专利名称：一种用于油田油层冲击压裂解堵的空心钢化玻璃球的制作方法
技术领域：
本实用新型属于从井中开采石油的技术领域，具体涉及一种用于油田油层冲击压裂解堵的空心钢化玻璃球。
背景技术：
随着油田的注水开发，近井油层堵塞已日趋严重。人们寻求高效经济的油层的同时，也在不断地改造新工艺、新技术和新产品，以解决油层堵塞问题，进一步提高石油的产量。
目前，国内外应用的水力冲击酸化技术、电脉冲技术、高能气体压裂以及对油层的爆炸松动技术，均因自身功能与环境条件的差异，推广应用难度较大，实用性受到限制。以其中的水力冲击酸化技术为例，随着处理井段深度的加深回压加大，配套设备要随之增型，致使投入成本过大，经济效益下降。
而将空心钢化玻璃球(简称空化球)用于油层内爆冲击压裂工艺技术，可在近井油层形成正负水击，有效的将油层压开多裂缝，清除井壁结垢堵塞，可实现油井增产和水井增注的目的，是现有物理法振动采油技术中最为先进的。它是根据流体淹没射流时内部的空气泡从产生到溃灭后引起空化效应所形成的巨大水力冲击现象，采用空化球人为制造出空泡形状阻力，在设定的环境压力下溃爆以获得振荡空化现象中空泡溃灭时的强大的瞬态动压冲击能量，将近井油层压开多裂缝，实现油水井近井地带的高效人工井下震动，有效解除近井堵塞。它集振荡空化、水力冲击、压裂于一体，可广泛用于油水井的常规作业。应用该工艺技术在很大程度上取决于空心钢化玻璃球这种配套核心产品，而目前尚无其具体结构设计的报导。
发明内容
本实用新型目的，是提供一种用于油田油层冲击压裂解堵的空心钢化玻璃球，以便在油层内爆冲击压裂解堵时产生所需的瞬态动压冲击能量。
为实现以上目的，本实用新型的技术方案是空心球最大处的外径范围为ф20～70mm，空心球壁厚范围为3～30mm.。
空心球由球冠和球塞两部分组成，球塞置入球冠合成为一完整球体。
球冠的外轮廓呈上圆球面下圆锥面形状，由等壁厚的上半圆球和内空为相等直径的圆锥筒合成一体构成，球塞为等壁厚的半圆球，两者组装后形成两头圆球面中间圆锥面的球状体；通过调整球冠的外轮廓形状和尺寸，与球塞合为一体的完整球体的形状也可以为圆球形或对称及不对称的蛋卵形。
在球塞压入球冠的接口处，两者的接触面上有密封胶。
本实用新型的使用方法如下在采油井或注水井内的油层井段，在内爆冲击压裂工艺管柱底部安装能量释放器，依靠井口投掷装置将本实用新型从井口自动投入，待其坐封井下能量释放器后，通过油管柱底部安装的能量释放器，经地面泵车向油管内泵注液体，向油管柱内的液体加压，集压能于本实用新型上部，在压力升到设定值时，本实用新型瞬间溃爆，溃爆后管内压力升高，将以高出油管内液体两倍以上的压力，并通过管内液柱将势能突然转化为动能冲击作用于油层，在目的油层激起强大的空化振荡，理论计算的冲击压力将是普通滞止压力的8.6～12.4倍，能有效的压开地层，解除近井油层堵塞。并可重复进行，有利于多层作业需要。
通过物理钢化或化学钢化后的本实用新型，人工溃爆后碎成3mm以下的小颗粒及粉末，溃爆压力不受井内液柱回压制约，爆碎的玻璃颗粒及粉末可通过洗井方式排至地面或由同一工艺管柱上的收集舱回收。
通过对本实用新型样品进行的多次测试结果证明，用500型泵车做压爆检测，空化球溃爆压力误差为设定泵压的±1Mpa，溃爆后形成直径为3mm以下不等的小颗粒。本实用新型可在500-4000m井深、150℃高温的井内工作，内爆冲击压力和冲压次数可根据单井需要设定(冲压次数不限)。
