[发明专利]一种用于产生可控冲击波的复合型含能棒及其制作方法

说明书

本发明涉及一种用于产生可控冲击波的复合型含能棒及其制作方法，以解决目前采用动力学措施存在安全问题，以及电脉冲技术难以产生明显增透效果的问题。该用于产生可控冲击波的复合型含能棒，外壳和内管均为两端封闭的中空直管；外壳与内管同轴套装，所述外壳的外径为18‑23mm，长度为95‑105mm，内管外径为4‑8mm，长度为72‑77mm，金属丝沿外壳与内管的轴线设置，其两端伸出外壳并固定安装；内管内装填粉状含能材料，内管和外壳之间装填液体含能材料。该用于产生可控冲击波的复合型含能棒的制作方法，包括准备各部件，组装金属丝、内管端头、内管，将粉状含能材料填入内管并通过内管端头封装，组装内管、端盖、直管，将液体含能材料填入直管并通过端盖封装。

技术领域

本发明属于冲击波产生设备技术领域，具体涉及一种用于产生可控冲击波的复合型含能棒及其制作方法。

背景技术

页岩气、致密油气开发需要提高储层的渗透性来增加产量，目前通常会采用高能气体压裂、深空预裂爆破、二氧化碳压裂为代表的动力学措施进行渗透，但其产生的能量巨大易导致井筒、钻孔发生安全问题。在电脉冲技术中，以液电效应、金属丝电爆炸产生的冲击波为另一种渗透方式；但冲击波的能量仅仅来源于电脉冲设备储存的电能，所以输出冲击波又太小，难以产生明显的增透效果。

我国大量非常规油气储量在3500以深，中石油的钻井深度已经高达6000米以上。在深于3500米以上的页岩油气、致密油气开发中，井筒液柱压力大于35MPa，甚至达到60MPa。专利“一种用于产生可控冲击波的增透型聚能棒及其制备方法”(ZL201810032262.4)公开了专用于煤层增透的聚能棒。针对煤层增透的具体要求，该型聚能被应用于页岩油气、致密油气开中时，还有如下缺陷：由有机绝缘材料制成的聚能棒无法达到承载高静压的要求；无机绝缘材料又不能承受冲击波；体积小，其中的含能混合物装填量小，所产生的冲击波强度小，使得输出冲击波太小，难以产生明显的增透效果，因此页岩气、致密油气开发中的由于受到了制约。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种用于产生可控冲击波的复合型含能棒，以解决目前采用动力学措施存在安全问题，以及电脉冲技术难以产生明显增透效果的问题。

本发明的第二个目的是提供上述用于产生可控冲击波的复合型含能棒的制作方法。

为实现上述第一个目的，本发明的解决方案是：

一种用于产生可控冲击波的复合型含能棒，包括外壳、金属丝、内管，外壳和内管均为两端封闭的中空直管；外壳与内管同轴套装，所述外壳的外径为18-23mm，长度为95-105mm，内管外径为4-8mm，长度为72-77mm，金属丝沿外壳与内管的轴线设置，其两端伸出外壳并固定安装；内管内装填粉状含能材料，内管和外壳之间装填液体含能材料。

优选的，所述外壳包括直管和插装在直管两端的端盖，直管为金属材料的管状结构；端盖为非金属材料，端盖在其中心朝直管方向设有固定柱；所述内管为玻璃材质，内管两端设有内管端头，内管端头与所述固定柱接触；端盖和内管端头沿其轴线设有内径为0.3-0.5mm的通孔。

优选的，所述金属丝的直径为300-500μm，材质为钨或钽。

优选的，所述外壳的外径为20mm，长度为100mm，外壳的壁厚为2mm；所述内管外径为6mm，长度为75mm。

优选的，所述粉状含能材料包括质量分数为20-30％的铝粉、65-75％的高氯酸铵或高氯酸钾、3-5％的石蜡，粉状含能材料的填装密度为1.0～1.2g/cm³。

优选的，所述液体含能材料包括质量分数为95％的硝基甲烷和5％的乙二胺。

优选的，所述直管外表面沿其轴向设有多排槽体集合体，每排槽体集合体包括沿直管周向设置的多个矩形槽。