CN216767360U - 一种新型的液体火药爆燃压裂装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型为解决现有的液体火药爆燃压裂装置存在封闭长度短而注入药量有限、管串易掉入井筒、点火可靠性低、重复利用率低以及采用的液体火药有危害的问题，而提供一种新型的液体火药爆燃压裂装置。本实用新型包括依次连接的储药筒、转换接头、上推筒、上连接体、压裂本体、下连接体、下推筒、尾堵，以及设置在储药筒内的活塞组件和扶正套，套设在上连接体上且位于上推筒和上连接体台阶之间的密封组件，设置在上连接体下端空腔内的***和传火药，设置在压裂本体内注药体和连接头，和套设在下连接体上且位于下连接体和下推筒台阶之间的密封组件；所述活塞组件包括活塞和撞击杆，撞击杆穿过扶正套；所述密封组件包括上密封体、卡瓦和下密封体。

Description

一种新型的液体火药爆燃压裂装置

技术领域

本实用新型属于油气勘探开发领域，具体涉及一种新型的液体火药爆燃压裂装置。

背景技术

随着石油技术的发展，特别是页岩气等非常规油气藏的开发，水平井分簇射孔与水力压裂联作技术越来越受到油田的认同，该技术的最大特点的裂缝长度长，压裂效率高，产能也高，但技术的问题也越来越暴露出来，水力压裂对淡水资源的耗费明显，每层压裂需要500-800立方水；水力压裂对地层污染严重；产生裂缝长度达500m-1000m对地层构造损伤严重；水力压裂设备多，施工成本高。为此，油气行业提出了液体火药储层压裂的的思路，相关专利比较多，但反观这些专利，存在如下问题：

1、封闭长度短，液体火药难以对正射孔段。

2、液体火药量少，无法实现有效的储层压裂，特别是缝洞结合的地层结构。

3、管串没有防退设计，存在高压下管串掉落井筒的隐患。

4、点火可靠性低。

5、装置重复性利用效能差。

6、液体火药毒性太大。

基于上述原因，为让液体火药尽快产生效益，提出了液体火药爆燃压裂装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决现有的液体火药爆燃压裂装置存在封闭长度短而注入药量有限、管串在高压下易掉入井筒、点火可靠性低、重复利用率低以及采用的液体火药有危害的问题，而提供一种新型的液体火药爆燃压裂装置，为海洋油田平台施工提供便利，提升对爆燃压裂工艺的可靠性及安全性。

为实现以上目的，本实用新型提供的技术方案是:

一种新型的液体火药爆燃压裂装置，其特殊之处在于：

包括依次插接的储药筒1、转换接头4、上连接体7、压裂本体12、下连接体15和尾堵18；

所述上连接体7和下连接体15为空心台阶轴，其中设有液体火药的通道；上连接体7上套接有T型上推筒6，下连接体15上套接有T型下推筒17；

所述转换接头4套接在上连接体7上，转换接头4下连接端设有2个台阶，所述上连接体7插接在转换接头4的第一个台阶内，转换接头4第二台阶与上连接体7之间形成第一环形腔体；所述上推筒6***第一环形腔体内，与转换接头4第二台阶末端相抵；所述上连接体7上套接有密封组件，位于上推筒6底端和上连接体7台阶之间；

所述尾堵18套接在下连接体15上，尾堵18上连接端设有2个台阶，所述下连接体15插接在尾堵18的第一个台阶内，尾堵18第二台阶与下连接体15之间形成第二环形腔体；所述下推筒17***第二环形腔体内，与尾堵18第二台阶末端相抵；所述下连接体15上套接有密封组件，位于下推筒17顶端和下连接体15台阶之间；

所述储药筒1内设置有活塞组件2和扶正套3；所述上连接体7下端空腔内的***10和传火药11；所述压裂本体12内注药体13和连接头14；

所述活塞组件(2)包括活塞和撞击杆，撞击杆向下穿过扶正套(3)；

所述***(10)、传火药(11)、注药体(13)和连接头(14)依次连接；

所述密封组件包括上密封体(8)、卡瓦(9)和下密封体(16)。

进一步地，所述储药筒1内设有3个通道，分别用于注入前置隔离液、液体火药和后置隔离液。

进一步地，所述转换接头4前端且穿过转换接头4与上连接体7垂直设置有防退螺钉5，用于提高管串整体的防退性能。

进一步地，所述储药筒1采用柔性的连续油管加工而成，长度大于等于10米，承载药量大于100公斤。

进一步地，所述前置隔离液和后置隔离液均为憎水液体；

所述液体火药为复合液体火药，主要成分是KCLO3、HTPB等，密度为1.10-1.18。

进一步地，所述注药体13采用铝制合金材料，并预制裂缝；

所述储药筒1采用BG125P材料，可重复使用，降低了单次使用成本。

本实用新型相比现有技术的有益效果是：

1、本实用新型提供的新型的液体火药爆燃压裂装置设有扶正套、传火药和防退螺钉，扶正套可以帮助撞击杆不产生偏移，提高了点火的可靠性；传火药能够提高点火装置的能量和控制点火时间，保证了液体火药顺利进入环空和地层，同时可以承受井口对点火装置的压力，是传统的压力起爆和投棒起爆装置均无法满足的，提升对爆燃压裂工艺的可靠性；防退螺钉提高了管串整体的防退性能，减少了管串掉入井筒情况的出现。

