[发明专利]无壳压裂弹及该无壳压裂弹的燃速控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及油田油水井增产增注方法，具体的说涉及一种无壳压裂弹及该无壳压裂弹的燃速控制方法。

背景技术

高能气体压裂是利用能量火药在油井井筒内燃烧，生成的高温高压气体作用于目的油层，形成多条不受地应力影响的径向裂缝，有效改善油层近井地带渗流环境，达到油气井增产、注水井增注的目的。高能气体压裂可用于油井油层改造，提高油层渗透率，增加油井产量；它也可用来提高油层吸水能力，改善吸水剖面，扩大水驱波及体积、影响范围和波及效率，改善注水井注水驱油效果，提高油田采收率。

压裂弹是高能气体压裂的能量源，有无壳弹、有壳弹和液体药3种装药方式，目前较成熟和常用的是无壳压裂弹技术。高能气体压裂技术的关键参数是压力上升速度、压力作用时间和峰值压力，与能量火药的燃烧速度密切相关，因此压裂弹燃烧的控制是该技术的关键，目的在保证油井套管安全的前提下，针对不同油井、油层特点，实现针对化、精细化施工，以取得较好的压裂增产增注效果。

目前使用的无壳弹高能气体压裂技术是将火药成型为一定长度和直径、带有中孔的圆柱状，中孔内装配起支撑、连接、密封作用的中心管，形成内腔密封、点火、传火结构的无壳弹；每节压裂弹为一单元，通过连接装置可将多个压裂弹单元相互连接，满足不同装药量的需求；无壳压裂弹上部配以点火装置，下部配以尾堵成为压裂弹总成。

现有控制无壳压裂弹燃烧方法主要是从能量药配方和压裂弹外形方面入手：如使用缓燃药和速燃药两种压裂弹交替组合实现脉冲燃烧控制，控制手段比较单一，无法实现精细化设计；再如改变药的灌铸形状，制成单孔管状及圆孔多孔或网格孔多孔状，目的是改变燃烧面积，控制燃烧能量释放，缺点是受到井下温度压力条件的作用，常常会挤压变形而无法达到目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种无壳压裂弹。

本发明的另一个目的是提供一种无壳压裂弹的燃速控制方法，以解决现有无壳压裂弹无法满足与油井油层特性匹配的压力加载问题。

本发明技术方案如下：

一种无壳压裂弹，包括点火药中心管、火药柱，所述火药柱为中空圆筒状，所述中心管设置于所述火药柱内部的空腔内，所述中心管的外周壁与所述火药柱的内周壁贴合；所述中心管呈中空筒状，所述中心管内装有所述点火药；它还包括泄压部，所述泄压部对称置于所述火药柱的两端，所述泄压部的外侧与所述火药柱的内周壁贴合，所述泄压部的内侧与所述中心管的外周壁贴合；所述中心管侧壁设有至少1组点火孔，每组点火孔位于垂直于所述中心管轴向的同一平面上，每组点火孔为3-6个。

所述点火孔按照中心管的长度每米设有1-30组。

作为本发明的进一步改进，所述中心管侧壁设有3～30组点火孔，每组的点火孔之间的间隔相等或者每组的点火孔之间的间隔不相等。

一种无壳压裂弹的燃速控制方法，其特征在于它包括以下步骤：根据无壳压裂弹所需燃速，确定点火孔的组数量，根据点火孔的组数量设置中心管侧壁上点火孔的位置。

本发明无壳压裂弹的燃速控制方法是根据无壳压裂弹所需燃速，确定点火孔的组数量，根据点火孔的组数量设置中心管侧壁上点火孔的位置，一组点火孔等于一个点火点。

本发明通过改变压裂弹点火点的数量和位置，可以控制压裂弹的燃烧，以控制压力上升速度、压力作用时间和峰值压力参数，从而控制火药能量的释放，形成一系列燃速的压裂弹，满足不同井况和地质条件下的压力加载条件，改善压裂增产增注效果，并且有利于油井井筒的保护。此外，为了满足不同地层参数和设计的需要，可能需要实现不同的压力加载过程，此时可以通过使用本发明所提供的无壳压裂弹，对各个压裂弹的燃速进行控制，从而通过不同燃速的压裂弹的搭配，实现上述目的。更进一步，在进行井下作业时，通过使用本发明提供无壳压裂弹，还能够有效地提高单井装药量，延长压力作用时间，改善压裂效果。

附图说明

图1是本发明无壳压裂弹第一种实施方式的结构示意图；

图2是本发明无壳压裂弹第二种实施方式的结构示意图；

图3是本发明无壳压裂弹第三种实施方式的结构示意图；

图4是本发明无壳压裂弹第四种实施方式的结构示意图； 

图5是无壳弹燃烧速度及点火点数量的关系图。

具体实施方式

下面的实施方式可以进一步说明本发明，但不以任何方式限制本发明。

一种无壳压裂弹，包括点火药1、中心管2、火药柱4，火药柱4为中空圆筒状，中心管2设置于火药柱4内部的空腔内，中心管2的外周壁与火药柱4的内周壁贴合；中心管2呈中空筒状，中心管2内装有点火药1；