CN105041273B - 一种外定向定方位定射角多级脉冲增效射孔器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种外定向定方位定射角多级脉冲增效射孔器，该射孔器综合了定方位定射角射孔器与多级脉冲增效射孔器的优点，即它是集定方位定射角射孔、一体式增效射孔和多级脉冲高能气体压裂为一身的新型射孔技术。外定向的特殊结构能够满足直井、斜井及水平井的特殊要求，具有成本低，操作简单的特点。该发明不仅融合了外定向定方位射孔技术中能将射孔弹朝向渗透性最好的方向射孔，从而使油气井的产能成倍增加的优点，同时，又融合了多级脉冲高能气体压裂技术中的高能气体破裂能力强、造缝能力好和可防止地层裂缝闭合的优点，具有很好的增效效果。

Description

一种外定向定方位定射角多级脉冲增效射孔器

技术领域

本发明属于油气井完井领域的一种射孔器，涉及一种外定向定方位定射角多级脉冲增效射孔器。

背景技术

钻穿油、气层时，井轴周围油、气层的渗透性并非是各向同性的：碳酸岩地层的裂缝方向、沉积岩地层节理方向、砂砾岩地层沉积时顺流方向均为最大地应力方向，也称主应力方向，其渗透性远好于其它方向。如果射孔时能让射孔弹朝着渗透性好的两个方向射孔，油、气层的产能将会明显增加。定方位定射角射孔技术就是使射孔弹射流朝向主应力方向射孔从而达到增产的目的。定方位定射角射孔技术可以分为外定向和内定向方式，所不同的是外定向是射孔枪体与弹架位置固定，通过射孔枪整体旋转或自转保持定向；内定向方式是射孔枪体与弹架通过轴承接触能相互转动，通过弹架自动旋转定向。外定向适用于直井、斜井及水平井，内定向只适用于井斜大于20°的斜井或水平井。

多级脉冲增效射孔技术，就是集增效射孔、高能气体压裂、水力压裂三种施工工艺为一体的增效射孔技术。该技术采用不同燃速的多级火药，利用特殊的装药结构，形成多个燃气压力脉冲对地层进行压裂，使裂缝得以延伸，从而实现增产油气的目的。

定方位定射角技术和多级脉冲增效射孔技术都是目前对油气井增产具有明显效果的技术，已经在各大油田推广使用。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种外定向定方位定射角多级脉冲增效射孔器，是一种集外定向定方位定射角射孔、一体式增效射孔与多级脉冲高能气体压裂综合技术为一体的射孔装置，即外定向定方位定射角多级脉冲增效射孔器，该射孔器可以使射孔作业后达到更好的油、气增产效果。

技术方案

一种外定向定方位定射角多级脉冲增效射孔器，包括旋转接头1、***2、定方位枪头3、偏重枪4、外定向定方位公母接头5、外定向定方位双公接头6、外定向定方位定射角增效射孔枪7、筛管接头10、筛管尾17、弹架内的多个射孔弹18；其特征在于还包括一级增效火药9和二级增效火药8；一级增效火药9位于在射孔弹口部，多个二级增效火药8夹杂与多个射孔弹18之间。

还包括点火器接头11、隔板延时点火器12、专用筛管13、三级增效火药14、点火药柱15和四级增效火药16；专用筛管13连接在筛管接头10和筛管尾17之间，专用筛管13内设有点火药柱15、点火器接头11、隔板延时点火器12、三级增效火药14和四级增效火药16；连接关系为：三级增效火药14上端通过隔板延时点火器12和点火器接头11与筛管接头10连接，三级增效火药14下端连接四级增效火药16，点火药柱15位于三级增效火药14与四级增效火药16之间；然后整体与专用筛管13连接并通过筛管接头10与外定向定方位定射角增效射孔枪7连接为一体。