2、本实用新型提供的新型的液体火药爆燃压裂装置的储药筒内设有3个通道，分别用于注入前置隔离液、液体火药和后置隔离液，前置隔离液和后置隔离液均为憎水材料，防止液体火药与水融合，降低火药的浓度，同时当液体火药进入环空后，也能提高液体火药的利用效率。

3、本实用新型提供的新型的储药筒用柔性的连续油管加工而成，采用连续油管输送方式，实现长距离无接头，保证活塞顺利长距离下挤压液体进入地层，坐封长度从0.5米延长到任意长度，一般至少在10米以上，满足不同射孔层段压裂的不同需要，长度延长的同时也就能够实现液压火药药量从几十公斤提升到任意量，例如100公斤以上，能给你满足不同类型储层的要求。

4、本实用新型提供的新型的液体火药爆燃压裂装置采用的液体火药一种复合液体火药，主要成分是KCLO3、HTPB等，其没有毒性，不刺激眼睛和鼻腔粘膜，既能满足液体火药的施工压裂需要，又能保证现场人员的身体健康。

附图说明

图1为本实用新型液体火药爆燃压裂装置结构示意图。

附图标记：

1-储药筒，2-活塞组件，3-扶正套，4-转换接头，5-防退螺钉，6-上推筒，7-上连接体，8-上密封体，9-卡瓦，10-***，11-传火药，12-压裂本体，13-注药体，14-连接头，15-下连接体，16-下密封体，17-下推筒，18-尾堵。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种新型的液体火药爆燃压裂装置作进一步详细说明。

如图1所示，一种新型的液体火药爆燃压裂装置，包括依次连接的储药筒1、转换接头4、上推筒6、上连接体7、压裂本体12、下连接体15、下推筒17、尾堵18，上连接体7和下连接体15为空心台阶轴，其中设有液体火药的通道。

T型上推筒6套接在上连接体7上，T型下推筒套接在17下连接体15上；转换接头4套接在上连接体7上，转换接头4下连接端设有2个台阶，上连接体7插接在转换接头4的第一个台阶内，转换接头4第二台阶与上连接体7之间形成第一环形腔体；上推筒6***第一环形腔体内，与转换接头4第二台阶末端相抵；上连接体7上套接有密封组件，位于上推筒6底端和上连接体7台阶之间。

尾堵18套接在下连接体15上，尾堵18上连接端设有2个台阶，下连接体15插接在尾堵18的第一个台阶内，尾堵18第二台阶与下连接体15之间形成第二环形腔体；下推筒17***第二环形腔体内，与尾堵18第二台阶末端相抵；下连接体15上套接有密封组件，位于下推筒17顶端和下连接体15台阶之间。

密封组件包括上密封体8、卡瓦9和下密封体16。

储药筒1内设置有活塞组件2和扶正套3；活塞组件2包括活塞和撞击杆，撞击杆向下穿过扶正套3，扶正套3可以帮助撞击杆不产生偏移，提高了点火的可靠性。

上连接体7下端空腔内的***10和传火药11；压裂本体12内注药体13和连接头14，***10、传火药11、注药体13和连接头14依次连接，传火药11的设置能够提高点火装置的能量和控制点火时间，保证了液体火药顺利进入环空和地层，同时可以承受井口对点火装置的压力，是传统的压力起爆和投棒起爆装置均无法满足的。

同时在转换接头4前端且穿过转换接头4与上连接体7垂直设置有防退螺钉5，提高了管串整体的防退性能，减少了管串掉入井筒情况的出现。

储药筒1内设有3个通道，分别用于注入前置隔离液、液体火药和后置隔离液。在液体火药前端和后端分别设置憎水材料的隔离液，为防止液体火药与水融合，降低火药的浓度，同时当液体火药进入环空后，也能提高液体火药的利用效率。

在液体量较小时，储药筒1采用专用材料通过深孔钻加工而成，输送方式采用普通油管输送；当液体量大时，储药筒1直接采用柔性的连续油管加工而成，采用连续油管输送方式，实现长距离无接头，保证活塞顺利长距离下挤压液体进入地层。因此，储药筒1坐封长度从0.5米延长到任意长度，一般至少在10米以上，满足不同射孔层段压裂的不同需要，长度延长的同时也就能够实现液压火药药量从几十公斤提升到任意量，例如100公斤以上，能给你满足不同类型储层的要求，特别是洞缝结合的储层。

