專利名稱:包含高能材料的穿孔系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及油氣生產(chǎn)領(lǐng)域。本發(fā)明尤其涉及定型藥包系統(tǒng)和/ 或槍體。更特別地，本發(fā)明涉及穿孔槍系統(tǒng)，在其相應(yīng)的定型藥包爆 炸之后，使得在井的穿孔過程中產(chǎn)生的井孔槍碎片最少。該槍系統(tǒng)還 能夠設(shè)計為從一開始就消失，從而無需對留在井孔中的硬件進(jìn)行回收 操作。
背景技術(shù)：
穿孔系統(tǒng)除了用于其他目的之外，還用于在鉆進(jìn)于地層的井孔中 形成液壓交流通道，這稱為穿孔，從而使得地層的預(yù)定區(qū)域可以與井 孔液壓連接。由于井孔典型地通過同軸地將管或套管插入到井孔中而 完成，并且通過將水泥泵入到井孔和套管之間的環(huán)形空間以使套管保 持在井孔中，因此穿孔是需要的。在井孔中提供的接合套管起到的專 門作用是液壓地互相隔離被井孔貫穿的不同地層。如同所知的，碳 氫化合物承托地層例如儲層存在于這些地層中。所述井孔典型地橫斷 這些儲層。
穿孔系統(tǒng)典型地包括一個或多個串在一起的穿孔槍，這些槍串有 時候可以超過一千英尺的穿孔長度。包含在穿孔槍里的是定型藥包， 所述定型藥包典型地包括藥包筒、襯套和一定量的裝入在襯套和藥包 筒之間的高能炸藥。當(dāng)高能炸藥引爆時，爆炸力瓦解襯套并以非常高的速度將其從藥包一端以稱為"噴射"的方式噴射出去。該噴射貫穿套 管、水泥和一定量的地層。
由于爆炸引起的強(qiáng)力，定型藥包及其相應(yīng)的組件經(jīng)常粉碎成許多 碎片， 一些可能從穿孔槍中排出并進(jìn)入到井孔內(nèi)的流體中。這些碎片 可能阻塞和損壞設(shè)置，例如細(xì)頸部和歧管，從而限制流體流過這些設(shè) 備，并可能妨礙從特定井孔生產(chǎn)的碳?xì)浠衔锪?。因此，存在對用?進(jìn)行穿孔操作的裝置和方法的需要，這些裝置和方法能夠顯著地減少 與穿孔相關(guān)的碎片，從而使留下的碎屑最少。

發(fā)明內(nèi)容
一種穿孔裝置，包括至少一個穿孔槍，該穿孔槍具有定型藥包， 該定型藥包包括藥包筒、襯套和爆炸物主體。穿孔槍的組件可以包括 高能材料，該高能材料隨著該定型藥包的爆炸而分解。分開的組件包 括穿孔槍(也即外殼和槍管)、定型藥包、定型藥包筒和定型藥包襯套。 該材料可以是氧化劑、鎢、鎢合金、鎂、鎂合金、水泥顆粒、橡膠化
合物、復(fù)合纖維、KEVLAR 、鋼、鋼合金、鋅及它們的混合物。


圖l描述了藥包載體的一個實施例的立體橫截面圖。 圖2示例了穿孔系統(tǒng)的實施例的局部橫截面圖。
具體實施方式
這里參見附圖，圖l描述了本發(fā)明的一個實施例的側(cè)面橫截面圖。 如圖所示，本實施例是定型藥包10，該定型藥包10包括藥包筒1、襯 套5、爆炸物2、起爆劑4和可選的蓋子6。在一個實施例中，用于藥 包筒1和襯套5的材料可以包括易起反應(yīng)的高能材料，將其狀態(tài)從固 體材料改變?yōu)榛練鈶B(tài)成分。高能材料的反應(yīng)(也即其狀態(tài)的改變) 可以在激活定型藥包IO之后引起。高能材料反應(yīng)的起動可以通過定型 藥包10的激活或者通過分開的起動事件而實現(xiàn)。不管怎樣，這都將在
5定型藥包10的激活之后發(fā)生。需要指出的是，該高能材料可以在定型 藥包10激活的同時或者在激活之后的一定時間內(nèi)改變其狀態(tài)。定型藥
包爆炸的結(jié)果是產(chǎn)生溫度和壓力的改變，這又引起該材料狀態(tài)的反應(yīng) 改變。
該材料可以包括放熱的反應(yīng)材料，例如氧化劑或推進(jìn)劑。這些放 熱的反應(yīng)材料的例子除了其他，包括高氯酸銨和高氯酸鉀，及這些化 合物的混合物。該材料的反應(yīng)起因于定型藥包爆炸之后，定型藥包的
