专利名称：缆输式全燃烧压裂弹的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种解堵压裂装置，是用于油田井下油层改造、提高产能的缆输式全燃烧压裂弹。该弹由点火器、弹身和导向头等组成。
在原油开采中，提高低渗油田原油产量的有效措施是实施酸化解堵或水力压裂，以达到改善地层渗透性，提高导流能力的目的。
在现今的原油开采中，普遍使用的水力压裂和后来发展的爆炸压裂，都是由于水力压裂的局限性和爆炸压裂的危险性而被一种高能气体压裂弹所弥补。中国专利89208915.6报道了“套管井高能压裂弹”的结构和中国专利92224050.7报道了“缓冲压裂弹”的结构，都是钢质弹壳，采用油管输送，其弊端是单级装药量少，燃烧猛度过大，作用时间极短，压裂效果不够显著，有时易发生燃后弹壳鼓胀滑脱现象，点火位置无法任意改变，燃烧压力无法人为控制，压裂后金属残骸不能自燃自毁。因此，这种结构的压裂弹在应用中受到了一定程度的限制。
本实用新型的目的在于克服背景技术中的不足，设计一种用缆索输送、改变弹壳外径，既能穿过套管，又能穿过油管，点火位置可任意调节，压力可控，能够形成封闭体系的缆索式全燃烧压裂弹。
本实用新型的构思要实现上述的目的，解决使用缆索输送必须克服二大难题，其一是封隔器的安装，在缆索上无法安装现有的金属封隔器，其二是缆索输送过程中弹体旋转，缆索扭缠造成堵塞。为了解决封隔器的安装问题，用气垫封隔器套在缆索上轴向固定，在缆索输送到位后，采用定时点火器引燃气体发生剂，产生的气体向胶囊充气，使套管或油管和缆索之间密封。为了解决扭缠堵塞问题，用定位阻尼器防止弹体旋转，在连接管的端部装上两个方向相反的叶轮，叶片间的液体阻止了弹体的旋转。为了解决封闭体系问题，在定位阻尼器下面，装上皮碗，在高压作用下，皮碗撑开紧贴管壁，开成封闭体系。为了解决压裂弹自燃自毁问题，把弹身、导向头使用的钢部件改换成能易燃易毁的材料。
本实用新型由气垫封隔器2－6、发火器7－10、弹身11－15、定位阻尼器16－17、皮碗18、导向头19组成。
气垫封隔器2－6由点火剂2、定时点火器3、密封盖4、气体发生剂5和橡胶囊6构成。
点火剂2为叠氮化钠或过氯酸钾。
定时点火器3为FG－1型定时点火器。
密封盖4是硬质硅橡胶。
气体发生剂5是叠氮硝胺。
橡胶囊6是一个全密封橡胶球柱形囊包，圆柱长400mm，外径40～100mm。
发火器7－10由缆索接头7、定时点火器8、点火线9和外壳10构成。
缆索接头7是45＃钢制成，用于缆索1和外壳10的连接。
定时点火器8是FG－1型定时点火器。
点火线9是包有点火药的胶管，可向多个弹身中不同位置点火，即上端、两端、中端、中间、交叉点火和全点火，用于控制压力。
外壳1045＃钢制成用于缆索接头7和传火连接管11的连接，长500mm上半部外径40～90mm，内径30～80mm，下半部内径20～25mm。
弹身11－15由传火连接管11、密封胶12、引燃药13、主装药14和包覆层15构成，用2－15个弹身连成一体。
传火连接管11选用玻璃钢或低熔点铝合金或胶木纸管制成长800mm，外径20～25mm，内径7～12mm的管，一端有二个直径4mm的孔，两端有阴阳螺纹用于连接。
密封胶12是环氧树脂胶粘剂。
引燃药13是黑火药。
主装药14是复合推进剂或双基火药。
包覆层15用F－1橡胶或玻璃布、牛皮纸制成长800mm，外径40～110mm的可燃药筒。
定位阻尼器16－17由上叶轮16和下叶轮17构成，每个叶轮是由三对曲面叶片构成，上叶轮和下叶轮叶片的曲面呈相反的方向，不管来自哪个方向的作用力都能起到阻尼作用。叶轮高1000mm，叶轮直径50～110mm，中心孔直径20～25mm，曲面的弦与直径夹角15°。
