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1、(10)申请公布号 CN 104265224 A (43)申请公布日 2015.01.07 C N 1 0 4 2 6 5 2 2 4 A (21)申请号 201410374987.3 (22)申请日 2014.07.31 E21B 31/107(2006.01) (71)申请人西安石油大学 地址 710065 陕西省西安市电子二路东段 18号 (72)发明人吴晋军 刘敬 胡继国 杨娟 (74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务 所 61215 代理人弋才富 (54) 发明名称 一种油井卡钻物体定向爆燃冲击破坏分离的 快速解卡装置 (57) 摘要 一种油井卡钻物体定向爆燃冲击破坏分离的 快速。
2、解卡装置，包括聚能定向大穿孔破碎装置，聚 能定向大穿孔破碎装置包括底火敏感药，底火敏 感药下部设置有聚能装药壳体，聚能装药壳体内 装有聚能炸药剂，聚能装药壳体的底部通过半球 锥形的聚能罩密封压实聚能炸药剂，聚能装药壳 体的外部设置有辅助吸能隔层，聚能定向大穿孔 破碎装置的底火敏感药和点火起爆装置的起爆器 相连接；起爆器I首先直接起爆导爆索引爆底火 敏感药，底火敏感药引爆聚能炸药剂，聚能炸药剂 爆炸使聚能罩形成高速高温金属杵体，直接穿透 破碎卡钻物体；通过对卡钻物定向大穿孔破碎及 高压气体定向冲击、冲刷与撞击振动的强力综合 作用，解除卡钻物体堵塞。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书。
3、4页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104265224 A CN 104265224 A 1/1页 2 1.一种油井卡钻物体定向爆燃冲击破坏分离的快速解卡装置，其特征在于，包括聚能 定向大穿孔破碎装置(III)，所述的聚能定向大穿孔破碎装置(III)包括底火敏感药(9)， 底火敏感药(9)下部设置有聚能装药壳体(11)，聚能装药壳体(11)内装有聚能炸药剂 (10)，聚能装药壳体(11)的底部通过半球锥形的聚能罩(12)密封压实聚能炸药剂(10)，聚 能装药壳体(11)的外部设置有辅助吸能隔。
4、层(13)，聚能装药壳体(11)的下部依次设置有 垫环(14)和底盖(15)，聚能定向大穿孔破碎装置(III)的底火敏感药(9)和点火起爆装 置I的起爆器(1)通过中心传爆管体(4)及中心传爆管体(4)内部放置的导爆索(8)相连 接； 所述的聚能定向大穿孔破碎装置(III)和点火起爆装置(I)之间还设置有爆燃气体定 向冲击装置(II)，爆燃气体定向冲击装置(II)和聚能定向大穿孔破碎装置(III)组装在装 药筒体(2)内，与上部的点火起爆装置(I)和下部的底盖(15)组装构成整体密封装置，所 述的爆燃气体定向冲击装置(II)包括装药筒体(2)、装药筒体(2)内填充有爆燃火药(3)， 两者之间设。
5、置有阻燃隔层(5)，中心传爆管体(4)及其内部放置的导爆索(8)穿过爆燃火药 (3)。 2.根据权利要求1所述的一种油井卡钻物体定向爆燃冲击破坏分离的快速解卡装置， 其特征在于，所述的聚能定向大穿孔破碎装置III和爆燃气体定向冲击装置(II)之间还设 置有辅助引燃剂(6)和辅助点火药(7)。 权 利 要 求 书CN 104265224 A 1/4页 3 一种油井卡钻物体定向爆燃冲击破坏分离的快速解卡装置 技术领域 0001 本发明涉及钻井或油井井下作业过程中解决钻井工具卡钻或井下工具卡死套管 内情况的设备装置，特别涉及一种油井卡钻物体定向爆燃冲击破坏分离的快速解卡装置。 背景技术 0002 在。