爆炸有效地使該高能材料氣化，從而排除了爆炸之后定型藥包10的組
件的碎屑的出現(xiàn)。
可選地，在高能材料中可以包括添加劑，這些添加劑包括鵠、鎂、
水泥顆粒、橡膠化合物、復(fù)合纖維、KEVLAR⑧、鋼、鋼合金、鋅及 它們的混合物。這些添加劑可以使高能材料降低敏感性，以防止材料 不按計劃的反應(yīng)。此外，降低添加劑的敏感性可以減慢高能材料狀態(tài) 改變的反應(yīng)速度，從而減小氣化過程中建立的局部壓力。這些添加劑 還可以增強(qiáng)高能材料的強(qiáng)度。降低材料的敏感性在最終產(chǎn)品(也即襯 套或藥包筒)易于受到環(huán)境影響的時候可以尤其有用，該環(huán)境可能促 使材料早早觸發(fā)，例如作用于材料上的強(qiáng)的撞擊和或振動、或?qū)е逻^ 高溫度的事件和/或壓力。材料的強(qiáng)度在高能材料用于形成定型藥包筒 1的時候是重要的。
通常地，氧化劑用于地下碳?xì)浠衔锏纳a(chǎn)中，以在碳?xì)浠衔?生產(chǎn)井孔中產(chǎn)生壓力。這樣的壓力提高在激發(fā)被井孔貫穿的碳?xì)浠?物承托儲層中可以是有用的。這些氧化劑通常是管狀形式，其暴露于 井孔并發(fā)生爆炸，爆炸的彈道作用打碎材料并燃燒，這在井孔中產(chǎn)生 壓力。
現(xiàn)在參見圖2，圖中提供了這里公開的設(shè)備的另外的實施例。圖2 提供穿孔系統(tǒng)20,該穿孔系統(tǒng)20通過線纜15布置在井孔17中，其 中該井孔17貫穿地下的地層9。然而需要指出的是，該穿孔系統(tǒng)20 不限于布置在線纜上，其也可以配置在管子上，例如運送穿孔器的管 子，或任何其他現(xiàn)在已知或以后開發(fā)的用于配置和/或控制穿孔系統(tǒng)的
6方式。而且，運行方法不限于特定的方式，并可以包括壓力下點火和
火頭。如圖所示，穿孔系統(tǒng)20包括裝配為槍串的分開的穿孔槍22。 孔26形成在于其中接收定型藥包的槍22的本體上，例如本發(fā)明所述 的定型藥包。定型藥包的爆炸可以通過經(jīng)由線纜15并最終到達(dá)定型藥 包的信號而從表面7起動。隨著定型藥包的爆炸，噴射部24形成并延 伸進(jìn)入地層9中。除了定型藥包和襯套，穿孔系統(tǒng)20的其他組件可以 包括高能材料，該高能材料隨著定型藥包的爆炸而改變形式。穿孔系 統(tǒng)20可以由高能材料形成的其他組件包括槍體、連接相鄰槍體的任何 連接輔助件、槍筒和任何其他可能包含穿孔系統(tǒng)組件的材料。
因此，這里描述的本發(fā)明非常適合于實現(xiàn)目標(biāo)并達(dá)到所述的目的 和優(yōu)點，和這里固有的其他東西。盡管呈現(xiàn)的本發(fā)明的優(yōu)選實施例為 了公開需要而已經(jīng)給出，還存在方法細(xì)節(jié)上的許多改變以實現(xiàn)想要的 結(jié)果。例如，這里描述的本發(fā)明適用于任何定型藥包型態(tài)和任何定型 藥包密度。而且，本發(fā)明可以與任何尺寸的穿孔槍一起使用。還需要 指出的是，這里公開的裝置不限于用于穿孔槍的定型藥包，還包括任 何彈導(dǎo)類型的定型藥包一一例如那些用于武器和普通相關(guān)技術(shù)的定型 藥包。這些和其他類似的改變對于那些本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是容易的， 并旨在包含在這里公開的本發(fā)明的精神和后面的權(quán)利要求
的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種定型藥包，包括藥包筒；襯套；和布置在藥包筒和襯套之間的爆炸物的主體，其中，定型藥包的組件包括高能材料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求
