专利名称：高能气体压裂用气体发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种油气井和注水井高能气体压裂中可重复使用的气体发生器，即可重复使用的活塞式轴向限压、平衡喷射、泄气管径向泄气式、加重防冲型金属装置、大型药柱、金属点火具气体发生器。
油气井高能气体压裂(HEGF)，又称为爆燃压裂、可控脉冲和径向多缝压裂等。其升压时间和峰值压力均可控制在爆炸压裂和水力压裂之间，故可在恰当的加载速率下在油气层中压裂产生多条径向裂缝，并且不损坏井壁和套管，具有设备简单、施工简便易行、周期短，成本低廉，对油气层无污染等特点。适用于石油及天然气套管井和裸眼井增产、注水井增注，对于处理致密低渗的油气层和水敏、酸敏性油气层极为有效。
现有的气体发生器多采用“直接径向泄气式”金属外壳。有时外壳开孔多达每米60～70孔，欲保证可靠的密封较困难，且难以作到同步打开，故产生侧向反冲作用，使发生器冲贴于套管一侧，堵塞射孔孔眼，影响压裂效果。
我国实用新型专利87215505号公开了一种用于油气井高能气体压裂的发生器。其主要优点是外壳采用PVC(聚氯乙烯)硬质塑料管，成本较低，该发生器在500米以内的裸眼浅井中较为适用；其不足之处在于外壳的耐压强度较低，密封采用环氧树脂，在高压水中电气绝缘性能差，容易发生渗漏而失效。同时，外壳不能完全燃烧，常在井中留下大片残余物。
另一实用新型专利89213979.X号公开了一种外壳材料为3640层压布管(酚醛环氧玻璃布管)的爆燃压裂装置，适用于3000米以内的具有液体的套管井和裸眼井。但该发生器的外壳强度仍然较低，经现场试验证实，难以承受3000米的静液柱压力，增加外壳壁厚固然可以提高耐压强度，但引燃后自身消耗的燃气能量亦相应增加；同样地，其外壳不能燃尽，成大片落入井底或架于井眼中，堵塞射孔孔眼，既影响后继作业又污染油气层，严重时还可能损伤套管；另外，其外壳为一次性使用，由于市价昂贵，因而施工成本较高。
本实用新型的任务在于克服上述技术的不足，提供一种在5000米以内的具有液柱的套管井和裸眼井中可重复使用的高能气体压裂用金属外壳气体发生器。
本实用新型的任务是以如下方式完成的将大型药柱［11］置于保护管［10］内，并由活塞［6］和［15］密封，用金属点火具［12］引燃发生器后产生的高温高压燃气打开活塞［6］和［15］，燃气轴向平衡喷射进入泄气管［2］和［16］，然后再径向泄入井筒中，压裂油气层。发生器下部连接的加重管［17］和阻尼盘［18］可起到防止发生器上冲的目的。发生器的外壳采用高强度的无缝合金钢管，可耐70MPa，静液柱压力；活塞［6］和［15］的开启压力可用不同直径及不同个数的剪切销钉来控制，精选配对活塞、剪切销钉的直径，并合理配置点火系统，即可保证保护管［10］两端的活塞［6］和［15］同步打开；该气体发生器适用于电缆起下和管柱起下两种施工工艺。
以下结合附图
对本实用新型提出的装置的细节及工作情况作进一步的详述该发生器由电缆(图中未画出)与打捞头［1］连接，其下部与上泄气管［2］相连，泄气管壁上开有径向泄气孔［5］若干，内有一承压环［3］并放入减震橡胶垫块［4］，以防活塞［6］冲出时被撞坏。活塞［6］由“O”形密封圈［8］密封。当电缆通电后，保护管［10］内的可防冲击抗挤压的金属点火具［12］引燃药柱［11］，待压力升至设计值时，上、下接头［9］和［13］内的剪切销钉［7］和［14］分别被剪断，活塞［6］和［15］同时冲出，燃气喷射进入上、下泄气管［2］和［16］中，再径向泄入井内(图中未画出)，在下部泄气管［16］之后，连接包括加重管［17］、阻尼盘［18］和引鞋［19］在内的防冲装置。
该发生器的结构便于更改药型，改变药量、变更装药结构和点火系统，且具有施工简便易行、成本低、施工后井下无任何落物、不污染油气层、能避免电缆打扭、发生器装置可重复使用的优点。
权利要求1.可重复使用的高能气体压裂用气体发生器，其特征在于活塞轴向限压喷射、泄气管径向泄气式、加重防冲型金属装置，由打捞头通过接头与其下部的泄气管、保护管、加重管和阻尼盘及引鞋相连，并由剪切销钉限压、活塞密封保护管内的药柱。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于每节保护管两端各有一个活塞，活塞径向用“O”形密封圈两道密封，轴向引燃导线用两个高压密封插塞密封。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于采用剪切销钉固定活塞并控制保护管内的燃烧室的打开压力。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于泄气管中间有一带孔隔板，并布置一防震橡胶块。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于采用防冲击抗挤压的金属点火具引燃药柱。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于采用由加重管和阻尼盘组成的防止发生器上冲的装置。
专利摘要本实用新型涉及一种高能气体压裂中可重复使用的气体发生器。采用活塞式轴向限压喷射、泄气管径向泄气式、加重防冲型金属装置，主要由打捞头(或撞击点火器)、泄气管、保护管、活塞、加重管阻尼盘、引鞋、大型药柱和金属点火具组成。具有施工简便易行、成本低、施工后井下无任何落物、不污染油气层、能避免电缆打扭、发生器装置可重复使用的优点。
文档编号E21B43/18GK2114028SQ91227960
公开日1992年8月26日 申请日期1991年11月5日 优先权日1991年11月5日
发明者秦发动, 赵刚, 杨卫宇, 刘发喜, 李文魁 申请人:西安石油学院