時點火器8，接上纜索接頭7。
1.3彈身11－15的制造用低熔點鋁合金制成長800mm，外徑25mm，內(nèi)徑12mm的傳火連接管，固定在模具上，用復合推進劑鑄成藥柱14，再澆鑄黑火藥13，退模后再用F－1橡膠進行包覆2mm厚，在傳火連接管上端穿兩個孔，直徑4mm，點火線9的一端插入小孔，另一端引出，再用環(huán)氧樹脂密封膠12密封，由6個彈身連為一體。
1.4定位阻尼器16－17的制造用硬橡膠制成高500mm，上葉輪直徑110mm，每片長55mm的曲面a，下葉輪和上葉輪一樣，不同的是曲面b。
1.5皮碗18的制造用硬橡膠制成層式結(jié)構的三個皮碗，每個皮碗相間200mm，皮碗直徑120mm。
1.6導向頭19的制造導向頭用硬質(zhì)的木材制成高200mm，外徑110mm，內(nèi)徑25mm。
1.7本實用新型的裝配把六個彈身11－15通過傳火連接管螺紋連接，再把彈身上端的一個點火線聯(lián)上發(fā)火器中的定時點火器，彈身的下端通過傳火連接管分別套上定位阻尼器16－17、皮碗18、導向頭19。使用時把氣墊封隔器套在纜索1上，兩端扎緊，纜索的端部和纜索接頭7螺紋連接，打開定時點火器3、8，即可下油井壓裂，經(jīng)過吐合油田3口油井試驗，安全可靠，增產(chǎn)效果達到80％。
2、參照實施例1制造、裝配，不同的是由三個彈身聯(lián)為一體，第二彈身中的點火線連接定時點火器8，點火由中間向二端燃燒，參照附圖3－b，經(jīng)過玉門油田9005＃等3井次試驗，對套管無任何損害，增產(chǎn)效率達到82％。
3、參照實施例1制造、裝配，不同的是由九個彈身聯(lián)為一體，第一和第九級彈身中的點火線連接定時點火器8，點火由兩端向中間燃燒，參照附圖3－c，經(jīng)過玉門油田G18井等3井次試驗，增產(chǎn)效率達到85％。
4、參照實施例1制造、裝配，不同的是由十三個彈身聯(lián)為一體，第一、第三和第七彈身中的點火線連接定時點火器8，點火分別交叉引燃，參照附圖3－d，經(jīng)過玉門油田559井試驗，安全可靠，產(chǎn)量由壓前的3.0m3／d增加到6.5m3／d。
5、參照實施例1制造、裝配，不同的是，參照上述本實用新型用于油管的最佳結(jié)構的參數(shù)，由7個彈身聯(lián)為一體，每級彈身中的點火線連接定時點火器8，點火由兩端向中間燃燒，參照附圖3－e，經(jīng)過新疆油田10－25井注水井壓裂試驗，全過程安全，可靠，增注量由原先的90m3／d增加到120m3／d。
權利要求1.一種纜輸式全燃燒壓裂彈由氣墊封隔器(2-6)、發(fā)火器(7-10)、彈身(11-15)、皮碗(18)和導向頭(19)組成，其特征在于氣墊封隔器(2-6)由點火劑(2)、定時點火器(3)、密封蓋(4)、氣體發(fā)生劑(5)和橡膠囊(6)構成，彈身(11-15)由傳火連接管(11)、密封膠(12)、引燃藥(13)、主裝藥(14)和包覆層(15)構成，用2-15個彈身連成一體，其中傳火連接管(11)長800mm、外徑20-25mm、內(nèi)徑7-12mm，一端有二個直徑4mm的孔，兩端有陰陽螺紋，包覆層(15)是長800mm、外徑40-110mm的可燃藥筒；定位阻尼器(16-17)由上葉輸(16)和下葉輸(17)構成，構件通過傳火連接管(11)連接，氣墊封隔器(2-6)套在纜索上。
2.根據(jù)權利要求1所述的壓裂彈，其特征在于用于套管的最佳結(jié)構單個彈身中傳火連接管(11)長800mm、外徑25mm、內(nèi)徑12mm；包覆層(15)長800mm、外徑100mm，由6個彈身連成一體。
3.根據(jù)權利要求1所述的壓裂彈，其特征在于用于油管的最佳結(jié)構單個彈身中傳火連接管(11)長800mm、外徑20mm、內(nèi)徑8mm；包覆層(15)長800mm、外徑50mm，由7個彈身連成一體。
專利摘要本實用新型是纜輸式全燃燒壓裂彈，是為了解決金屬殼壓裂彈的輸送成本高、燃燒壓力不易控制，并有金屬堵片掉入井內(nèi)等弊端，采用纜索輸送，應用能在纜索上安裝的氣墊式封隔器，阻止纜索扭纏的定位阻尼器和形成全封閉體系的皮碗，采取不同位置點火來控制燃燒壓力，使用可燃構件設計了一種全燃燒壓裂彈，提高了火藥燃氣利用率，縮短了施工時間，降低了作業(yè)成本，其增產(chǎn)有效率均在80％以上。
文檔編號E21B43/25GK2191921SQ94201940
公開日1995年3月15日 申請日期1994年1月28日 優(yōu)先權日1994年1月28日
發(fā)明者田志波, 汪長栓, 王剛合, 魚溶, 戴錫尊, 李德乾, 吳激進, 楊志剛, 龔新華, 楊彬, 陳暉 , 馮燕萍 申請人:西安奧地能源技術研究所