l所述的定型藥包，還包括與所述定型藥包連接的穿孔系統(tǒng)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求
l所述的定型藥包，其中，由高能材料形成的所述定型藥包的組件是所述襯套。
4、 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的定型藥包，其中，由高能材料形成的所述定型藥包的組件是所述藥包筒。
5、 根據(jù)權(quán)利要求
l所述的定型藥包，其中，所述高能材料選自由氧化劑、推進(jìn)劑及其混合物組成的列表。
6、 根據(jù)權(quán)利要求
l所述的定型藥包，其中，所述高能材料與添加劑結(jié)合，所述添加劑選自由鎢、鵠合金、鎂、鎂合金、水泥顆粒、橡膠化合物、復(fù)合纖維、KEVLAR⑧、鋼、鋼合金、鋅及它們的混合物組成的列表。
7、 一種定型藥包，包括藥包筒；襯套；和布置在藥包筒和襯套之間的爆炸物的主體，其中，所述襯套包括高能材料。
8、 根據(jù)權(quán)利要求
7所述的定型藥包，還包括與所述定型藥包連接的穿孔系統(tǒng)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求
7所述的定型藥包，其中，所述高能材料選自由氧化劑、推進(jìn)劑及其混合物組成的列表。
10、 根據(jù)權(quán)利要求
7所述的定型藥包，其中，所述高能材料與添加劑結(jié)合，所述添加劑選自由鎢、鎢合金、鎂、鎂合金、水泥顆粒、橡膠化合物、復(fù)合纖維、KEVLAR⑧、鋼、鋼合金、鋅及它們的混合 物組成的列表。
11、 一種穿孔系統(tǒng)，包括槍體；和包含藥包筒和襯套的定型藥包，其中，該穿孔系統(tǒng)的組件由高能材料形成。
12、 根據(jù)權(quán)利要求
11所述的穿孔系統(tǒng)，其中，所述高能材料選自 由氧化劑、推進(jìn)劑及其混合物組成的列表。
13、 根據(jù)權(quán)利要求
11所述的穿孔系統(tǒng)，其中，所述高能材料與添 加劑結(jié)合，所述添加劑選自由鎢、鵠合金、鎂、鎂合金、水泥顆粒、 橡膠化合物、復(fù)合纖維、KEVLAR⑧、鋼、鋼合金、鋅及它們的混合 物組成的列表。
14、 根據(jù)權(quán)利要求
11所述的穿孔系統(tǒng)，其中，所述穿孔系統(tǒng)中包 括高能材料的組件是所述槍體。
15、 根據(jù)權(quán)利要求
11所述的穿孔系統(tǒng)，其中，所述穿孔系統(tǒng)中包 括高能材料的組件是所述定型藥包。
16、 根據(jù)權(quán)利要求
11所述的穿孔系統(tǒng)，其中，所述穿孔系統(tǒng)中包 括高能材料的組件是所述藥包筒。
17、 根據(jù)權(quán)利要求
11所述的穿孔系統(tǒng)，其中，所述穿孔系統(tǒng)中包 括高能材料的組件是所述村套。
專利摘要
一種穿孔系統(tǒng)(20)，包括槍體和定型藥包裝置(10)，該定型藥包裝置(10)包含藥包筒(1)、襯套(5)和爆炸物(2)的主體。包括槍體、藥包筒和襯套的穿孔系統(tǒng)組件的材料包括高能材料，該高能材料隨著定型藥包的爆炸而燃燒。該材料可以是氧化劑、鎢、水泥顆粒、橡膠化合物、復(fù)合纖維、KEVLAR^、鋼、鋼合金、鋅及它們的混合物。
文檔編號F42B1/00GKCN101479559SQ200780024608
公開日2009年7月8日 申請日期2007年5月23日
發(fā)明者A·赫茨, F·L·希爾, J·霍恩坎普, R·L·埃文斯 申請人:貝克休斯公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan