专利名称：射孔压裂复合弹的制作方法
技术领域：
本发明涉及击穿套管和压裂地下岩层的装置，主要用于油气井的地层改造和石油开发的射孔压裂复合弹，该弹由射孔段、压裂段等组成。
目前在石油和天然气的开发中，射孔和压裂是两个间断的工艺过程先用射孔器射穿套管和水泥环，并在水泥环外测的岩石中产生细短裂缝，然后用水力压裂或高能气体压裂使细短裂缝拓宽和延伸。射孔与压裂的间断进行导致能量浪费，因为射孔器形成的细断裂缝不能趁势扩大，所以压裂时还得用压裂的能量重新开启裂缝。
美国专利4391337(1983)介绍了一种“一体式”射孔压裂复合弹，这种复合弹把聚能射孔与高能气体压裂复合为一体，即射孔弹、导爆索和压裂用的火药装于同一壳体之中。这种复合弹能在高速侵彻射流之后，瞬时跟上火药燃烧所形成的“气楔”，气楔的作用使侵彻射流形成的地层裂缝得以加宽和延伸。但是这种复合弹的不足之处是火药装药腔不规则，致使装药困难、危捡、装填密度不均匀，以致影响装药质量和燃烧的稳定性;火药装药腔小，装药量少，致使所形成裂缝宽度和长度效果不明显;这种复合弹的结构仅能在转定的方向和同一层次射孔压裂。
本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种火药装药腔规则，装填密度均匀，装药量不受限制，压裂效果明显又能在不同层次不同方向同时射孔压裂的复合弹。
本发明的构思要实现上述目的，只有将射孔弹和压裂弹分离开，结构上既分成两个弹又相互连成一体。这种分离相应地又带来了新的困难一是火药燃烧必须在封闭体系，二是射孔之后火药燃烧要及时，采用通常的引爆和点火分别进行的办法，从技术上讲困难很大;若采用一根导爆索，只能引爆不能点火。现在采用一种引火器，实现同一根导爆索先引爆射孔器而后引爆引燃器中的施主药，爆炸形成的平行波激发受主药，引燃传火药，传火药再引燃压裂弹的火药。利用导火索将射孔压裂复合弹串联成一体。
本发明的射孔压裂复合弹由射孔段1-6、爆炸引燃段7-12和压裂段13-16组成。
射孔段1-6是由1-15射孔器构成，射孔器由雷管1、射孔枪2、盲孔3、导爆索4、射孔弹5和弹头架6构成。
雷管1使用撞击雷管或电雷管，装在导爆索上端引爆导爆索。
射孔枪2用45钢制成，枪身上有很多盲孔3。
导爆索4用铅皮导爆索，上端与雷管连接，中间串接射孔弹，下端与爆炸引燃段连接。
射孔弹5用聚能破甲弹，装在弹架6上对准盲孔3用作击穿盲孔和水泥环。
爆炸引燃段7-12由壳体7、引燃器8、施主药9、受主药10、传火药柱11、压盖12、加强帽17、螺母18、螺栓19、上盲孔20和下盲孔21组成。
壳体7用40Mn2钢成，上端和下端为外螺纹用于连接射孔枪2和壳体13。
引燃器8用45钢制成有上、下盲孔圆柱体结构，上盲孔装施主药、下盲孔装受主药。
施主药9氮化铅和太安组成，爆炸产生冲击波。
受主药10太安，接受冲击波引燃传火药柱。
传火药柱11柱状黑火药，用来点燃点火药。
压盖12用45＃钢制成有中心孔的圆盖用于固定传火药柱。
加强帽17黄钢制成，用作防止施主药和受主药松动。
压裂段13-16是由1-30个压裂弹构成。
压裂弹由壳体13、点火药14、火药15、管箍16组成。
壳体1335CrMnSi钢制成。
点火药14粉状黑火药，用作点燃火药。
火药15压成柱状多孔双芳-3火药，产生高能气体的主装药。
管箍16用45钢制成，用于射孔器和压裂弹壳体之间的连接件。
本发明射孔段由1-15射孔器构成，射孔器之间用管箍连接，内部用一根导爆索连接，压裂段由1-30个压裂弹构成，压裂弹壳体之间用同样管箍连接，内部用多根传火药柱连接，再用爆炸引燃段把射孔段和压裂段连成一体，壳体之间用螺纹连接，爆炸引燃段上端与射孔段下端内部用导爆索连接，射孔段的导爆索下端用螺母固定在引燃器上的螺栓上与施主药接触，施主药压紧在引燃器的上盲孔内，用加强帽压上，受主药压紧在下盲孔内，也用加强帽压上，并与传火药柱上端衔接，传火药柱下端与压裂段火药上的点火药衔接，在传火药柱下端用压盖固定传火药柱。
本发明在单层次岩石内可选用1个射孔段，每段5个射孔器、10个压裂弹串联和1个爆炸引燃段连成一体。在多层次岩石内可选用2个射孔段，每段5个射孔器，20个压裂弹串联和1个爆炸引燃段连成一体，在多层次岩石内也可选用上述单层次岩石内用的射孔压裂复合弹，用导火索串联而成，主要利用压裂弹火药燃烧来点燃导火索，导火索引爆雷管。