本实用新型的积极效果在于1、结构设计合理，实用性强；2、不受深井井内液柱的回压制约；3、可采用同次管柱进行多层段处理；4、处理水井时不受时间限制，可根据井况随时处理(指单层注水井或混注井)；5、能有效降低油层门槛破裂压力，伴随水力压裂工艺全过程实现内爆冲击压裂。
本实用新型作为油田油层内爆冲击压裂解堵工艺的配套核心产品，在采油井或注水井内的油层井段，在其溃爆后以高出油管内液体压力两倍以上的能量冲击压裂油层，产生所需的瞬态动压冲击能量，解除近井油层堵塞，可经济、高效地提高油井产量，并降低注水井注入压力。
图1为本实用新型的仰视图；图2为本实用新型的主视图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型。
在材质上优先选择机械强度高、热稳定性好、溃爆后颗粒较小，可经过淬火处理的钠钙玻璃为原料，其来源广、成本低，溃爆后形成小的颗粒和碎沫，可满足实现内爆冲击压裂，空化振荡油层的需要。
见图1～2，通过模具压制，加工出外轮廓呈上圆球面下圆锥面形状的球冠1，它由等壁厚的上半圆球和内空为相等直径的圆锥筒合成一体构成，再加工出等壁厚的半圆球状的球塞2，两者组装后形成两头圆球面中间圆锥面的球状体。通过变换模具，也可以加工成为圆球形或对称及不对称的蛋卵形的本实用新型。本实用新型的具体尺寸为空心球最大处的外径分别为常用的三种规格，即ф55mm、ф50mm和ф45mm；壁厚为8～14mm。
球冠1和球塞2组装前，需经过淬火作钢化处理。
为增加球塞2压入球冠1接口后的密闭能力，组装时在球塞2压入球冠1的接口处，两者的接触面3上涂有密封胶。
也可用现有常用的加工无缝玻璃空心球的生产工艺加工上述同规格的本实用新型。
权利要求1.一种用于油田油层冲击压裂解堵的空心钢化玻璃球，其特征是空心球最大处的外径范围为20～70mm，空心球壁厚范围为3～30mm。
2.根据权利要求1所述的一种用于油田油层冲击压裂解堵的空心钢化玻璃球，其特征是空心球由球冠(1)和球塞(2)两部分组成，球塞(2)置入球冠(1)合成为一完整球体。
3.根据权利要求2所述的一种用于油田油层冲击压裂解堵的空心钢化玻璃球，其特征是球冠(1)的外轮廓呈上圆球面下圆锥面形状，由等壁厚的上半圆球和内空为相等直径的圆锥筒合成一体构成，球塞(2)为等壁厚的半圆球，两者组装后形成两头圆球面中间圆锥面的球状体；通过调整球冠(1)的外轮廓形状和尺寸，与球塞(2)合为一体的完整球体的形状也可以为圆球形或对称及不对称的蛋卵形。
4.根据权利要求2、3任一项所述的一种用于油田油层冲击压裂解堵的空心钢化玻璃球，其特征是在球塞(2)压入球冠(1)的接口处，两者的接触面(3)上有密封胶。
专利摘要一种用于油田油层冲击压裂解堵的空心钢化玻璃球，属于从井中开采石油的技术领域。空心球最大处的外径范围为φ20～70mm，空心球壁厚范围为3～30mm；空心球由球冠和球塞两部分组成，球塞置入球冠合成为一完整球体；完整球体的形状为两头圆球面中间圆锥面的球状体，也可以为圆球形或对称及不对称的蛋卵形；在球塞压入球冠的接口处，两者的接触面上有密封胶。本实用新型作为冲击压裂解堵工艺的配套核心产品，在采油井或注水井内的油层井段，应用其溃爆后以高出油管内液体压力两倍以上的能量冲击压裂油层，产生所需的瞬态动压冲击能量，解除近井油层堵塞，可经济、高效地提高油井产量。
文档编号E21B43/26GK2804385SQ20052002868
公开日2006年8月9日 申请日期2005年5月24日 优先权日2005年5月24日
发明者张法, 王敬东 申请人:王敬东, 张法