一种穿孔孔径一致性的油气井用射孔弹的制作方法

专利名称:一种穿孔孔径一致性的油气井用射孔弹的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种穿孔孔径一致性的油气井用射孔弹，用于解决传统射孔弹在套管井射孔过程中因射孔器不居中而在套管上形成的孔眼大小不一，造成水力压裂效果不理想的技术难题。本实用新型主要包括药型罩、壳体及高能炸药。药型罩为金属药型罩，内表面和外表面均有上、中、下三段不同大小同轴的圆面连接构成。壳体为金属壳体，内腔下部为圆柱形，中部和上部为圆台形。高能炸药由传爆药和主装药组成，位于药型罩和壳体之间。本实用新型在套管井射孔作业过程中，射孔器在不居中状态下能在套管上形成一致性较好的孔眼，且具有大孔径和深穿透的特点。它的推广应用将有利于增加射孔后水力压裂的效果，大大提高了采油气效率，增加油气产量。
【专利说明】
一种穿孔孔径一致性的油气井用射孔弹
技术领域
[0001]本发明涉及一种油气井用射孔弹，具体涉及一种穿孔孔径一致性的油气井用射孔弹。
【背景技术】
[0002]在射孔完井施工过程中，射孔管串在油气井中处于不完全居中状态，尤其是在大斜度井和水平井中，在地心引力作用下几乎紧贴套管内壁，使用传统射孔弹射孔后在套管形成大小不一致的孔眼，对于射孔后需水力压裂的油气井来说，在压裂时，最大孔径的注入压力首先达到储层的破裂压力，从而先压开大孔径通道。随着裂缝的增大，储层的破裂压力逐渐降低，小孔径通道始终不能被有效的压开，且容易形成大角度通道和桥接。为了有效压开小孔径通道需要继续加压和消耗更多液体，因此成本很高，且效果不佳。基于上述原因，穿孔孔径一致性射孔弹因其具有孔径稳定性好，且具有大孔径、深穿透的特性，它的推广应用将有利于增加射孔后水力压裂的效果，大大提高了采油气效率，成为油气增产的主要措施之一O

【发明内容】

[0003]要解决的技术问题
[0004]为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种穿孔孔径一致性的油气井用射孔弹，在套管井射孔作业过程中，射孔器在不居中状态下能在套管上形成一致性较好的孔眼，且具有大孔径和深穿透特点的穿孔孔径一致性射孔弹。
[0005]技术方案
[0006]—种穿孔孔径一致性的油气井用射孔弹，包括金属药型罩9、金属壳体12及炸药13;所述金属药型罩9的内表面10和外表面11均为上、中、下三段不同大小同轴的圆面连接构成;所述金属壳体12内腔下部为圆柱形，中部和上部为圆台形;其特征在于:所述内表面10的内表面上段3圆锥面的锥角α?在30°?60°之间，内表面中段4圆锥面的锥角α2在30°?70°之间，内表面下段5圆弧面半径R为20mm以上;所述外表面11的外表面上段8圆锥面的锥角β1 = α1±15°，外表面中段7圆锥面的锥角β2 = α2±15°，外表面下段6圆锥面β3 = α2土20° ;所述壳体12内腔的上部圆台锥角Θ1在50°?140°之间，中部圆台锥角Θ2在20°?80°之间，下部圆柱面高度Η5应为壳体总高Η4的0.2?0.5倍。
[0007]所述内表面中段4圆锥面的锥角α2大于等于内表面上段3圆锥面的锥角α?。
[0008]所述外表面中段7圆锥面的锥角β2大于等于外表面上段8圆锥面的锥角β?，外表面中段7圆锥面的锥角β2大于等于外表面下段6圆锥面β3。
[0009]所述内表面上段3圆锥面的高度Hl与内表面中段4圆锥面的高度Η2之和大于或等于内表面下段5圆弧面高度Η3。
[0010]所述壳体12内腔的上部圆台锥角Θ1大于等于中部圆台锥角Θ2。
[0011]—种所述油气井用穿孔孔径一致性射孔弹的制造方法，其特征在于步骤如下:
[0012]步骤1:将金属药型罩9的模具安装在压制机上，金属药型罩9的金属粉末材料置于模具内压制得到金属药型罩9;
[0013]步骤2:将炸药13倒入壳体12内，使用压弹设备将药型罩9压入壳体12内，最后用粘接剂粘上压丝14，完成射孔弹的制造。
[0014]有益效果
[0015]本发明提出的一种穿孔孔径一致性的油气井用射孔弹，用于解决传统射孔弹在套管井射孔过程中因射孔器不居中而在套管上形成的孔眼大小不一，造成水力压裂效果不理想的技术难题。本发明主要包括药型罩、壳体及高能炸药。药型罩为金属药型罩，内表面和外表面均有上、中、下三段不同大小同轴的圆面连接构成。壳体为金属壳体，内腔下部为圆柱形，中部和上部为圆台形。高能炸药由传爆药和主装药组成，位于药型罩和壳体之间。本发明在套管井射孔作业过程中，射孔器在不居中状态下能在套管上形成一致性较好的孔目艮，且具有大孔径和深穿透的特点。它的推广应用将有利于增加射孔后水力压裂的效果，大大提高了采油气效率，增加油气产量。
[0016]采用本发明所述的药型罩结构和与之相匹配的壳体结构，使炸药在装药腔内的分布更为合理，提高了爆炸能量的利用率，能达到最佳的爆炸能量输出效果，因此，在套管井射孔作业过程中，射孔器在不居中状态下能在套管上形成一致性较好的孔眼，且具有大孔径和深穿透特点。采用本发明制造的89型射孔弹，装入89型射孔枪(孔密:20孔/m，相位60°)，布枪时使其某一相位紧贴5.5〃套管内壁时，侵彻API标准混凝土靶，经检测，平均穿孔深度达到600mm以上，套管上平均孔径大小为12mm以上，孔径稳定性为90%以上。
【附图说明】