6、石油勘探开发及生产过程中，钻井和采油是石油开采的两大重要工程，利用钻 采设备在完成钻井和石油井生产进行井下作业过程中经常会发生钻具卡钻、井下落物等事 故，往往由于出现井下工具导致的井下事故等原因，使钻井或油水井不能正常生产，特别是 发生井下卡钻和井下落物后，将造成钻井工作停顿，必须进行大修，油水生产井的减产或停 产，严重时甚至使油水井报废。因此预防井下事故的发生，迅速处理井下事故，是保证油田 正常生产的一项重要措施。目前油水井大修的主要内容包括：井下事故处理，复杂落物打 捞，套管修理，侧钻等。由于钻井或生产井井下事故种类繁多，造成井下事故的原因很多，井 下事故类型也很多。油水井大修作业施工复杂。
7、，难度大，操作技术要求高，常发生的井下事 故一般分事故三大类为技术事故，井下卡钻事故和井下落物。针对工艺技术类事故，重点要 在在工艺作业过程加以预防和处理。而井下卡钻事故和井下落物事故，是影响钻井、生产井 正常生产的主要井下事故，也是大量常见的井下事故，目前有专业大修机构，和多种多样的 井下维修工具，但正是由于井下事故的多样性和复杂性，甚至不可预见性，出现新的特殊卡 钻事故时有发生，如钻井过程中换钻头时，不小心三牙轮钻头倒掉在井筒中，原有的井下事 故处理工具难以解决问题，甚至难以处理，进行大修作业的时间大大延长，施工成本大大提 高，严重的影响了钻井或生产井正常生产。为此，针对钻井过程中出现的此。
8、类复杂卡钻情 况，亟需一种油井卡钻落物通过爆燃方法的快速解卡装置。 发明内容 0003 为了克服上述现有技术的缺陷，针对钻井过程中出现的如三牙轮钻头倒掉卡钻复 杂特殊情况，本发明的目的在于提供一种油井卡钻物体定向爆燃冲击破坏分离的快速解卡 装置，通过该装置在卡钻物顶部首先针对卡物进行中部或偏心定向大穿孔破坏，破碎松弛 卡钻物体整体结构；然后由爆燃火药燃烧产生的高温高压气体定向冲击、冲刷已破碎松动 分离的卡钻物体，同时伴随该装置与破碎松动分离的卡钻物体的猛烈撞击振动作用；通过 对卡钻物定向大穿孔破碎及高压气体定向冲击、冲刷与撞击振动的强力综合作用，破坏、松 散分离卡物整体结构，解除卡钻物体堵塞，。
9、并随即通过下放该装置，验证卡钻卡物解除情 况，也可起出作用完后的该装置，下放通井工具验证卡物解除情况。 0004 为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的： 0005 一种油井卡钻物体定向爆燃冲击破坏分离的快速解卡装置，包括聚能定向大穿孔 破碎装置III，所述的聚能定向大穿孔破碎装置III包括底火敏感药9，底火敏感药9下部 设置有聚能装药壳体11，聚能装药壳体11内装有聚能炸药剂10，聚能装药壳体11的底部 通过半球锥形的聚能罩12密封压实聚能炸药剂10，聚能装药壳体11的外部设置有辅助吸 说 明 书CN 104265224 A 2/4页 4 能隔层13，聚能装药壳体11的下部依次设置有。
10、垫环14和底盖15，聚能定向大穿孔破碎装 置III的底火敏感药9和点火起爆装置I的起爆器1通过中心传爆管体4及中心传爆管体 4内部放置的导爆索8相连接。 0006 所述的聚能定向大穿孔破碎装置III和点火起爆装置I之间还设置有爆燃气体定 向冲击装置II，爆燃气体定向冲击装置II和聚能定向大穿孔破碎装置III组装在装药筒 体2内，与上部的点火起爆装置I和下部的底盖15组装构成整体密封装置，所述的爆燃气 体定向冲击装置II包括装药筒体2、装药筒体2内填充有爆燃火药3，两者之间设置有阻燃 隔层5，中心传爆管体4及其内部放置的导爆索8穿过爆燃火药3。 0007 所述的聚能定向大穿孔破碎装置III和爆燃。
11、气体定向冲击装置II之间还设置有 辅助引燃剂6和辅助点火药7。 0008 本发明适用于针对钻井过程中出现的如三牙轮钻头倒掉卡钻复杂特殊情况，常规 解卡工具难以实施，或实施成本高等问题。本发明的目的在于提供一种油井卡钻物体定向 爆燃冲击破坏分离的快速解卡装置，通过该装置在卡钻物顶部首先针对卡物进行中部或偏 心定向大穿孔破坏，破碎松弛卡钻物体整体结构；然后由爆燃火药燃烧产生的高温高压气 体定向冲击、冲刷已破碎松弛的卡钻物体，同时伴随该装置与破碎松弛的卡钻物体的猛烈 撞击振动作用。通过对卡钻物定向大穿孔破碎及高压气体定向冲击、冲刷与撞击振动的强 力综合作用，破坏、松散卡物整体结构，解除卡钻物体堵塞。。
