[发明专利]壳体可燃的压裂弹

说明书

本发明是属于压裂地下岩层的高能压裂装置，是一种用于油田井下油层改造和石油开发的壳体可燃的压裂弹，该弹由弹头、弹身、弹尾组成。

在石油开采中，提高低渗透油田石油产量的有效措施是实施压裂，改善油层的渗透性，降低油流阻力，从而增加油井的石油产量。

目前在石油开采中普遍使用的压裂方法是水力压裂；实施水力压裂需要很多大型压裂设备，还需大量的压裂液和支撑剂，施工费用十分昂贵，除此之外，水力压裂只产生一条裂缝，因而导流能力的改善有一定的局限性。并且水力压裂还受水源、地形和道路条件的限制，它不适用于水敏性地层。

另一种压裂方法是爆炸压裂，爆炸压裂虽然也可以用于地下岩层的压裂，但是缺陷很多。首先，爆炸压裂容易使油井的套管造成破裂，使油井无法正常生产，甚至使油井报废。其次，爆炸压裂很不安全，炸药在运输和使用过程中容易受撞击而发生爆炸。

近年来，国内外发展了一种高能气体压裂弹，中国专利申请号89208915.6报导了套管井高能压裂弹的结构采用了钢制弹壳，普遍存在装药量少、使用不方便、瞬时压力高、持续时间短、容易发生掉弹、卡弹等事故。

本发明的目的在于克服背景技术中的不足，设计一种装药量大、使用方便、压力循序增大，持续时间长的壳体可燃的压裂弹。

本发明的构思，为了实现上述目的，采用任何高强度金属材料制造的压裂弹都不能实现，设想一种可燃壳体代替金属壳体，使得火药和壳体同时燃烧，产生的气体均匀分布于整个封堵空间，使压力循序上升。但该壳体承受不了井下压力和弹体自身重量，为了解决壳体能承受井下压力，在壳体内可浇铸具有一定强度的火药。为了承受弹体重量在药柱中心可加上一中心轴，为了传火需要可在中心轴的两端留上侧面开有传火孔的空心轴。

本发明由弹头19、弹身(7-18)、弹尾(1-6)组成，其特点是壳体12由可燃的筒层构成，弹身(7-18)中的壳体12和中心轴(7、11、15)之间通过主装药13和引燃药(10、14)连为一体，其两端用密封盖(8、17)密封，中心轴两端为空心轴(7、15)，中间为实心轴11，空心轴(7、15)侧面开有传火孔(9、16)；装有密封圈18的空心轴15与弹头19螺纹连接，空心轴7与弹尾(1-6)螺纹连接。

弹头由45^#钢制成圆锥体。

弹身(7-18)由传火孔(9、16)、中心轴(7、11、15)、引燃药(10、14)、壳体12、主装药13、密封盖(8、17)组成，中心轴由空心轴(7、15)和实心轴11及密封圈18组成。

引燃药(10、14)是由过氯酸铵、硅橡胶组成。

壳体12是由可燃纸、黑索今等制造成防水耐热的可燃筒层。

主装药13是由84系列推进剂组成。

密封盖(8、17)是通用的环氧树脂胶粘剂，密封圈18由丁腈橡胶制成O形密封圈。

弹尾(1-6)由点火器1、点火药包2、传火药3、密封圈4、传火管5、连接件6组成。

点火器1可以撞击点火、也可以电缆点火、也可用定时点火。

点火药包2为黑火药。

传火药3为黑火药。

密封圈4由丁腈橡胶制成O形密封圈。

传火管5由聚氯乙燃材料制成。

连接件6由45^#钢制成。

本发明的制造：

中心轴的制造，首先用45^#钢加工好外径25mm、长600mm的实心轴，在其两端焊接直径40mm、内径25mm、长200mm侧面开斜孔的空心轴，空心轴另一端加工有螺纹。其次制造外径100mm、内径98mm、长800mm的壳体，将中心轴通过模具固定于壳体中心；放于真空罐内浇铸主装药和引燃药，固化成形后两端用密封盖密封，再经表面处理，然后在空心轴的端部装上密封圈就成为一发完整的壳体可燃的压裂弹弹身。弹头加工成圆锥体；一端和弹身螺纹连接。弹身另一端空心轴内装上装有传火药的传火管再和装有点火药的弹尾点火器阴阳螺纹连接。这样弹头、弹身和弹尾点火器就构成一个完整的壳体可燃的压裂弹。

本发明根据油层压裂井段深度由1-11级弹身连接而成。

本发明的主装药可以是速燃药和缓燃药，通过快慢燃速主装药交替组合，由1-6级速燃装药和2-5级缓燃装药构成弹身，可达到2-5个压力波峰。

本发明的主装药最好是3级缓燃药和4级速燃药装药交替组合。

本发明的优点：

1、装药量大，压力循序上升，燃烧持续时间长，压裂效果明显。

2、弹体制造简便，上井工艺简单，使用方便。