[发明专利]油气井复合压裂射孔方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于石油勘探开发领域，是一种能够在射孔的同时对地层进行深度压裂改造的复合压裂射孔方法及装置。

背景技术

在油气井勘探开发领域中，射孔是完井工程中的关键环节，射孔的完善程度决定了油气井的产能和寿命。当今油气井射孔普遍采用聚能射孔，由于单纯的聚能射孔会在孔道壁面形成一定厚度的压实带，这种压实带所带来的后果是渗透率大幅降低，严重影响油气井产能和寿命。为此，人们在不断地探索中开发了复合射孔技术。复合射孔是将聚能射孔和火药结合，在完成射孔的同时利用火药爆燃产生的气体作用于地层，用于解除堵塞污染，破除射孔孔道内的压实带，达到增产增注的目的。目前，枪内装药的一体式复合射孔由于其具有施工简单，安全可靠，对井筒损伤小，已在油田得到了广泛应用。但是，由于一体式复合射孔大多采用弹间装药形式，特别是在孔密较高的情况下火药装药量大幅降低，使作用效果变得很差。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种能够有效提高能量利用率、提高射孔穿深、延长裂缝，进而提高压裂效果的油气井复合压裂射孔方法及装置。

本发明为解决解决上述问题所提供的油气井复合压裂射孔方法是：利用复合压裂射孔器的射孔弹爆炸引燃射孔器内的一级火药，一级火药燃烧引燃射孔器内的二级火药，一级火药和二级火药的压力峰值时差为5～10毫秒，一级火药性能参数是：爆热3600～4200kJ/kg、火药力600～1100kJ/kg，二级火药的性能参数是：爆热2800～3400kJ/kg、火药力600～1100kJ/kg。

本发明为解决上述问题所提供的油气井复合压裂射孔装置由一节射孔器或多节射孔器连接构成，所述的射孔器具有一个射孔枪，该射孔枪中设有圆筒型弹架，在该圆筒形弹架上装有多个聚能射孔弹；本发明的特别之处是：在正对射孔弹射流方向的枪身上设置泄压孔，泄压孔上装有密封堵片，在圆筒形弹架上安装内药盒和外药盒，其中内药盒装在圆筒形弹架内，且位于相邻聚能射孔弹之间，内药盒内装一级火药，外药盒附着在圆筒型弹架外壁，外药盒内装二级火药；其中一级火药的组分重量配比为：高氯酸铵75～80％、端羟基聚丁二烯20～25％和适量添加剂，高氯酸铵和端羟基聚丁二烯之和为100％，所说的添加剂是固化剂、增塑剂、缓燃剂和稳定剂，一级火药的性能参数是爆热3600～4200kJ/kg、火药力600～1100kJ/kg；二级火药的组分重量配比为：高氯酸铵75～80％、聚醚20～25％和适量添加剂，高氯酸铵和聚醚之和为100％，所说的添加剂是固化剂、增塑剂、缓燃剂和稳定剂，二级火药的性能参数是爆热2800～3400kJ/kg、火药力600～1100kJ/kg。

利用上述一级火药与二级火药在枪内的装药方式可实现装药量的增加，并达到延长压力作用时间的目的。

上述的密封堵片可以是脆性材料密封堵片，譬如粉末冶金密封堵片或氧化铝-氧化锆陶瓷密封堵片。

上述的泄压孔最好是台阶孔，该台阶孔的小端位于圆筒形弹架的内壁，密封堵片装在该台阶孔的台阶上。这样做的目的是提高射孔弹的炸高，而炸高的提够增大射孔弹的穿深效果。

射孔时，导爆索引燃射孔弹，射孔弹爆炸后的产物首先点燃内药盒里的一级火药，然后再点燃弹架外侧射孔弹两侧外药盒中的二级火药。一级火药与二级火药压力峰值的时差为5～10毫秒。由于一级火药与二级火药的压力峰值存在时差，从而形成了能量的互补，在孔道中形成有效压力的持续时间更长，充分提高了能量的利用率，延长了裂缝的长度。

本发明将一级和二级火药分别装在药盒里，不但简化了装配工艺，便于包装和运输，且提高了安全性，而且这种结构形式也便于规模化和标准化生产。本发明在正对射孔弹射流方向的枪身上设置泄压孔，所产生的爆燃气体无需通过井筒环空纵向和径向运动，而是直接通过泄压孔释放到射孔孔道，从而降低了爆燃气体的能量损失。本发明适用于电缆、钻杆或油管输送等现场作业工艺。

附图说明

图1是本发明的整体结构图。

图2是图1射孔器枪身上的泄压孔及堵片部分的局部视图。

图3是图1弹架外侧外药盒的剖视图。

图4是图1弹架外侧外药盒的立体图。

图5是本发明射孔弹爆炸、一级火药和二级火药燃烧的压力曲线图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的内容加以详细说明。

如图1所示：射孔器枪身1的左端是接头2，右端是尾堵3。圆筒形弹架4上装有多个射孔弹5，各射孔弹按照设定的方位螺旋形排列。内药盒6装在圆筒形弹架4的里面，每两个相邻的射孔弹之间安装一个内药盒6；外药盒7装在圆筒形弹架4的外面。