所述三级增效火药14和四级增效火药16中心管内有螺纹，三级14和四级增效火药16通过连接件和螺纹连接在一起。

所述的专用筛管13管壁上开有多排通孔，与多排通孔位置相吻合的管中内壁上开有多个长槽，形成火药爆燃后的气体泄放通道。

有益效果

本发明提出的一种外定向定方位定射角多级脉冲增效射孔器，该射孔器综合了定方位定射角射孔器与多级脉冲增效射孔器的优点，即它是集定方位定射角射孔、一体式增效射孔和多级脉冲高能气体压裂为一身的新型射孔技术。外定向的特殊结构能够满足直井、斜井及水平井的特殊要求，具有成本低，操作简单的特点。该发明不仅融合了外定向定方位射孔技术中能将射孔弹朝向渗透性最好的方向射孔，从而使油气井的产能成倍增加的优点，同时，又融合了多级脉冲高能气体压裂技术中的高能气体破裂能力强、造缝能力好和可防止地层裂缝闭合的优点，具有很好的增效效果。

本发明的技术效果在于：特殊的定射角结构和外定向结构设计，使射孔器在斜井及水平井中能沿主应力方向或指定方向射孔，增加射孔在地层中的射开面积，有效增大油气井产能通道，同时独特的多级火药分装结构使各级火药依次燃烧产生多级高能气体对地层进行反复压裂，使地层产生裂缝或使原有裂缝进一步扩大，进一步提高了油气井产能。旋转接头和偏重枪能够重复使用，能大大降低施工成本。

附图说明

图1：本发明多级脉冲增效射孔器结构示意图

图2：本发明多级脉冲增效射孔器分段结构示意图

图3：为本发明外定向定方位公母接头5的滚珠结构示意图

图4：为本发明外定向定方位双公接头6滚珠结构示意图

图5：为本发明偏重枪结构示意图

旋转接头1、定方位撞击或压力***2、定方位枪头3、偏重枪4、外定向定方位公母接头5、外定向定方位双公接头6、外定向定方位定射角增效射孔枪7、二级增效火药8、一级增效火药9、筛管接头10、点火器接头11、隔板延时点火器12、专用筛管13、三级增效火药14、多个射孔弹18、点火药柱15、四级增效火药16、筛管尾17。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

参见图1-图2，本发明涉及一种外定向定方位定射角多级脉冲增效射孔器，包括旋转接头1、定方位撞击或压力***2、定方位枪头3、偏重枪4、外定向定方位公母接头5、外定向定方位双公接头6、外定向定方位定射角增效射孔枪7、二级增效火药8、一级增效火药9、筛管接头10、点火器接头11、隔板延时点火器12、专用筛管13、三级增效火药14、多个射孔弹18、点火药柱15、四级增效火药16和筛管尾17。

参见图1，本实施实例中，多个射孔弹18装在外定向增效射孔枪7内的弹架上，一级增效火药9装配在射孔弹口部，二级增效火药8装配在多个射孔弹18之间。三级14和四级增效火药16有中心管，中心管内有螺纹，通过连接件将三级14和四级增效火药16连接在一起，三级增效火药14上端通过点火器接头11与筛管接头10连接在一起，然后整体与专用筛管13连接并通过筛管接头10与外定向增效射孔枪7连接为一体。外定向增效射孔枪7可以多根连接为多段管串，以满足不同射孔长度的要求，同时根据不同射孔长度加入适量的偏重枪。隔板延时点火器12设有一定延迟时间，能够保证三级14和四级增效火药16滞后于一级、二级火药燃烧，同时三、四级增效火药具有不同的燃速，从而在射孔后形成多级脉冲高能气体持续压裂，大大增加了高能气体的作用时间和效果。

所述旋转接头1输入端和输出端的接触全通过轴承接触，使旋转接头输入和输出端能够相对自由转动，同时特殊的结构能保证旋转接头在承载重量较大的情况下保持良好的转动性能。

所述定方位枪头3、外定向定方位公母接头5、外定向定方位双公接头6为滚珠结构，目的是为了减小射孔管柱与套管之间的摩擦力，提高定向的准确性。见附图3和图4，方位枪头3的连接结构与图中一致。

所述偏重枪4为半圆配重的特殊结构，通过与外定向定方位定射角增效射孔枪7的连接，使射孔管柱在一定井斜情况下由于偏重枪4的存在使射孔管柱保持在预定方位。

所有射孔管柱自旋转接头以下部件都通过外定向键连接为一体且方位一致，即旋转接头以下部分在转动时为一个整体且外定向定方位定射角增效射孔枪方位一致。

所述三级增效火药14和四级增效火药16连接在一起装在专用筛管13内，中心管内装有点火药柱15、通过隔板延时点火器12点燃，滞后于一级9、二级增效火药8以形成多级脉冲高能气体对地层进行反复压裂。