[0017]图1为本发明药型罩、壳体和高能炸药装配后的结构示意图
[0018]图2为本发明药型罩的结构示意图
[0019]1-外表面罩顶，2-内表面罩顶，3-内表面上段，4-内表面中段4，5_内表面下段，6-外表面下段，7-外表面中段，8-外表面上段，9-金属药型罩，10-内表面，11-外表面，12-壳体，13-炸药，14-压丝14。
【具体实施方式】
[0020]现结合实施例、附图对本发明作进一步描述:
[0021]本发明实施例为以下结构组成，包括:药型罩9、壳体12和高能炸药13。药型罩9为金属药型罩，内表面10和外表面11均有上、中、下三段不同大小同轴的圆面连接构成。其中，内表面10的内表面罩顶2为圆弧状结构，内表面上段3和内表面中段4为同轴的圆锥面结构，内表面下段5为与内表面上段3、内表面中段4同轴的圆弧面结构；外表面11的外表面罩顶I为圆弧状结构，外表面上段8、外表面中段7和外表面下段6均为同轴的圆锥面结构。
[0022]所述内表面10的内表面罩顶2为圆弧状结构，内表面上段3圆锥面的锥角α?在30°?60°之间，内表面中段4圆锥面的锥角α2在30°?70°之间，内表面下段5圆弧面半径R为20mm以上。其中，α2多α?。并且内表面10的内表面上段3圆锥面的高度Hl和内表面中段4圆锥面的高度Η2之和应大于或等于内表面下段5圆弧面高度Η3。
[0023]所述外表面11的外表面罩顶I为圆弧状结构，外表面上段8圆锥面的锥角β1= α1 土 15°，外表面中段7圆锥面的锥角β2 = α2±15°，外表面下段6圆锥面β3 = α2±20°。其中，β2彡
[0024]所述壳体12为金属壳体，内腔上部圆台锥角Θ1在50°?140°之间，中部圆台锥角Θ2在20°?80°之间，下部圆柱面高度Η5应为壳体总高Η4的0.2?0.5倍。其中，ΘI彡Θ2。
[0025]制造时，先在压制机上安装模具，称量已混合好的金属粉末材料压制药型罩9，压制的药型罩9经检验合格后送到射孔弹压装工序，然后将已称量准确的高能炸药13倒入壳体12内，使用压弹设备将药型罩9压入壳体12内，最后用粘接剂粘上压丝14，完成射孔弹的制造。
[0026]采用本发明制造的89型射孔弹，装入89型射孔枪(孔密:20孔/m，相位60°)，布枪时使其某一相位紧贴5.5〃套管内壁时，侵彻API标准混凝土靶，经检测，平均穿孔深度达到600mm以上，套管上平均孔径大小为12mm以上，孔径稳定性为90%以上。
【主权项】
1.一种穿孔孔径一致性的油气井用射孔弹，包括金属药型罩(9)、金属壳体(12)及炸药(13);所述金属药型罩(9)的内表面(10)和外表面(11)均为上、中、下三段不同大小同轴的圆面连接构成;所述金属壳体(12)内腔下部为圆柱形，中部和上部为圆台形;其特征在于:所述内表面(10)的内表面上段(3)圆锥面的锥角α?在30°?60°之间，内表面中段(4)圆锥面的锥角α2在30°?70°之间，内表面下段(5)圆弧面半径R为20mm以上;所述外表面(11)的外表面上段(8)圆锥面的锥角β1 = α1±15°，外表面中段(7)圆锥面的锥角β2 = α2±15°，外表面下段(6)圆锥面β3 = α2±20° ;所述壳体(12)内腔的上部圆台锥角Θ1在50°?140°之间，中部圆台锥角Θ2在20°?80°之间，下部圆柱面高度Η5应为壳体总高Η4的0.2?0.5倍。2.根据权利要求1所述穿孔孔径一致性的油气井用射孔弹，其特征在于:所述内表面中段(4)圆锥面的锥角α2大于等于内表面上段(3)圆锥面的锥角α?。3.根据权利要求1所述穿孔孔径一致性的油气井用射孔弹，其特征在于:所述外表面中段(7)圆锥面的锥角β2大于等于外表面上段(8)圆锥面的锥角β?，外表面中段(7)圆锥面的锥角β2大于等于外表面下段(6)圆锥面β3。4.根据权利要求1所述穿孔孔径一致性的油气井用射孔弹，其特征在于:所述内表面上段(3)圆锥面的高度Hl与内表面中段(4)圆锥面的高度Η2之和大于或等于内表面下段(5)圆弧面高度Η3。5.根据权利要求1所述穿孔孔径一致性的油气井用射孔弹，其特征在于:所述壳体(12)内腔的上部圆台锥角Θ1大于等于中部圆台锥角Θ2。
【文档编号】B22F3/02GK205714129SQ201620223225
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年3月22日
【发明人】鲁坤, 李必红, 赵云涛, 王喜, 徐文新, 雷竹峰, 段嘉庆, 李万全, 李尚杰, 周明, 黎涛, 鲁超
【申请人】西安物华巨能爆破器材有限责任公司