专利名称：多脉冲加载压裂管柱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多脉冲加载压裂管柱，尤其是一种适合于油层厚、跨度大的低渗、低产油水井的多脉冲加载压裂管柱。
背景技术：
在油田开发过程中，为了实现油井的增产，通常对油井采用高能气体压裂技术进行解堵，以其达到改善地层渗流，沟通地层裂缝的目的。如中国专利公告号第CN2506770Y号提出的“一种有壳油管传输气体压裂管柱”， 其在油管柱上装有导向体、撞针、传爆管、泄气管、活塞、穿压导管及有壳弹体等部件，施工时将带有壳弹体管柱下入井中，通过井口投棒撞击传爆管引燃有壳弹体中的火药，利用爆炸波直接作用于稠油封堵层的方式实施解堵，然而，在实际使用中，随着深层资源的勘探开发，以火药技术为主要手段的单级脉冲高能气体压裂技术在实际应用中也出现了一些新问题，面对施工井段长、跨度大的、井温高、地层破裂压力异常高的复杂特殊岩层，实施单级脉冲高能气体压裂技术往往难以取得较理想的效果，主要有以下原因(1)如果盲目的增加药量，就会伤害套管；( 重复进行高能气体压裂，不但增加了作业成本，而且作用时间短， 保证不了能有效压开地层，其处理范围有限，解堵效果受影响，达不到改善地层渗流条件的目的。有鉴于上述公知技术存在的缺陷，本设计人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出本实用新型的多脉冲加载压裂管柱。
实用新型内容本实用新型的目的是在于提供一种多脉冲加载压裂管柱，其能对地层实施多个连续高压脉冲压裂岩层，快速拓展和延伸裂缝，在近井地带形成径向多裂缝体系，并改善地层渗透性。为此，本实用新型提出一种多脉冲加载压裂管柱，其包括有至少一起爆装置，其包括有连接接头、压力平衡通道、起爆器、撞针及造缝药段，所述压力平衡通道的上端通过外螺纹连接于所述连接接头的下端，其下端外接于所述起爆器的上端，所述压力平衡通道的侧壁设有与其内部相连通的通孔；所述起爆器中螺纹连接有一引燃装置，并在所述引燃装置下侧装有延时引燃药柱，所述撞针则固设在所述引燃装置中；所述造缝药段为一装设有压裂弹的压裂枪身，所述压裂枪身的上部螺纹连接于所述起爆器的下端；—延缝装置，连接于所述起爆装置下侧，其由全隔断延时引燃装置及延缝尾堵组成，所述全隔断延时引燃装置包括有一压裂枪身、延时引燃药柱及压裂弹，所述延时引燃药柱和压裂弹依次装设于所述压裂枪身中，所述延缝尾堵上端接设于所述全隔断延时引燃装置的压裂枪身的下部，其底端则设有尾堵钢体。如上所述的多脉冲加载压裂管柱，其中，所述引燃装置为一活塞被击式延时引燃装置，所述撞针通过一限位销钉固定在所述活塞被击式延时引燃装置中。
3[0009]如上所述的多脉冲加载压裂管柱，其中，所述引燃装置包含有一撞击底座及一引爆雷管，所述撞针通过一限位销钉固定在所述撞击底座中，所述引爆雷管则设置在所述撞针与所述起爆器中的延时引燃药柱之间。如上所述的多脉冲加载压裂管柱，其中，所述起爆装置进一步包含有一撞击棒固定装置，所述撞击棒固定装置的下部螺纹连接在所述连接接头的上端，并在其内部的下侧
设置有一撞击棒。如上所述的多脉冲加载压裂管柱，其中，所述造缝药段的压裂枪身的底部通过一变扣接头与所述延缝装置的压裂枪身的上部相连接。如上所述的多脉冲加载压裂管柱，其中，各所述压裂枪身的枪体上分别开设有泄气孔，并在各所述泄气孔上盖有密封挡片。如上所述的多脉冲加载压裂管柱，其中，在所述压力平衡通道的侧壁上对称设置有两所述通孔。如上所述的多脉冲加载压裂管柱，其中，所述多脉冲加载压裂管柱进一步设置有多个起爆装置，各所述起爆装置间分别通过一变扣接头相连接。本实用新型提出的多脉冲加载压裂管柱，应用在油田各种原油物性的油井、注水井中，是针对低渗油层、特殊岩性油藏进行解堵，达到改善地层渗流条件的目的，其具有以下优点1.本实用新型的多脉冲加载压裂管柱，通过起爆装置的压裂弹，产生冲击地层的脉冲峰值压力波，对地层实施高压脉冲压裂岩层，并且引燃的延峰装置，能连续补充能量， 对地层实施多个连续高压脉冲压裂岩层，以快速拓展和延伸裂缝，从而达到改善油层渗流条件，解除近井地带污染，以及增加油井产量的目的。2.本实用新型通过连续多脉冲的作用，延长了对地层的压裂作用时间，使地层产生不受地层主应力约束的多条裂缝，并能形成较长的裂缝体系，既有效提高了地层的渗透导流能力，还能产生振动增产效果。3.本实用新型能有效降低地层破裂压力，诱导裂缝走向，尤其是针对深井、中深高温井特殊岩层，为水力压裂、酸化压裂的施工提供更为有利的地层环境，而且对地层无伤害，有利于储层保护；其在爆炸时能产生较强的热化学作用，提高了改造地层的效果，另外， 本实用新型与现有技术相比，进一步降低了作业成本。
图1为本实用新型的起爆装置的结构示意图； 图2为本实用新型的起爆装置的另一实施例的结构示意图； 图3为本实用新型的延缝装置的结构示意图； 图4为本实用新型一具体实施方式
的连接示意图。 主要元件标号说明
1、1'
12
13
141,142
起爆装置压力平衡通道起爆器限位销钉
11 121 14 15
连接接头通孔撞针
造缝药段[0028]1511541819121214223II
压裂枪身密封挡板撞击底座撞击棒
2延缝装置
211压裂枪身 215 密封挡板
221尾堵钢体
153 泄气孔
17 活塞被击式延时引燃装置 19 撞击棒固定装置
全隔断延时引燃装置
泄气孔延缝尾堵变扣接头
I 一级起爆装置
二级起爆装置
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式
，其中，相同的元件采用相同的标号。图1为本实用新型的起爆装置的结构示意图；图2为本实用新型的起爆装置的另一实施例的结构示意图；图3为本实用新型的延缝装置的结构示意图。如图所示，本实用新型提出的多脉冲加载压裂管柱，包含有至少一起爆装置1和一延缝装置2，其中，所述起爆装置1包括有连接接头11、压力平衡通道12、起爆器13、撞针 14及造缝药段15，所述压力平衡通道12的上端通过外螺纹连接于所述连接接头11的下端，其下端外接于所述起爆器13的上端，所述压力平衡通道12的侧壁设有与其内部相连通的通孔121 ；所述起爆器13中螺纹连接有一引燃装置，并在所述引燃装置下侧装有延时引燃药柱，所述撞针14则固设在所述引燃装置中；所述造缝药段15包括一压裂枪身151及压裂弹，所述压裂弹装设于所述压裂枪身151中，所述压裂枪身151的上部螺纹连接于所述起爆器13的下端；所述延缝装置2连接于所述起爆装置1下侧，其由全隔断延时引燃装置21及延缝尾堵22组成，所述全隔断延时引燃装置21包括有一压裂枪身211、延时引燃药柱及压裂弹，所述延时引燃药柱和压裂弹依次装设于所述压裂枪身211中，所述延缝尾堵22上端接设于所述全隔断延时引燃装置21的压裂枪身211的下部并形成密封连接，其底端则设有尾堵钢体221，以封闭所述延缝装置2的下端，其中，所述造缝药段15及全隔断延时引燃装置 21中的压裂弹可选用能快速燃烧的压裂弹，或是能延缓燃烧速度的压裂弹，其具体种类在此不做限定，可根据实际需要进行选配。其中，如图1所示，所述引燃装置优选为一活塞被击式延时引燃装置17，所述撞针 14通过一限位销钉141固定在所述活塞被击式延时引燃装置17中。参见图2，另一个可行的方式是，所述引燃装置包含有一撞击底座18及一引爆雷管，所述撞针14通过一限位销钉142固定在所述撞击底座18中，所述引爆雷管则设置在所述撞针14与所述起爆器13中的延时引燃药柱之间(图中未示)。另外，该起爆装置1'进一步包含有一撞击棒固定装置19，所述撞击棒固定装置19的下部螺纹连接在所述连接接头11的上端，并在其内部的下侧设置有一撞击棒191。如图3所示，在上述各可行的实施方式中，所述造缝药段15的压裂枪身151的底部通过一变扣接头3与所述延缝装置2的压裂枪身211的上部相连接，以构成本实用新型的多脉冲加载压裂管柱。