降低射孔枪内压力的方法和装置

摘要

一种用于降低射孔枪爆炸后压力的装置，该装置包括：一个射孔枪，装载至少一个射孔弹，其中射孔弹爆炸时产生加压的爆炸气体；和一个降低射孔枪近端的爆炸气体压力的机构。爆炸气体压力根据需要在一时间范围内降低，在该时间范围内足以形成一个动态欠平衡状态，以便于流体浪涌流从油藏流动到井眼中。压力降低机构可以单独包括吸热器、反应剂或者物理压缩机构或者它们的组合，吸热器用于降低爆炸气体的温度，反应剂用于与反应物气体重新结合以降低爆炸气体的摩尔密度，物理压缩机构利用爆炸气体的废弃能量做功，同时降低气体温度和爆炸气体的摩尔密度。

权利要求

1.一种用于降低射孔枪爆炸后压力的装置，该装置包括：射孔枪，装载至少一个射孔弹，其中该射孔弹在爆炸时产生加压的爆炸气体；和降压器，其与射孔枪功能性连接，其特征在于，该降压器包括一吸热器，适用于快速降低爆炸气体的温度。

2.根据权利要求1所述装置，其中，所述降压器设置在射孔枪内。

3.根据权利要求1所述装置，其中，所述降压器是射孔枪的一部分。

4.根据权利要求1所述装置，其中，所述吸热器具有高热传导性。

5.根据权利要求1所述装置，其中，所述吸热器具有较大的热容量。

6.根据权利要求1所述装置，其中，所述吸热器包括铜。

7.根据权利要求1所述装置，其中，所述吸热器包括水。

8.根据权利要求1所述装置，其中，所述吸热器包括微囊化水珠。

9.根据权利要求1所述装置，其中，所述降压器具有反应剂，该反应剂适合于与爆炸气体重新结合，以降低爆炸气体的摩尔密度。

10.根据权利要求9所述装置，其中，所述反应剂从下列物质组成的组中选择：Al，Ca，Li，Mg，Ta，Ti，Zr和它们的组合。

11.根据权利要求9所述装置，其中，所述降压器包括一个压力压缩段，该压力压缩段与射孔枪功能性连接。

12.根据权利要求11所述装置，其中，所述压缩段包括一个可压缩材料。

13.一种用于降低射孔枪爆炸后的压力的装置，该装置包括：射孔枪，装载至少一个射孔弹，其中该射孔弹爆炸后产生加压的爆炸气体；

吸热器，其与射孔枪功能性连接，该吸热器适用于降低爆炸气体的温度；以及摩尔密度降低器，其与射孔枪功能性连接，该摩尔密度降低器适用于降低爆炸气体的摩尔密度。

14.根据权利要求13所述装置，其中，所述吸热器设置在射孔枪内。

15.根据权利要求13所述装置，其中，所述吸热器是射孔枪的一部分。

16.根据权利要求13所述装置，其中，所述摩尔密度降低器设置在射孔枪内。

17.根据权利要求13所述装置，其中，所述摩尔密度降低器是射孔枪的一部分。

18.根据权利要求13所述装置，其中，所述吸热器具有高热传导性。

19.根据权利要求13所述装置，其中，所述吸热器具有大的热容量。

20.根据权利要求13所述装置，其中，所述吸热器包括铜。

21.根据权利要求13所述装置，其中，吸热器包括水。

22.根据权利要求13所述装置，其中，吸热器包括微囊化水珠。

23.根据权利要求13所述装置，其中，所述摩尔密度降低器是反应剂，该反应剂适用于与爆炸气体重新组合以形成固体。

24.根据权利要求13所述装置，其中，所述摩尔密度降低器是反应剂，该反应剂适用于与爆炸气体重新结合以形成固体。

25.根据权利要求13所述装置，其中，所述吸热器和摩尔密度降低器包括一压力压缩段，该压力压缩段与一射孔枪腔室功能性连接。

26.根据权利要求25所述装置，其中，所述压缩段包括可压缩材料。

27.根据权利要求23所述装置，其中，所述吸热器和摩尔密度降低器包括一压力压缩段，该压力压缩段与一射孔枪腔室功能性连接。

28.根据权利要求24所述装置，其中，所述吸热器和摩尔密度降低器包括一压力压缩段，该压力压缩段与一射孔枪腔室功能性连接。

说明书

降低射孔枪内压力的方法和装置

技术领域

[0001] 本发明涉及改进一个油藏地层和一个井眼之间的流体连通，特别是涉及在射孔作业中降低射孔枪内的气体压力。

背景技术

[0002] 射孔是一种油藏完井作业，它实现一个地下地质地层和一个井眼之间的流体连通，该流体连通反过来使得油藏与地面连通。其目的是有利于油藏地层与井眼之间的可控流动。

[0003] 射孔作业是通过把一个射孔枪下入到井眼内靠近目的油藏地层内并点燃射孔弹来完成。射孔弹在几微秒内积累大量能量到油藏地层内。

[0004] 尽管成功地实现了油藏与井眼的连接，射孔事件可能破坏地层的局部孔隙结构(渗透率)，因此破坏地层的生产率。对冲击区域的破坏通常通过浪涌流来减轻，其中破坏的岩石被快速地“吸入”到井眼内。浪涌流通常通过欠平衡射孔来实现，其中，井眼内压力小于油藏压力。

[0005] 然而，欠平衡射孔不总是有效的。最近发现，欠平衡射孔无效的一个原因是“欠平衡环境”，该“欠平衡环境”暂时性地变成过平衡，从而导致流体流动到油藏内，从而阻止所需的清除浪涌流。这种“动态过平衡”归因于高压气体，该高压气体可影响井眼压力。换句话说，到目前为止，射孔枪一直是射孔环境中被忽视的一个因素。对射孔枪内压力进行精确考虑和控制对设计和进行一个有效的射孔作业是非常重要的。

[0006] 因此，需要提供一种用于在一个射孔作业中控制射孔枪内压力的方法和系统。而且还需要提供一个用于在爆炸后降低射孔枪内压力的方法和系统。

发明内容

[0007] 根据上述考虑和其它因素，本发明涉及通过降低射孔枪内的爆炸后压力来增强一个井眼与一个地层之间的流体连通。

[0008] 本发明的一个目的就是快速最小化在射孔枪身内产生的爆炸后压力。爆炸后压力的降低减少了爆炸后井眼压力增加的趋势。此外，较低的射孔枪压力可以产生波动的流体流进入射孔枪内，因此使得最初是过平衡的井眼快速变成欠平衡状态。这些技术被称为“动态欠平衡”。

[0009] 在给定时间内气体内的压力是其温度和摩尔密度(单位体积内的气体分子量)的确定性焓数。因此为了降低气体压力，必须使用一个机构来降低气体的温度和/或摩尔密度。

[0010] 射孔枪内压力的主要来源是聚能射孔弹的炸药。炸药的化学能的“有用部分”被转化为喷射动能，喷射动能又移动目标物质，因此形成所需射孔地道。另外的能量以动能形式积聚到聚能射孔弹的封闭壳内。由于孔隙坍塌、冲击加热、塑性应变和破裂原因倒是少量但是很重要的能量以热量形式能够进入到衬管和/或套管内。残余爆炸气体能量表现为热的、高压气体，某些气体可以从射孔枪内排出，对井眼进行“加压”。需要降低这种残余炸药能量或者“废弃能量”的压力。该废弃能量确实最终通过热传递机构散发掉，但是大部分能量在浪涌流相关的时标(十几个毫秒)内仍然存在。通常，射孔枪内的这些残余爆炸气体拥有炸药最初(任何热传递之前的)化学能的30％。其余的70％中，约30％分配到衬管，40％分配到套管内。

[0011] 为了进行说明，这里“能量效率”定义为在爆炸气体的残余(废弃)能量与炸药最初未爆炸前的化学能的比值。常规的射孔聚能射孔弹的废弃能量值约为30％。通过改变聚能射孔弹设计例如增加弹壳厚度、质量、强度和/或展延性，这30％的废弃能量可以稍微减少到约25％。本发明需要进一步降低废弃能量，从而降低射孔枪内爆炸后压力。

[0012] 在本发明的一个实施例中，通过利用一个快速作用能量吸热器(heat sink)快速冷却气体来降低爆炸后压力。冷却直接导致减压。

[0013] 在本发明的第二实施例中，通过降低气体的摩尔密度来降低爆炸气体压力。通过与气态爆炸产物反应形成固体化合物来降低爆炸气体的摩尔密度。

[0014] 本发明的另外一个实施例包括通过降低爆炸气体的温度和摩尔密度来降低射孔枪的爆炸后气体压力。一种方法就是组合使用一个快速作用吸热器例如在第一实施例中的吸热器和一种用于降低摩尔爆炸产物以形成固体化合物例如第二实施例中的化合物的反应剂。另外一个方法就是利用废弃能量做功。

[0015] 因此，本发明提供一种用于降低射孔枪爆炸后压力的装置，该装置包括：一射孔枪，装载至少一个射孔弹，其中射孔弹爆炸时产生加压的爆炸气体；和位于射孔枪近端的用于降低爆炸气体压力的机构。爆炸气体压力根据需要在一定的时间框架内降低，在该时间框架内足以把井眼流体“抽吸”到射孔枪内，以形成动态欠平衡状态，从而使得流体浪涌流从油藏流动到井眼内。

[0016] 压力降低机构可以单独包括吸热器、反应剂、物理压缩机构或者它们的组合，吸热器用于降低爆炸气体的温度，反应剂用于与反应物气体重新结合并降低爆炸气体的摩尔密度，物理压缩机构利用爆炸气体的废弃能量做功以降低爆炸气体的温度和摩尔密度。

[0017] 前面已经简要列举了本发明的特点和技术优点，是为了使得下面对本发明的详细描述更加容易理解。本发明公开了用于借助于温度降低和/或摩尔密度降低来降低射孔枪架中爆炸后的气体压力的方法和装置，从而有利于来自地层的浪涌流。本发明的另外的特点和优点将在后面进行描述，这些特点和优点形成了本发明的技术方案的主题。

附图说明

[0018] 本发明的前述和其它特点最好通过参照下面对本发明的具体实施例的描述来理解，参照下列附图进行描述；

[0019] 图1是使用各种吸热器材料在一个密闭压力取样器试验中的压力取样器聚能射孔弹爆炸后前20毫秒的曲线图；

[0020] 图2是使用各种吸热器材料在一个密闭压力取样器试验中的压力取样器聚能射孔弹爆炸后第1秒的曲线图；

[0021] 图3A是使用增加的吸热器材料的本发明的一个射孔枪的一个实施例的部分剖面图；

[0022] 图3B是使用增加的吸热器材料的本发明的一个射孔枪的一个实施例的部分剖面图；

[0023] 图3C是使用增加的吸热器材料的本发明的一个射孔枪的一个实施例的部分剖面图；

[0024] 图4A是本发明的具有反应剂的一个射孔枪的一个实施例的部分剖面图；

[0025] 图4B是本发明的具有反应剂的一个射孔枪的一个实施例的部分剖面图；

[0026] 图4C是本发明的具有反应剂的一个射孔枪的一个实施例的部分剖面图；

[0027] 图5A是本发明的具有机械压缩段的一个射孔枪在射孔弹被爆炸的时间1的示意图；

[0028] 图5B是本发明的具有机械压缩段的一个射孔枪在射孔弹被爆炸后几个毫秒内的时间2的示意图；

[0029] 图5C是一个曲线，描述在射孔弹爆炸到爆炸后几个毫秒内爆炸气体的压降和机械压缩材料的压力增加情况。

具体实施方式

[0030] 现在参考附图，在附图中所描述的部件不一定按照一定比例，其中，类似或者相象的部件在几个视图中用同样的附图标记。

[0031] 在本发明的一个实施例中，通过使用一个可以快速冷却气体的快速作用能量吸热器来降低爆炸后压力。冷却直接导致减压。冷却的另外的优点是可能从任何水蒸气中凝结，众所周知，水蒸气中包括大量的爆炸气体。凝结降低气体密度并形成足够的热传递速率，从而显著降低压力。

[0032] 有效的吸热器必须具有两个固有性质：快速吸热(高热传导性)和较大的热能量存储容量。能量存储容量可以表示为具体的热容量和/或相变焓。表现出高热传导性、高热容量和/或高相变焓的材料的例子包括钢、铜、银、镍和水，但是不限于上述材料。

[0033] 在这些金属中，铜表现出高热传导性(快速热量吸收)和热容量(吸收的热量的量)的最佳组合。在这里的讨论中，所有材料性质都被看做处于标准状态。在所有常规材料中，水具有最大的热传导性，水比银快40％，比铜快50％。水还具有很高容积比的热容量，比钢或者铜的热容量高23％左右。另外，水具有很高热量蒸发特性，为2.2kJ/g。就是这最后一个特性和射孔枪内的气体压力通常高于水的沸点而保持低于金属的沸点的事实使得水与其它金属明显分开。

[0034] 除了上述的固有性质外，物理结构也非常重要。吸热器与爆炸气体的靠近程度、裸露表面区域和吸热器材料的总量在很大程度上决定着能量传递的范围和速率。已经有试验表明各种吸热器在快速降低爆炸气体压力的效率。试验是在封闭的压力取样器实验内进行，其中，在少量的炸药在一个密闭的腔室内爆炸后，记录放出的气体的压力。在每一个试验中，对一个不同的吸热器试验对象进行评估，而测量的气体压力作为能量吸收效率的一个指标。

[0035] 图1和2表示这些试验的压力数据。图1用曲线表示爆炸后的前20毫秒。图2用曲线表示爆炸后的整个第1秒。在每个测试中，炸药爆炸的完成时间为大约10微秒，3～5毫秒后冲击瞬变量开始衰减，并达到空间平衡。

[0036] 参考图1和2，4个曲线表示在4个不同的试验中的压力随着时间的变化。

[0037] 最上端的曲线1表示基准测试的结果，其中，没有任何吸热器加入。由于“封闭压力取样器”壳体本身作为一个吸热器，试验中的压力衰减。这是一个基准，根据该基准对其它的吸热器的效率进行评价。

[0038] 在第二个试验中，一种铜粉被引入到封闭压力取样器腔室内。从上端数第2个曲线，曲线2，表示铜粉的压力随着时间的变化。在爆炸后的前5～10毫秒内，铜粉有效地降低压力。

[0039] 在第三个试验中，水被引入到封闭压力取样器腔室内。测试水的容积等于在第二个试验中使用的整个铜粉的容积。由于在测试的结构的数量原因，水能比铜粉更有效地降低气压(曲线3)，特别是在前2～5毫秒内能够更有效地降低气压(曲线3)。

[0040] 在第四个试验中，微囊化水珠被引入到封闭压力取样器内。这些水珠基本上是细的散剂，其中，每一个粉末颗粒是一个内部充满水的薄塑胶壳体。充填在粉末中的水量与在第三个试验中的使用的水量相同。如图所示，压力随时间变化的曲线4位于曲线3之上。

[0041] 图3A是本发明的一个射孔枪10的一个实施例的部分剖面图。射孔枪10包括一形成射孔枪腔室18的射孔枪架12、多个射孔弹14、多个聚能射孔弹载体14a和射孔枪内降压器。在这个实施例中，降压器是吸热器16，放置在聚能射孔弹14附近，并位于射孔枪10内。吸热器(降温器)16降低来自射孔弹14的爆炸气体的温度从而降低其压力。

[0042] 图3A表示吸热器材料16放置在射孔枪腔室18内或者连接到聚能射孔弹载体12上，或者嵌入到聚能射孔弹载体12内。应该能够预见，吸热器16可以在射孔弹14和所形成的爆炸气体(未示出，但是基本上充满射孔枪腔室18)附近的多个位置上形成或者设置。用于设置吸热器16的不同位置的例子在不同的视图中进行说明，这些例子不是限制性的。

[0043] 图3B是本发明的一个射孔枪10的另外一个实施例的部分剖面图，该射孔枪10具有另外的吸热器16。在这个实施例中，吸热器16包含在一盖体20内，盖体20位于射孔弹14的前表面22近端。

[0044] 图3C是本发明的一个射孔枪10的另外一个实施例的部分剖面图，该射孔枪10具有另外的吸热器16。在这个实施例中，吸热器16包含在射孔弹14的聚能射孔弹壳14a内。

[0045] 参考图3A到3C，吸热器可以由具有下列一个或者多个属性的任何材料形成：高热容量(比热容量和/或相变焓)，高热传导性，高表面积和高蒸发焓。吸热器16材料包括(但是不限于)微细固体、粉末和单体材料包括水、铜或者其它合适材料。吸热器材料16可以嵌入、放置到或者连接到聚能射孔弹壳14a、射孔枪架12、射孔枪腔室18、装载管(未示出)或者射孔枪10的其它部分。

[0046] 在本发明的另外一个实施例中，通过一个降压器来降低爆炸后气体压力，该降压器降低气体的摩尔密度(摩尔密度降压器)。该公开的目的，由于气体温度将等于普遍井眼的温度，后面时段最终的平衡气体压力由其摩尔密度决定。因此，唯一可以降低后面时段压力的方式就是降低摩尔密度。而且，对于本发明，假设系统的容积固定，因此摩尔密度的降低与气体摩尔数或者分子数量的降低同步。

[0047] 对于位于具有无限快速热传递的射孔枪系统来说，其中，爆炸气体瞬间冷却到普遍井眼的温度，如果气体的摩尔密度高，压力还可以是非理想地高。而在实践中，热传递是有限的，本实施例可以在短时间内增加气体的温度，因此足以产生一个净压力增加。然而，随着足够快速的热传递，本发明在所关注的时标内降低射孔枪内的压力。本发明的实施例也可以用于非射孔应用中来降低后面时段压力。

[0048] 通常，理想的炸药(CHN0)分解主要产生下列分子种类：N2，H2O，CO2，CO和C。除C之外所有分子都是气体，C通常是固体石墨(炭黑)。还有其它痕量气体种类存在，但是这些分子包括爆炸产品气体的绝大部分。对于后面的气体分子数量计算，假定N2和H2O分别约为40％，而CO2和CO构成其余的20％。

[0049] 该实施例公开了通过使得组成原子与其它反应物重新结合，从而产生下面种类的固体化合物(许多是公知的陶瓷材料)中的一种或者多种：氮化物、氧化物、氢氧化物和氢化物，来减少主要的气体种类的数量。位于容积固定的系统，本实施例的结果是降低爆炸气体的摩尔密度。

[0050] 氧化物。下列反应剂形成比CO、CO2或者H2O(每一个化合物对应的最佳化合物用圆括号表示)更稳定的氧化物：Al(Al2O3)、B(B2O3)、Ba(BaO)、Ca(CaO)、Fe(Fe3O4)、K(K2O)、Li(Li2O)、Mg(MgO)、Mn(MnO)、Mo(MoO2)、Na(Na2O)、Si(SiO2)、Sn(SnO2)、Ta(Ta2O5)、Ti(TiO)、V(V2O3)、WO2)、Zn(ZnO)、Zr(ZrO2)。将CO和CO2还原成C(固体)将降低整个气体摩尔密度大约20％。

[0051] 氢氧化物和氢化物。几个上述元素也可以形成氢氧化物，和/或它们的组合物形成氧化物。钠和钙产生的氧化物比基本的氧化物更稳定：K2B4O7，KOH，Na2B4O7和NaOH。其它的元素例如象Al、Ba、Ca、Fe、Li、Mg、Sn、Zn形成的氢氧化物没有它们的氧化物稳定(但是仍然比水稳定)。

[0052] 下列的反应剂形成氢化物；它们都没有H2O稳定，因此它们形成在前面的还原成H2或者气体方式(如上所述)之后(每一个化合物对应的最佳化合物用圆括号表示)。Al(AlH3)、Ca(CaH2)，Li(LiH)，Mg(MgH2)，K(KH)，Na(NaH)，Ta(Ta2H)，Ti(TiH2)，Zr(ZrH2)。消耗所有的氧和氢将降低整个气体摩尔密度的大约60％。

[0053] 氮化物。下列反应剂形成稳定的氮化物(每一个化合物对应的最佳化合物用圆括号表示)：Al(AlN)，B(BN)，Ca(Ca3N2)，Li(Li3N)，Mg(Mg3N2)，Si(Si3N4)，Ta(TaN)，Ti(TiN)，V(VN)，Zr(Zrn)。消耗所有的氧和氢将降低整个气体摩尔密度的大约40％。

[0054] 从上面的列举，我们可以确定形成稳定的氮化物、氧化物和氢氧化物或者氢化物的化合物种类。这些化合物理论上基本上消耗所有的爆炸气体种类：AL，Ca，Li，Mg，Ta，Ti和Zr。可能形成的化合物公开在表1中。

[0055] 表1

[0056]元素 氧化物(吉布斯自由 氢氧化物(吉布斯自 氢化物(吉布斯自 氮化物(吉布斯自由
能：KJ-mol-0) 由能：KJ-mol-0) 由能：KJ-mol-H) 能：KJ-mol-N)
Al Al2O3；-527 Al(OH)3；-435 AlH3；？ AlN；-287
Ca CaO；-603 Ca(OH)2；-449 CaH2；-72 Ca3N2；？？
Li Li2O；-561 LiOH；-439 LiH； -68 Li3N；-129
元素 氧化物(吉布斯自由 氢氧化物(吉布斯自 氢化物(吉布斯自 氮化物(吉布斯自由
能：KJ-mol-0) 由能：KJ-mol-0) 由能：KJ-mol-H) 能：KJ-mol-N)
Mg MgO；-569 Mg(OH)2；-417 MgH2；-18 Mg3N2；-201
Ta Ta2O5；-382 Ta2H；-69 TaN；？
Ti TiO；-495 TiH2；-53 TiN；-244
Zr ZrO2；-522 ZrH2；-65 ZrN；-337

[0057] 化合物的形成焓(formation enthalpy)基本上正比于吉布斯自由能，因此吉布斯函数(稳定性)的量值表示了放热量(和伴随的短期压力上升)的量值。更准确地说，产物和反应剂的形成焓之间的差值表示净放热量。理想的反应剂24是一种产生最小放热量的反应剂，其需要少量的反应剂(来减少对爆炸性能的影响)，并提供所必须的激活能。

[0058] 因此，本发明包括放置多个反应剂24在射孔弹14的爆炸气体附近(近端)，包括在未爆炸的射孔弹14内嵌入一个或者多个下述的反应剂。作为反应剂24的材料包括但不限于Al，Ca，Li，Mg，Ta，Ti和Zr。

[0059] 应该能够理解，反应剂24的量可根据作业动力学、所需的摩尔密度降低量和降低对爆炸性能的影响的要求而变化。使用反应剂降低爆炸气体的摩尔密度的本发明的实施例表示在图4A～4C中。

[0060] 图4A是本发明的具有作为射孔枪内降压器的反应剂24的一个射孔枪10的一个实施例的部分剖面图。如图4A所示，反应剂24靠近射孔弹14放置。反应剂24可以定位在腔室18内，连接或者嵌入到射孔枪架12内或者放置在射孔弹14爆炸产生的爆炸气体附近近端的其它位置。放置反应剂24的不同位置的例子表示在各个附图中，但是这些位置不限于这些例子。

[0061] 图4B是本发明的具有作为射孔枪内降压器的反应剂24的一个射孔枪10的另外一个实施例的部分剖面图。图4B说明反应剂24包括在射孔弹14的壳体14a中。

[0062] 图4C是本发明的具有作为射孔枪内降压器的反应剂24的一个射孔枪10的另外一个实施例的部分剖面图。图4C说明反应剂24嵌入在射孔弹14中。

[0063] 在本发明的另外一个实施例中，射孔枪10可以同时包括用于降低爆炸后射孔枪压力的温度和摩尔密度的机构。作为一个例子，图3和图4中的技术特征可以组合起来。一个例子表示在图4A中。应该能够意识到，吸热器材料16和反应剂24可以包括在本发明的射孔枪10内，以降低射孔作业的爆炸后压力。

[0064] 爆炸后压力也可以通过机械装置来降低，这些方法还没有被意识到。

[0065] 当理想气体等焓膨胀(亦即“扼流”～理想的例子是膨胀成真空)时，气体不做功，爆炸后和爆炸前具有基本上相同的能量。如果气体的比热容量恒定，该膨胀就是等温的。

[0066] 从理想气体定律，P＝R×(n/V)×T，这种膨胀只能通过降低摩尔密度来降低压力，P2＝P1(V1/V2)。这里，n是恒量，V是变量，刚好与图4A、4B和4C中描述的实施例相反。

[0067] 但是，当一个膨胀气体开始做功，它在做功的同时释放能量到周围环境。能量守恒定律控制膨胀气体冷却。当理想气体等焓膨胀时，它的压力按照下述公式下降：P2＝P1×(V1/V2)^γ，其中，γ是绝热指数(对于空气或者许多其它气体大约为1.4)。因此，等焓膨胀比等温膨胀产生更显著的压降。

[0068] 一个有效的“做功”膨胀不一定是等温或者甚至绝热的，因为可能发生其它可逆过程。实际上，在爆炸气体26的最初膨胀过程中确实发生这种过程(套管或者衬管等的冲击热量、塑性流动或者孔隙坍塌)。本发明和实施例注意借助于PdV(施加的压力乘以体积改变)做功把气体的势能(热能)转化为动能。这种动能然后或者同时借助于任何机构例如象粘性加热、塑性应变或者孔隙坍塌来发散。或者可选择地，在聚能射孔弹14爆炸后已经经过足够时间(数十毫秒)后，能量可以释放到爆炸气体内，以实现降低射孔枪压力的优点。

[0069] 图5A是包括一个降压器的本发明的射孔枪10的示意图，该降压器是一个压缩段28。参考附图5A和5B，射孔枪10包括一个射孔枪架12和一个射孔枪腔室18。射孔枪腔室18与压缩段28包围形成的一个压缩腔室36功能性连接。一个压缩隔板34可密封地分隔射孔枪腔室18和压缩腔室36。压缩隔板34可以移动到压缩腔室36内。压缩隔板34可以象膜片那样可滑动移动和/或变形。压缩腔室36包括一可压缩材料30例如可压缩气体或者例如象弹簧或者气体活塞类型装置的材料。可压缩材料30必须在它所存在的井眼环境中是可压缩的，并且必须在射孔弹爆炸后的几毫秒内是可压缩的。可压缩材料30可以包括一机械装置例如弹簧、一可压缩流体例如气体或者液体或者可压缩固体。

[0070] 图5A表示在射孔弹(图3、4)爆炸后几毫秒内或时间1(t1)处的射孔枪10。爆炸气体26已经充满射孔枪腔室18。

[0071] 图5B表示在射孔弹爆炸后几毫秒内，即时间2(t2)处的射孔枪10。爆炸气体26已经克服和压缩可压缩材料30来膨胀做功，因此消耗爆炸气体26内的废弃能量，降低爆炸气体26的摩尔密度和温度，从而降低压力。

[0072] 图5C用曲线说明在有关的“t1”到“t2”时间内，射孔枪内爆炸气体爆炸后压力的降低情况和可压缩材料的压力增加的情况。

[0073] 参考图1到5，描述了一种降低射孔枪10的爆炸后气体26的压力的方法。一个射孔枪10具有射孔弹14和用于降低射孔弹14所形成的爆炸气体26的压力的压力降低机构。

[0074] 降压器可以包括一个用于降低爆炸气体16的温度的吸热器16和/或一个用于降低爆炸气体16的摩尔密度的反应剂24和/或一个压缩段28，使得爆炸气体做功，由此降低射孔枪10的温度和增加射孔枪的容积以降低摩尔密度。

[0075] 吸热器16设置成邻接于射孔弹14。吸热器16可以包括但是不限于微细固体、粉末、单体材料包括水、铜或者其它合适材料。

[0076] 理想的反应剂2 4是一种产生最小放热量的反应剂，需要少量的反应剂(来减少对爆炸性能的影响)，从而避免所必须的激活能。反应剂24可以单独地包括AL，Ca，Li，Mg，Ta，Ti和Zr或者它们的组合，但是不限于这些反应剂或者其组合。

[0077] 从前面对本发明的具体实施例的详细描述，显而易见已经公开了一个在射孔作业中控制动态压力瞬变量的新颖的系统。尽管本发明的具体的实施例已经以某种具体的形式公开，这只是为了描述本发明的各个技术特征和方面，并不是对本发明的限制。例如，应该能够意识到，射孔枪内压力包括在射孔枪内形成的压力和在射孔枪附近的压力。设置在射孔枪内或连接到射孔枪上的参照物包括射孔枪管柱的一部分或者与射孔枪功能性连接，从而使得设置在射孔枪内的物体是射孔枪的一个延长段或形成为射孔枪架的一部分。应该能够想到，对所公开的实施例可以作出各种替换、修改和/或改进，包括但是不限于能够想到的各种结构变化，而不偏离所附技术方案所定义的本发明的实质和范围。