现有的注药体采用射孔弹射孔形成液体火药和环空的链接通道，理论上射孔弹***后产生冲击波，让液体火药形成爆轰，但是会引起液体火药装置损伤。本实用新型的注药体13采用铝制合金材料，并预制裂缝，在高压作用下预制裂缝撕裂，液体火药进入地层，沟通面积大，输送时间段，效率高；最重要的是不会形成爆轰，确保了施工安全性。

需要说明的是，现有的液体火药压裂装置中液体火药采用硝基甲烷，从现有资料可知该物质为易制爆化学品，毒性很大，刺激眼睛和鼻腔粘膜，对现场施工人员的身体会造成损伤，为此本实用新型采用的是一种复合液体火药，主要成分是KCLO3、HTPB等，密度为1.10-1.18，其没有毒性，不刺激眼睛和鼻腔粘膜，既能满足液体火药的施工压裂需要，又能保证现场人员的身体健康。

本实用新型的液体火药爆燃压裂装置使用过程是，首先安装液体火药管串，将管串放入井筒内，根据底层压裂的情况计算出液体火药的药量，而后为避免液体火药沾在储药筒螺纹位置，采用专用的漏斗依次向储药筒1内注入前置隔离液和液体火药，安装活塞及撞击杆，再向储药筒1注入后隔离液，进一步注入水加压，推动活塞，将前置隔离液和液体火药推进至爆燃压裂区。

前置隔离液和液体火药推动上推筒6、下推筒17和两组密封组件，上密封体8、卡瓦9和下密封体16在液体作用下涨形，卡瓦9固定在上连接体7和下连接体15上，连接体涨形密封形成封闭。

前置隔离液和液体火药的压力将注药体13预制裂缝撕开，前置隔离液液和液体火药进入环空密封空间，压力继续增加，液体火药通过射孔孔眼进入地层和缝隙。当活塞和撞击杆撞击***10后，***10产生火焰，火焰引燃传火药11，产生高温高压气体并引燃进入地层的火药，实现对储层的高效压裂。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种新型的液体火药爆燃压裂装置，其特征在于：包括依次插接的储药筒(1)、转换接头(4)、上连接体(7)、压裂本体(12)、下连接体(15)和尾堵(18)；

所述上连接体(7)和下连接体(15)为空心台阶轴，其中设有液体火药的通道；上连接体(7)上套接有T型上推筒(6)，下连接体(15)上套接有T型下推筒(17)；

所述转换接头(4)套接在上连接体(7)上，转换接头(4)下连接端设有2个台阶，所述上连接体(7)插接在转换接头(4)的第一个台阶内，转换接头(4)第二台阶与上连接体(7)之间形成第一环形腔体；所述上推筒(6)***第一环形腔体内，与转换接头(4)第二台阶末端相抵；所述上连接体(7)上套接有密封组件，位于上推筒(6)底端和上连接体(7)台阶之间；

所述尾堵(18)套接在下连接体(15)上，尾堵(18)上连接端设有2个台阶，所述下连接体(15)插接在尾堵(18)的第一个台阶内，尾堵(18)第二台阶与下连接体(15)之间形成第二环形腔体；所述下推筒(17)***第二环形腔体内，与尾堵(18)第二台阶末端相抵；所述下连接体(15)上套接有密封组件，位于下推筒(17)顶端和下连接体(15)台阶之间；

所述储药筒(1)内设置有活塞组件(2)和扶正套(3)；所述上连接体(7)下端空腔内的***(10)和传火药(11)；所述压裂本体(12)内注药体(13)和连接头(14)；

所述活塞组件(2)包括活塞和撞击杆，撞击杆向下穿过扶正套(3)；

所述***(10)、传火药(11)、注药体(13)和连接头(14)依次连接；

所述密封组件包括上密封体(8)、卡瓦(9)和下密封体(16)。

2.根据权利要求1所述的新型的液体火药爆燃压裂装置，其特征在于：

所述储药筒(1)内设有3个通道，分别用于注入前置隔离液、液体火药和后置隔离液。

3.根据权利要求1所述的新型的液体火药爆燃压裂装置，其特征在于：

所述转换接头(4)前端且穿过转换接头(4)与上连接体(7)垂直设置有防退螺钉(5)，用于提高管串整体的防退性能。

4.根据权利要求3所述的新型的液体火药爆燃压裂装置，其特征在于：

所述储药筒(1)采用柔性的连续油管加工而成，长度大于等于10米，承载药量大于100公斤。

5.根据权利要求2所述的新型的液体火药爆燃压裂装置，其特征在于：

所述前置隔离液和后置隔离液均为憎水液体；

所述液体火药为复合液体火药的密度为1.10-1.18。

6.根据权利要求2所述的新型的液体火药爆燃压裂装置，其特征在于：

所述注药体(13)采用铝制合金材料，并预制裂缝；

所述储药筒(1)采用BG125P材料，可重复使用，降低单次使用成本。

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