所述的专用筛管13，上面除钻有多排8方位大孔外，还开有四方位长槽，能让三14、四级增效火药16产生的高能气体顺利散出，同时还能把燃烧后的残留物收存下来从而避免对井的污染。

在使用过程中，当射孔段井斜角大于20°时，本射孔器连接示意如图1所示，旋转接头1上端连接油管，当管柱下到目的层后，旋转接头以下管串在偏重枪4的偏重力作用下处于预定位置，同时通过弹架上的预定射角使射孔弹射流朝向指定方位射出，多级增效火药作用产生大量气体对孔道和地层进一步压裂，达到定方位定射角射孔与高能气体压裂共同作用的目的。燃烧后的残渣将大部分收集在专用筛管13底部，不会对井内产生污染。当射孔段井斜角小于20°时，无需连接偏重枪和旋转接头，直接采用在井口转动管柱的方式实现定向。

Claims (7)

1.一种外定向定方位定射角多级脉冲增效射孔器，包括旋转接头(1)、***(2)、定方位枪头(3)、偏重枪(4)、外定向定方位公母接头(5)、外定向定方位双公接头(6)、外定向定方位定射角增效射孔枪(7)、筛管接头(10)、筛管尾(17)、弹架内的多个射孔弹(18)；其特征在于还包括一级增效火药(9)和二级增效火药(8)；一级增效火药(9)位于在射孔弹口部，多个二级增效火药(8)夹杂与多个射孔弹(18)之间；偏重枪(4)为半圆配重的结构，通过与外定向定方位定射角增效射孔枪(7)的连接，使射孔管柱在井斜情况下由于偏重枪（ 4） 的存在使射孔管柱保持在预定方位；旋转接头(1)以下的管串在偏重枪(4)的偏重力作用下处于预定位置，同时通过弹架上的预定射角使射孔弹射流朝向指定方位射出，多级增效火药作用产生大量气体对孔道和地层进一步压裂，达到定方位定射角射孔与高能气体压裂共同作用的目的。

2.根据权利要求1所述外定向定方位定射角多级脉冲增效射孔器，其特征在于还包括点火器接头(11)、隔板延时点火器(12)、筛管(13)、三级增效火药(14)、点火药柱(15)和四级增效火药(16)；筛管(13)连接在筛管接头(10)和筛管尾(17)之间，筛管(13)内设有点火药柱(15)、点火器接头(11)、隔板延时点火器(12)、三级增效火药(14)和四级增效火药(16)；连接关系为：三级增效火药(14)上端通过隔板延时点火器(12)和点火器接头(11)与筛管接头(10)连接，三级增效火药(14)下端连接四级增效火药(16)，点火药柱(15)位于三级增效火药(14)与四级增效火药(16)之间；然后整体与筛管(13)连接并通过筛管接头(10)与外定向定方位定射角增效射孔枪(7)连接为一体。

3.根据权利要求2所述外定向定方位定射角多级脉冲增效射孔器，其特征在于：所述三级增效火药(14)和四级增效火药(16)中心管内有螺纹，三级增效火药(14)和四级增效火药(16)通过连接件和螺纹连接在一起。

4.根据权利要求2所述外定向定方位定射角多级脉冲增效射孔器，其特征在于：所述的筛管(13)管壁上开有多排通孔，与多排通孔位置相吻合的管中内壁上开有多个长槽，形成火药爆燃后的气体泄放通道。

5.根据权利要求1所述外定向定方位定射角多级脉冲增效射孔器，其特征在于：所述旋转接头(1)输入端和输出端的接触通过轴承接触。

6.根据权利要求1所述外定向定方位定射角多级脉冲增效射孔器，其特征在于：所述定方位枪头(3)、外定向定方位公母接头(5)和外定向定方位双公接头(6)为滚珠结构。

7.根据权利要求1所述外定向定方位定射角多级脉冲增效射孔器，其特征在于：所述射孔管柱自旋转接头以下部件都通过外定向键连接为一体且方位一致。