12、并随即通过下放该装置，验证卡 钻卡物解除情况，也可起出作用完后的该装置，下放通井工具验证卡物解除情况。然后通过 专用打捞工具捞出卡钻物体残留碎块，快速恢复钻井或油井正常生产。该装置结构简单，施 工工艺方便，与上大修作业时间相比，作业时间大大缩短，施工成本大大降低，现场可立即 进行检验验证。 0009 主要优点： 0010 1.本发明适用于针对钻井过程中出现的如三牙轮钻头倒掉卡钻等复杂特殊情况 的处理，对于类似其他落物卡钻同样适用。 0011 2.本发明的目的在于提供一种油井卡钻物体定向爆燃冲击破坏分离的快速解卡 装置，通过该装置在卡钻物顶部首先针对卡物进行定向大穿孔破碎，松弛破坏卡钻物体整 体。
13、结构，然后由压裂药燃烧产生的高温高压气体定向冲击、冲刷，同时伴随该装置与破碎松 弛的卡钻物体的猛烈撞击振动作用。通过对卡钻物定向大穿孔破碎及高压气体定向冲击、 冲刷强力综合作用，破坏、松散卡物整体结构，解除卡钻物堵塞，而且，对套管或井壁不产生 损害。 0012 3.采用该装置实施完成后，可立即通过下放该装置，验证卡钻卡物解除情况，也可 起出作用完后的该装置，下放通井工具验证卡物解除情况。 0013 4.该装置结构简单，施工工艺方便，电缆传输和油管传输工艺均可，可快速处理卡 钻落物，作业时间短，成本低，现场可立即进行检验验证。 附图说明 0014 附图是本发明的结构示意图。 具体实施方式 说 明。
14、 书CN 104265224 A 3/4页 5 0015 下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理做详细叙述。 0016 参照附图，一种油井卡钻物体定向爆燃冲击破坏分离的快速解卡装置，包括聚能 定向大穿孔破碎装置III，所述的聚能定向大穿孔破碎装置III包括底火敏感药9，底火敏 感药9下部设置有聚能装药壳体11，聚能装药壳体11内装有聚能炸药剂10，聚能装药壳体 11的底部通过弧形的聚能罩12密封压实聚能炸药剂10，聚能装药壳体11的外部设置有辅 助吸能隔层13，辅助吸能隔层13主要作用对聚能定向大穿孔破碎装置III吸收部分径向 爆炸能量，防止损坏装药筒2，并起到扶正作用；聚能装药壳体11的下。
15、部依次设置有垫环14 和底盖15，垫环14控制调整聚能定向大穿孔破碎装置的炸高，底盖15保证底部密封导向作 用；聚能定向大穿孔破碎装置III的底火敏感药9和点火起爆装置I的起爆器1通过中心 传爆管体4及中心传爆管体4内部放置的导爆索8相连接。 0017 所述的聚能定向大穿孔破碎装置III和点火起爆装置I之间还设置有爆燃气体定 向冲击装置II，爆燃气体定向冲击装置II和聚能定向大穿孔破碎装置III组装在装药筒 体2内，与上部的点火起爆装置I和下部的底盖15组装构成整体密封装置，装药筒2内安 装爆燃气体定向冲击装置II和聚能定向大穿孔破碎装置III的组合装配，实现了爆燃气体 定向冲击装置II产生的。
16、高温高压气体单向释放冲击的设计功能，并保护套管；所述的爆燃 气体定向冲击装置II包括装药筒体2、装药筒体2内填充有爆燃火药3，两者之间设置有阻 燃隔层5，阻燃隔层5保证爆燃火药定向稳定燃烧，防止串燃。 0018 中心传爆管体4穿过爆燃火药3连接至聚能定向大穿孔破碎装置III的底火敏感 药9，中心传爆管体4内部放置导爆索8。 0019 所述的聚能定向大穿孔破碎装置III和爆燃气体定向冲击装置II之间还设置有 辅助引燃剂6和辅助点火药7。 0020 本发明的工作原理为： 0021 根据卡钻物体组成结构及形态分析，当卡钻物体堵塞情况不严重时，仅需要聚能 定向大穿孔破碎装置III对卡钻落物实施大穿孔破。
17、碎即可；如果卡钻物体堵塞情况严重， 则需要爆燃气体定向冲击装置II和聚能定向大穿孔破碎装置III组合起来的使用，通过油 管或电缆将该发明装置下放至卡钻落物顶部，紧贴顶部位置，通过撞击或电缆通电起爆点 火起爆器I，起爆器I首先直接起爆聚能定向大穿孔破碎装置III，聚能定向大穿孔破碎装 置III对卡钻落物实施大穿孔破碎，几乎瞬间聚能定向大穿孔破碎装置III爆炸产生的金 属热粒子引燃爆燃气体定向冲击装置II，爆燃气体定向冲击装置II由爆燃火药燃烧产生 的高温高压气体定向冲击、冲刷已破碎松弛的卡钻物体，同时伴随该装置与破碎松弛的卡 钻物体的猛烈撞击振动作用。通过对卡钻物定向大穿孔破碎及高压气体定向冲击。
18、、冲刷与 撞击振动的强力综合作用，破坏、松散卡物整体结构，解除卡钻物体堵塞。 0022 本发明具体作用过程是： 0023 当卡钻物体堵塞情况不严重时，仅需要聚能定向大穿孔破碎装置III对卡钻落物 实施大穿孔破碎即可，起爆器I首先直接起爆导爆索8引爆底火敏感药9，底火敏感药9引 爆聚能炸药剂10，聚能炸药剂10爆炸使聚能罩12形成高速高温金属杵体，直接穿透破碎卡 钻物体；如果卡钻物体堵塞情况严重，通过撞击或电缆通电起爆点火起爆器1，爆点火起爆 器1引爆中心传爆管体4内部放置导爆索8，导爆索8引爆底火敏感药9，底火敏感药9引 爆聚能炸药剂10，聚能炸药剂10爆炸使聚能罩12形成高速高温金属杵体，直。
19、接穿透破碎卡 说 明 书CN 104265224 A 4/4页 6 钻物体，完成聚能定向大穿孔破碎装置III的设计功能。 0024 几乎瞬间聚能炸药剂10爆炸、聚能装药壳体11破碎，爆炸产生的高温及金属热粒 子作用引燃辅助引燃剂6，辅助引燃剂6快速引燃辅助点火药7，辅助点火药7引燃从下端 部爆燃火药3，爆燃火药3燃烧产生大量高温高压气体直接从装药筒体2下部快速喷出，对 已经破坏的卡钻落物实施高速冲击、冲刷，同时伴随该装置与破碎松弛的卡钻物体的猛烈 撞击振动作用。完成爆燃气体定向冲击装置II的设计功能。 0025 本发明适用于针对钻井过程中出现的如三牙轮钻头倒掉卡钻复杂特殊情况，常规 解卡工具难。
20、以实施，或实施成本高等问题。本发明的目的在于提供一种油井卡钻物体定向 爆燃冲击破坏分离的快速解卡装置，通过该装置在卡钻物顶部首先针对卡物进行中部或偏 心定向大穿孔破坏，破碎松弛卡钻物体整体结构；然后由爆燃火药燃烧产生的高温高压气 体定向冲击、冲刷已破碎松弛的卡钻物体，同时伴随该装置与破碎松弛的卡钻物体的猛烈 撞击振动作用。通过对卡钻物定向大穿孔破碎及高压气体定向冲击、冲刷与撞击振动的强 力综合作用，破坏、松散卡物整体结构，解除卡钻物体堵塞。并随即通过下放该装置，验证卡 钻卡物解除情况，也可起出作用完后的该装置，下放通井工具验证卡物解除情况。然后通过 专用打捞工具捞出卡钻物体残留碎块，快速恢复钻。
21、井或油井正常生产。该装置结构简单，施 工工艺方便，与上大修作业时间相比，作业时间大大缩短，施工成本大大降低，现场可立即 进行检验验证。 0026 实施例一 0027 将本发明在中原油田某一口深水平井卡钻进行试验应用工艺一次成功，取得明显 效果。该井钻井设计由多级套管固井组成，直井段采用7、5 1 / 2 套管完井(已下套管)，正 在钻进水平段，在钻井过程中，由于更换钻头时不小心把三牙轮钻头倒掉卡在直井井筒内， 卡钻钻头通不下去、磨洗不掉，前后上大修花费约一个多月时间，通过各种方法无法解决问 题。针对卡钻物体结构及状态分析，最后我们通过多次试验研究设计了聚能定向大穿孔破 碎装置，采用电缆传输工艺进行解卡试验应用，工艺一次成功。通过打铅印及工具打捞证明 三牙轮钻头成功被破坏后分裂成数块掉至井底，对套管并未造成损坏影响，快速恢复了钻 井工作，验证了本发明装置工艺的可行性和实用性，成功的解决了特殊复杂卡钻落物的卡 钻难题，也可用于其他卡钻及油井落鱼卡井事故的快速处理，为此类卡钻落物解卡复杂问 题提供新的技术途径和研究方法。 说 明 书CN 104265224 A 1/1页 7 说 明 书 附 图CN 104265224 A 。