[發明專利]一種熱點火高能氣體脈沖壓裂裝置

有效

• 申請號: 201110313819.X
• 申請日: 2011-10-16
• 公開（公告）號: CN102337878A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 王寶興;姚元文;高強;馮國富;汪長栓
• 申請（專利權）人: 北方斯倫貝謝油田技術（西安）有限公司
• 主分類號: E21B43/263
• 分類號: E21B43/263
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李鄭建

技術領域

本發明屬于石油開采技術領域，涉及一種高能氣體壓裂裝置，特別是一種熱點火高能氣體脈沖壓裂裝置。

背景技術

高能氣體壓裂技術是利用火藥在油氣儲層爆燃產生的大量高溫高壓燃氣快速膨脹壓裂地層，使近井帶產生多條不受地應力控制的輻射狀裂縫，從而提高地層的滲透導流能力，達到油氣井增產、水井增注的目的。

目前的高能氣體壓裂裝置，基本上采用起爆器或電雷管引發導爆索爆炸，導爆索引發點火裝置，點火裝置引發主裝藥發生爆燃的點火方式。現有技術有中國專利(公開號：CN87215505、CN?89213979.X、CN?912279605、CN?1093139A、CN101737027A、CN?101737028A、CN?101358519A、CN?102080527A、CN?101619654A)等技術或裝置。上述技術或裝置具有升壓速率快、峰值壓力高的優點，在油氣井壓裂增產中得到廣泛使用，取得了較好的增產增注效果，但都存在爆燃狀態難于控制、壓力作用時間短(不大于1000ms)、峰值壓力難于控制、作用效果難以測算，甚至發生井筒內壓力疊加、有時會發生套管損傷問題。有些裝置爆燃后產生大量殘骸，造成井筒污染，甚至發生井下注采設備堵塞等問題。

發明內容

針對上述現有技術存在的缺陷或不足，本發明的目的在于，提供一種熱點火高能氣體脈沖壓裂裝置，它以發火管點火，發火管引燃密閉熱點火裝置內的高熱微氣火藥或無氣高熱藥劑，密閉熱點火裝置是一個封閉體系，點火前后結構保持完整，密閉熱點火裝置傳遞出的熱量點燃主裝藥，主裝藥發生燃燒，燃燒狀態穩定；主裝藥燃燒快速產生大量燃氣，峰值壓力易于控制；多個壓裂裝置組件采用傳火接頭串聯，串聯數量不受限制，傳火接頭內裝填瞬時或延時發火管，上一級裝置瞬時或延時點燃下一級裝置，從而實現多級裝置的燃燒傳遞，壓力作用時間長，并且作用時間可以調節。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術解決方案：

一種熱點火高能氣體脈沖壓裂裝置，其特征在于，由油傳或電纜點火接頭組件、傳火接頭組件、一個或多個密閉熱點火裝置組件、一個或多個壓裂主裝藥組件、一個或多個串聯接頭組件、以及槍尾組成；

所述油傳或電纜點火接頭組件包括油傳或電纜接頭，在油傳或電纜接頭內部安裝有發火管；

所述傳火接頭組件包括傳火接頭，在傳火接頭內部安裝有瞬時或延時發火管；

所述密閉熱點火裝置組件包括密閉中心管，在密閉中心管內部填裝有高熱微氣火藥或無氣高熱藥劑；密閉熱點火裝置是一個封閉體系，點火前后結構保持完整，密閉熱點火裝置傳遞出的熱量點燃壓裂主裝藥，壓裂主裝藥穩定燃燒產生大量燃氣，燃燒狀態穩定可控。

高熱微氣火藥或無氣高熱藥劑散裝于密閉中心管內，或將高熱微氣火藥或無氣高熱藥劑壓制成藥柱后裝填于密閉中心管內。

所述壓裂主裝藥組件包括壓裂主裝藥，壓裂主裝藥位于包覆層內或殼體內；通過配方調節可設計裝配或澆注不同燃速的壓裂主裝藥，壓裂主裝藥可選擇從5mm/s到50mm/s燃速的火藥。包覆層或殼體保證壓裂裝置管串在下井過程中不會發生因摩擦或撞擊發生壓裂主裝藥意外爆燃事故，包覆層或殼體在壓裂主裝藥燃燒結束后基本無殘留。

所述串聯接頭組件包括傳火接頭，傳火接頭內部裝有瞬時或延時發火管。

本發明的熱點火高能氣體脈沖壓裂裝置，根據產層和夾層的分布可以選擇裝配或不裝配壓裂主裝藥組件，從而由一定數量的壓裂主裝藥組件和串聯接頭組件組成熱點火高能氣體脈沖壓裂裝置。

密閉熱點火裝置組件、壓裂主裝藥組件和串聯接頭組件的數量不受限制，可以一次性處理包含夾層的多個井段或超長井段。作用后熱點火高能氣體脈沖壓裂裝置管串全部提出井口，井下基本無落物。具有施工安全、工藝簡單，作業成本低，增產效果明顯的特點。適用于不同完井方式的油、氣、注水井，如套管井、篩管井或裸眼井。

與現有技術相比，本發明解決了現有高能氣體壓裂技術爆燃狀態難于控制、壓力作用時間短(不大于1000ms)、峰值壓力難于控制、作用效果難以測算，甚至發生井筒內壓力疊加、有時會發生套管損傷問題。同時解決了壓裂裝置爆燃后產生大量殘骸，造成井筒污染，甚至發生井下注采設備堵塞問題。此外還具有以下優點：

1、采用發火管點火，發火管引燃密閉熱點火裝置內的高熱微氣火藥或無氣高熱藥劑，密閉熱點火裝置是一個封閉體系，點火前后結構保持完整，密閉熱點火裝置傳遞出的熱量點燃主裝藥，主裝藥穩定燃燒產生大量燃氣，燃燒狀態穩定可控；