本发明相比现有技术具有如下优点1、火药装药腔是规则的圆柱体，装药容量、装药密度均匀，燃烧稳定。
2、火药装药腔不受限制，装药量多，压裂效果明显。
3、能在不同层次中射孔与压裂。
本发明的
如下图1是射孔压裂复合弹的剖面图1-雷管、2-壳体、3-盲孔、4-导爆索、5-射孔弹、6-弹架、7-壳体、8-引燃器、9-施主药、10-受主药、11-传火药柱、12-压盖、13-壳体、14-点火药、15-火药、16-管箍。
图2是图1中的爆炸引燃段的剖面图17-加强帽、18-螺母、19-螺栓。
图3是图1中的引燃器的剖面图20-上盲孔、21-下盲孔。
图4是多射孔段的射孔压裂复合弹的示意图22-A段、23-B段、24-爆炸引燃段、25-压裂段。
图5是多射孔压裂复合弹示意图26-射孔段、27-导火索。
实施例1、本发明参照附图1、2、3实施首先参照附图2制造爆炸引燃段壳体7用35CrMnSi材料加工成长180mm，外径108mm，内径100mm圆桶，两端车成油管螺纹，参照附图3制造引燃器8，选用45钢加工成长70mm最大外径25mm，上盲孔20长35mm内径6mm，下盲孔21长30mm上端内径6mm，中间10mm下端15mm并在引燃器上部配上一套螺栓19和螺母18，上盲孔内压入施主药9，下盲孔压入受主药10，加强帽17盖上，射孔段由5个射孔器串联而成用管箍16连接，内部用一根导爆索串联，射孔器选用现有的89式射孔器，压裂段由10个压裂弹串联而成，用管箍16连接，内部用多根传火药柱11和点火药15衔接，压裂弹选用现有的TYD-90-1型压裂弹。
本发明的射孔压裂复合弹参照附图1装配将射孔段的导爆索引出的下端用螺母18固定在引燃器8上的螺栓19上，并与上盲孔20的施主药9接触，把引燃器装入壳体7内，壳体7上端与壳体2下端连接，下盲孔21的受主药10衔接上传火药柱11，传火药柱用压盖12固定，通过中心孔与压裂弹火药15上部的点火药14衔接，壳体13上端与壳体7下端螺纹连接。
试验时在射孔段上端装上撞击雷管1，经过地面试验，达到一根导爆索先引爆后引燃的设计要求，在油田使用时在射孔段上端装上撞击雷管下井之后，封堵井口用撞击棒引爆雷管。
2、本发明参照附图4实施，射孔段分成A、B两段，每段由5个射孔器串联而成，两段之间用导爆索连接，压裂段由20个压裂弹串联而成，其实施方法与实例1相同。在油田使用时射孔段装上电雷管，接上电缆封堵井口用电引爆雷管，主要用于不同层次距离较近的岩层的射孔压裂。
3、本发明参照附图5实施利用实例1制成的射孔压裂复合弹通过导火索将两弹连接，导火索上端与压裂弹的传火药柱下面的点火药衔接，下端与射孔器的雷管连接，使用方法与实施例1一样，主要用于不同层次距离较远的岩层的射孔压裂。
权利要求
1.一种射孔压裂复合弹由射孔段和压裂段组成，其特征在于射孔段由1-15个射孔器，压裂段由1～30压裂弹构成，用爆炸引然段把射孔段和压裂段连成一体，射孔器的导索下端用螺母18固定在引燃器8上的螺栓19上，并与施主药9接触，施主药压紧在引燃器的上盲孔20内，下盲孔21内压紧的受主药10与传火药柱11上端衔接，下端与压裂弹上部的点火药14衔接，用压盖12固定传火药柱，复合弹的射孔枪2和壳体13用壳体7螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的复合弹，其特征在于射孔段由5个射孔器和压裂段由10个压裂弹串联而成。
3.根据权利要求1所述的复合弹，其特征在于射孔段分成A、B两段，每段5个射孔器，两段之间用导爆索连接，压裂段由20个压裂弹串联而成。
4.根据权利要求2所述的复合弹，其特征在于2个射孔压裂复合弹用导火索串联而成。
全文摘要
本发明的一种射孔压裂复合弹，由射孔段，爆炸引燃段和压裂段组成。其特点用爆炸引燃段把射孔段和压裂段连成一体，用一根导爆索引爆射孔器和引燃压裂弹，多个射孔段也用一根导爆索串联而成，多个射孔压裂复合弹用导火索串联而成。该弹可以在井下不同层次不同方向同时射孔和压裂，其效果明显，为石油和天然气的开发提供了一种新工具。
文档编号E21B43/11GK1072990SQ9111124
公开日1993年6月9日 申请日期1991年12月3日 优先权日1991年12月3日
发明者刘晋仁, 吉韶华, 夏天赦, 沙聚多, 李佐东, 吕文选, 王宝兴, 张宗益, 张蒙兰, 丁晶, 马云华, 王春燕, 咎根治, 杨立, 周瑶, 魏邦劳, 汪长栓, 王才, 杨彬 申请人:西安近代化学研究所