进一步地，各所述压裂枪身151、211的枪体上分别开设有泄气孔153、214，且各所述泄气孔处分别盖有密封挡片154、215。在实际使用中，该密封挡板粘贴于所述泄气孔处的枪身上，在压裂管柱下井时，其能起到密封作用，防止水、油等液体从泄气孔渗入压裂管柱内部，避免压裂弹因内部受潮而影响正常工作，另外，各所述泄气孔的数量及设置方式不做具体限定，可根据实际需要确定，比如，在一实施例中，可在各压裂枪身的枪体上沿周向设置多个泄气孔。另外，在所述压力平衡通道12的侧壁上对称设置有两通孔121。通过设置通孔，可使压裂管柱的内部与油井套管的内侧相连通，在起爆装置中的压裂弹燃烧产生高温高压气体后，能平衡压裂管柱和油井套管之间的压差，以使下一步的工作顺利进行。此外，对于本实用新型多脉冲加载压裂管柱，还可根据实际情况的需要，进一步设置多个起爆装置，各所述起爆装置间可分别通过一变扣接头相连接，使压裂管柱可实现多级爆破。如此，能扩大本实用新型的应用范围，进一步提高地层改造的效果。请一并参见图4，为本实用新型一具体实施方式
的连接示意图。在该多脉冲加载压裂管柱中，设置有两个起爆装置1、1'及一延缝装置2，其中一级起爆装置I(I)中的引燃装置，采用的是活塞被击式延时引燃装置17，而二级起爆装置11(1')中的引燃装置，为撞击底座18及一引爆雷管，并在所述连接接头11的上端设置了带撞击棒191的撞击棒固定装置19，一级起爆装置I、二级起爆装置II的其他结构相同，在此不再赘述。其中，一级起爆装置I中的压裂枪身151的下部连接于二级起爆装置II的撞击棒固定装置19的上端，延缝装置2则通过所述变扣接头3连接于二级起爆装置II的压裂枪身151的下部，由此形成本实用新型的一多脉冲加载压裂管柱。在实际使用中，将上述多脉冲加载压裂管柱中一级起爆装置I上的连接接头与油管相固接，随后下入油管，将本实用新型放置到油井的目的层位，并调整好一级、二级起爆装置的位置，使各造缝药段分别对准油井套管的各射孔孔眼；从井口向油管内投棒，撞击一级起爆装置I中的活塞被击式延时引燃装置17内的撞针14，实施第一级高压脉冲波撞针 14受到撞击后，带动活塞被击式延时引燃装置17下移，引燃起爆器13中的延时引燃药柱， 该延时引燃药柱随后点燃造逢药段15压裂枪身151中的压裂弹，压裂弹燃烧并产生高温高压气体，一部分高温高压气体通过压裂枪身151的泄气孔153冲开密封挡板154，并沿油井的各射孔孔眼横向进入地层，以高压脉冲的方式快速起裂压开岩层，形成多条裂缝，达到对地层造缝、冲刷油层的污染的目的，另一部分高温高压气体则向下传导至二级起爆装置 II ；二级起爆装置II中的撞击棒191在高温高压气体的冲击下，脱离二级撞击棒固定装置19并下移，对二级起爆装置II的起爆器13中撞针14及撞击底座18产生快速冲击力， 使上述部件撞击引爆雷管，点燃起爆器13中的延时引燃药柱(延时引燃药柱可根据其引燃速度的需要预先选定)，该延时引燃药柱经过一定时间的延时后，即在一级起爆装置I中的压裂弹的作用已基本消失时，点燃二级起爆装置II中的造逢药段15的压裂枪身151中的压裂弹，该压裂弹快速燃烧并产生高温高压气体，一部分高温高压气体横向经由压裂枪身 151上的泄气孔153，冲开密封挡板巧4并沿射孔孔眼冲击地层，进一步产生高压脉冲扩展延伸上一波产生的多条地层裂缝，同时冲刷油层近井地带的污染，另一部分高温高压气体向下传导至延缝装置2 ；延缝装置2在受到高温高压气体的冲击后，全隔断延时引燃装置21中压裂枪身 211内的延时引燃药柱随之点燃，该延时引燃药柱经延时后引燃压裂弹，该压裂弹燃烧后产生高温高压气体，使压裂管柱里的高温高压脉冲气体再次达到一个高峰，该高温高压气体沿泄气孔214冲开密封挡板215后，进一步沿射孔孔眼横向冲击地层，使冲击半径进一步延伸，达到对地层实施多个连续高压脉冲压裂岩层，快速拓展和延伸裂缝，在近井地带形成径向多裂缝体系，改善地层渗透性的效果。本实用新型的多脉冲加载压裂管柱，通过一级起爆装置I，产生冲击地层的脉冲峰值压力波，对地层实施高压脉冲压裂岩层，并且依次引燃的二级起爆装置II及延缝装置， 能连续补充能量，对地层实施多个连续高压脉冲压裂岩层，以快速拓展和延伸裂缝，从而在地层中形成多裂缝体系，达到改善油层渗流条件，解除近井地带污染，以及增加油井产量的目的。另外，在本实用新型的多脉冲加载压裂管柱中，其组成结构不限于以上所述，在其它的实施方式中，还可以根据实际使用的需要，选用由一个以上的起爆装置1和/或起爆装置1'与延缝装置相连接构成多脉冲加载压裂管柱，其具体实施方式
与前述相类似，在此不在赘述。以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式
，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
权利要求1.一种多脉冲加载压裂管柱，其特征在于，所述多脉冲加载压裂管柱包括有至少一起爆装置，其包括有连接接头、压力平衡通道、起爆器、撞针及造缝药段，所述压力平衡通道的上端通过外螺纹连接于所述连接接头的下端，其下端外接于所述起爆器的上端，所述压力平衡通道的侧壁设有与其内部相连通的通孔；所述起爆器中螺纹连接有一引燃装置，并在所述引燃装置下侧装有延时引燃药柱，所述撞针则固设在所述引燃装置中；所述造缝药段为一装设有压裂弹的压裂枪身，所述压裂枪身的上部螺纹连接于所述起爆器的下端；一延缝装置，连接于所述起爆装置下侧，其由全隔断延时引燃装置及延缝尾堵组成，所述全隔断延时引燃装置包括有一压裂枪身、延时引燃药柱及压裂弹，所述延时引燃药柱和压裂弹依次装设于所述压裂枪身中，所述延缝尾堵上端接设于所述全隔断延时引燃装置的压裂枪身的下部，其底端则设有尾堵钢体。
2.如权利要求1所述的多脉冲加载压裂管柱，其特征在于，所述引燃装置为一活塞被击式延时引燃装置，所述撞针通过一限位销钉固定在所述活塞被击式延时引燃装置中。
3.如权利要求1所述的多脉冲加载压裂管柱，其特征在于，所述引燃装置包含有一撞击底座及一引爆雷管，所述撞针通过一限位销钉固定在所述撞击底座中，所述引爆雷管则设置在所述撞针与所述起爆器中的延时引燃药柱之间。
4.如权利要求3所述的多脉冲加载压裂管柱，其特征在于，所述起爆装置进一步包含有一撞击棒固定装置，所述撞击棒固定装置的下部螺纹连接在所述连接接头的上端，并在其内部的下侧设置有一撞击棒。
5.如权利要求1至4任一项所述的多脉冲加载压裂管柱，其特征在于，所述造缝药段的压裂枪身的底部通过一变扣接头与所述延缝装置的压裂枪身的上部相连接。
6.如权利要求5所述的多脉冲加载压裂管柱，其特征在于，各所述压裂枪身的枪体上分别开设有泄气孔，并在各所述泄气孔上盖有密封挡片。
7.如权利要求5所述的多脉冲加载压裂管柱，其特征在于，在所述压力平衡通道的侧壁上对称设置有两所述通孔。
8.如权利要求1、2或3所述的多脉冲加载压裂管柱，其特征在于，所述多脉冲加载压裂管柱进一步设置有多个起爆装置，各所述起爆装置间分别通过一变扣接头相连接。
专利摘要本实用新型提出一种多脉冲加载压裂管柱，其包括有至少一起爆装置和一延缝装置，其中，所述起爆装置包括有连接接头、压力平衡通道、起爆器、撞针及造缝药段，压力平衡通道的上端通过外螺纹连接于连接接头的下端，其下端外接于起爆器的上端，起爆器中螺纹连接有一引燃装置，并在引燃装置下侧装有延时引燃药柱，撞针则固设在引燃装置中，造缝药段为一装设有压裂弹的压裂枪身，压裂枪身的上部螺纹连接于起爆器的下端；所述延缝装置连接于所述起爆装置下侧，其由全隔断延时引燃装置及延缝尾堵组成。本实用新型提出的多脉冲加载压裂管柱，能对低渗油层、特殊岩性油藏进行解堵，改善地层的渗流条件，增加油井的产量。
文档编号E21B43/263GK202055812SQ20112016814
公开日2011年11月30日 申请日期2011年5月24日 优先权日2011年5月24日
发明者刘玉, 孙香秋, 张晓文, 李广辉, 王斌, 王显荣 申请人:中国石油天然气股份有限公司