皮碗18由硬橡胶制成，当皮碗受到压力时皮碗伸展紧贴管壁起到密封作用，皮碗直径50～120mm，碗的弧线的弦倾斜30°。
本实用新型的安装将定时点火器3连上点火线9装入外壳10内，点火线9通过传火连接管11上端两个孔插入引燃药13中，外壳9与传火连接管11螺纹连接，传火连接管周围浇铸主装药14，涂上包覆层15、传火连接管下端套上定位阻尼器16－17、皮碗18和导向关19，使用时在缆索1端部套上气垫封隔器2－6后和缆索接头7螺纹连接。
本实用新型用于套管的最佳结构气垫封隔器中的橡胶囊6圆柱长400mm，外径100mm，发火器中外壳10高500mm，上半部外径70mm，内径50mm，下半部外径25mm，内径12mm，包覆层15长800mm，外径100mm，导向头16长200mm，外径110mm，内径25mm，定位阻尼器16－17高1000mm，叶轮直径110mm6个叶片，每个叶片长55mm，中心孔直径25mm，皮碗18直径110mm。
本实用新型用于油管的最佳结构气垫封隔器中的橡胶囊6圆柱长400mm，外径50mm，发火器中外壳10高500mm，上半部外径50mm，内径35mm，下半部内径20mm，用7个弹身连成一体，单个弹身中传火连接管11长800mm，外径20mm，内径8mm，包覆层15长800mm，外径50mm，定向阻尼器16－17高1000mm，叶轮直径50mm，每个叶片长17mm，中心孔直径20mm，皮碗18直径50mm，导向头19长200mm，外径52mm，内径20mm。
本实用新型的优点如下1、用缆索输送比油管输送节省施工时间，大大降低作业成本。
2、点火位置可随意调整来控制压力，运用快慢燃速交替转换，能量释放随地层吸收指数大小变化而变化。
3、弹身、导向头、定位阻尼器、皮碗能自毁。
4、气垫封隔器和皮碗可形成全封闭体系，提高了火药燃气利用率，使得增产率均在80％以上。
本实用新型的
如下附图1是缆输式全燃烧压裂弹剖面图。
附图2是附图1中的气垫封隔器2－6的剖面图。
附图3是附图1中的多个弹身11－15点火位置剖面图。
a.是上端点火b.是中间点火c.是上下两端点火d.是交叉点火e.是全点火附图4是附图1中的定位阻尼器17－18横切面图。
a.是上叶轮17的横切面图b.是下叶轮18的横切面图附图5是附图1中的导向头19的横切面图。
实施例1、参照附图1、2、3－a、4、5实施1.1气垫封隔器2－6的制造用橡胶制成长400mm，外径100mm的橡胶囊6，从密封口装入气体发生剂叠氮硝胺5，叠氮硝胺装在阻燃的软管内，在软管的端部装入点火剂叠氮化钠2，再装进定时点火器3，盖上密封盖4。
1.2发火器7－10的制造用45＃钢制成长500mm，上半部外径70mm，内径50mm，下半部内径25mm的外壳10和外径50mm，内径40mm的缆索接头7，在外壳10中装入带有点火线9的定时点火器8，接上缆索接头7。
1.3弹身11－15的制造用低熔点铝合金制成长800mm，外径25mm，内径12mm的传火连接管，固定在模具上，用复合推进剂铸成药柱14，再浇铸黑火药13，退模后再用F－1橡胶进行包覆2mm厚，在传火连接管上端穿两个孔，直径4mm，点火线9的一端插入小孔，另一端引出，再用环氧树脂密封胶12密封，由6个弹身连为一体。
1.4定位阻尼器16－17的制造用硬橡胶制成高500mm，上叶轮直径110mm，每片长55mm的曲面a，下叶轮和上叶轮一样，不同的是曲面b。
1.5皮碗18的制造用硬橡胶制成层式结构的三个皮碗，每个皮碗相间200mm，皮碗直径120mm。
1.6导向头19的制造导向头用硬质的木材制成高200mm，外径110mm，内径25mm。
1.7本实用新型的装配把六个弹身11－15通过传火连接管螺纹连接，再把弹身上端的一个点火线联上发火器中的定时点火器，弹身的下端通过传火连接管分别套上定位阻尼器16－17、皮碗18、导向头19。使用时把气垫封隔器套在缆索1上，两端扎紧，缆索的端部和缆索接头7螺纹连接，打开定时点火器3、8，即可下油井压裂，经过吐合油田3口油井试验，安全可靠，增产效果达到80％。
2、参照实施例1制造、装配，不同的是由三个弹身联为一体，第二弹身中的点火线连接定时点火器8，点火由中间向二端燃烧，参照附图3－b，经过玉门油田9005＃等3井次试验，对套管无任何损害，增产效率达到82％。
3、参照实施例1制造、装配，不同的是由九个弹身联为一体，第一和第九级弹身中的点火线连接定时点火器8，点火由两端向中间燃烧，参照附图3－c，经过玉门油田G18井等3井次试验，增产效率达到85％。
4、参照实施例1制造、装配，不同的是由十三个弹身联为一体，第一、第三和第七弹身中的点火线连接定时点火器8，点火分别交叉引燃，参照附图3－d，经过玉门油田559井试验，安全可靠，产量由压前的3.0m3／d增加到6.5m3／d。
5、参照实施例1制造、装配，不同的是，参照上述本实用新型用于油管的最佳结构的参数，由7个弹身联为一体，每级弹身中的点火线连接定时点火器8，点火由两端向中间燃烧，参照附图3－e，经过新疆油田10－25井注水井压裂试验，全过程安全，可靠，增注量由原先的90m3／d增加到120m3／d。
权利要求1.一种缆输式全燃烧压裂弹由气垫封隔器(2-6)、发火器(7-10)、弹身(11-15)、皮碗(18)和导向头(19)组成，其特征在于气垫封隔器(2-6)由点火剂(2)、定时点火器(3)、密封盖(4)、气体发生剂(5)和橡胶囊(6)构成，弹身(11-15)由传火连接管(11)、密封胶(12)、引燃药(13)、主装药(14)和包覆层(15)构成，用2-15个弹身连成一体，其中传火连接管(11)长800mm、外径20-25mm、内径7-12mm，一端有二个直径4mm的孔，两端有阴阳螺纹，包覆层(15)是长800mm、外径40-110mm的可燃药筒；定位阻尼器(16-17)由上叶输(16)和下叶输(17)构成，构件通过传火连接管(11)连接，气垫封隔器(2-6)套在缆索上。
2.根据权利要求1所述的压裂弹，其特征在于用于套管的最佳结构单个弹身中传火连接管(11)长800mm、外径25mm、内径12mm；包覆层(15)长800mm、外径100mm，由6个弹身连成一体。
3.根据权利要求1所述的压裂弹，其特征在于用于油管的最佳结构单个弹身中传火连接管(11)长800mm、外径20mm、内径8mm；包覆层(15)长800mm、外径50mm，由7个弹身连成一体。
专利摘要本实用新型是缆输式全燃烧压裂弹，是为了解决金属壳压裂弹的输送成本高、燃烧压力不易控制，并有金属堵片掉入井内等弊端，采用缆索输送，应用能在缆索上安装的气垫式封隔器，阻止缆索扭缠的定位阻尼器和形成全封闭体系的皮碗，采取不同位置点火来控制燃烧压力，使用可燃构件设计了一种全燃烧压裂弹，提高了火药燃气利用率，缩短了施工时间，降低了作业成本，其增产有效率均在80％以上。
文档编号E21B43/25GK2191921SQ94201940
公开日1995年3月15日 申请日期1994年1月28日 优先权日1994年1月28日
发明者田志波, 汪长栓, 王刚合, 鱼溶, 戴锡尊, 李德乾, 吴激进, 杨志刚, 龚新华, 杨彬, 陈晖 , 冯燕萍 申请人:西安奥地能源技术研究所