CN110761750A - 一种新型复合射孔枪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型复合射孔枪，属于油田完井技术领域，包括枪头、射孔枪身、枪尾，射孔枪身表面开设有若干盲孔，射孔枪身内部设有弹架，弹架表面开设的装弹孔与盲孔相对应，盲孔呈倒锥形，且盲孔的倾斜面上固连有对称的卡块，对称的卡块之间插接有挡板，挡板与盲孔的倾斜面的接触部位设有O形圈。本发明能将射孔弹较好的固定在装弹孔内，保证了射孔枪的稳定性，盲孔的设计可有效提高射孔弹在枪体内的炸高，有利于提高射孔弹的穿深，引爆后射孔枪无毛刺、枪孔不变形，还能有效的降低地层污染。
Description
技术领域
本发明属于油田完井技术领域，具体涉及一种新型复合射孔枪。
背景技术
射孔作业是油田勘探开发中至关重要的环节，射孔作业是依靠射孔枪来完成的，射孔枪的作用是射穿井下封闭油气产层的套管、水泥环并深入油气层，形成沟通井筒与油气产层的流体通道，油田中常用的是常规聚能射孔枪。
聚能射孔器主要用于油气井射孔，射孔枪是聚能射孔器的主要部件。目前由于射孔弹的体积越来越大，在枪体内的炸高越来越小，影响到了射孔弹穿孔深度的提高，所以近些年出现了多种形式的内盲孔射孔枪。但是目前的内盲孔射孔枪存在许多缺陷，比如，直接在射孔枪内壁上镜出内盲孔，这种方法需要专用设备，并且生产效率极低。再比如，先在枪体壁上钻通孔再焊接或胶接堵片，这种方法加工的内盲孔射孔枪的密封承压性能低，容易泄漏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型复合射孔枪，能将射孔弹较好的固定在装弹孔内，保证了射孔枪的稳定性，盲孔的设计可有效提高射孔弹在枪体内的炸高，有利于提高射孔弹的穿深，引爆后射孔枪无毛刺、枪孔不变形，还能有效的降低地层污染。
本发明为实现上述目的所采取的方案为：一种新型复合射孔枪，包括枪头、射孔枪身、枪尾，射孔枪身表面开设有若干盲孔，射孔枪身内部设有弹架，弹架表面开设的装弹孔与盲孔相对应，盲孔呈倒锥形，且盲孔的倾斜面上固连有对称的卡块，对称的卡块之间插接有挡板，挡板与盲孔的倾斜面的接触部位设有O形圈。该射孔枪表面的盲孔对应于装弹孔，该盲孔通过上述设计有很好的密封性与泄压性，同时盲孔内设有一块比枪身薄的挡板，此区域较为薄弱，在射孔弹被引爆后该挡板可迅速被炸开，射流穿过的能量损失较小，增大了射流速度梯度，提高射孔器的高穿深性能的同时使地层产生多条不受地层最小主应力控制的裂缝，降低了地层污染，也提高了地层内流体的流动效率，也实现了良好的泄压功能，射孔弹的冲击力较大，盲孔呈倒锥形的结构极大的减小与射孔弹之间的摩擦，在射孔后完全避免了盲孔内毛刺的产生，还使射孔弹在枪体内的炸高增大，盲孔的倾斜面上连接有对称的卡块，该设置可以增加射孔枪的利用次数，确保了射孔枪的安全性。
作为优选，射孔枪身的一端连接枪头，射孔枪身的另一端连接枪尾，枪头与电缆相连。枪头连接电缆，电缆用于将射孔枪移至需要射孔的位置，枪头与枪尾为射孔枪身的装配部件，其结构简单，加工也较为容易。
作为优选，弹架朝向枪头的一端与固定环通过螺纹连接，弹架朝向枪尾的一端设有密封总成，密封总成由挡圈与橡胶圈组成。固定环连接于枪头内壁，弹架通螺纹与固定环连接使弹架固定牢固，安装方便，可以确保在强烈的冲击下不断裂、不下移，同时弹架另一端与密封总成相连接一方面可抵挡多级起爆时的冲击力，另一方面避免在运输和下井过程中由于颠簸和震动造成的射孔枪各部件的松动，而引发的安全隐患。
作为优选，密封总成右侧设有燃爆接头，燃爆接头中部连接中心管，中心管的两侧设有压裂火药，中心管右侧端部填充有点火火药。上述设置均位于枪身内部，引***弹孔后通过燃爆接头将爆轰转化为燃烧，燃烧接头产生的火焰引燃压裂火药中心孔内的高温点火火药，点火火药产生的高温使压裂火药燃烧，该火药使用量不受限制，火药产生的气体会直接喷射于地层，使井筒周围的地层产生多条裂缝，该裂缝延伸方向的剪切应力分量使裂缝产生微量错动，从而显著增加了射孔孔眼与地层沟通的深度和广度，增大了地层流向井内的渗流面积，有效降低了地层污染。
作为优选，弹架的装弹孔边缘处设有紧固组件，紧固组件包括设于弹架内壁的滚轴，滚轴外侧套设有限位环，限位环表面环布有凹孔，限位环的水平方向设有与凹孔相匹配的橡胶球，限位环表面设置的凹孔之间设有卡板，卡板与限位环固连。弹架内的紧固组件能对射孔弹进行固定并也进一步提高了射孔弹在引爆时弹架的稳定性，射孔弹塞入弹架内，紧固组件会根据射孔弹的大小进行调节，塞入时卡板会抵住射孔弹的侧壁，滚轴也会带动限位环做出相应的滚动，卡住后橡胶球会固定在限位环的凹孔内，防止射孔弹在装弹孔内脱落或在引爆过程中发生抖动，达不到设定的射孔深度，影响油气产量。
作为优选，装弹孔为穿过弹架左右侧壁的通孔，装弹孔呈螺旋分布于弹架表面，装弹孔内安装有射孔弹。射孔弹放入装弹孔内，将射孔抢身送至相应位置，无需调整角度，安装方便，装配简单，引爆后可形成一个接***行于地层的破裂平面，该破裂平面引导压裂时的压力延此方向扩展，可以形成沿着井筒径向分布的压裂缝隙，提高压力效果，增加采油产能。
作为优选，射孔枪身的钢材强度为API标准的-钢级，盲孔内的挡板用脆性材料制成，盲孔的倾斜角与水平面的夹角为130°-135°，且盲孔的深度在7mm-9mm之间。采用该强度的钢材其不仅支撑作用好，而且内部抗高压，射孔后产生的形变量小，可多次利用，盲孔内挡板脆性材料制成，在受到强烈冲击或射流侵彻时，密封塞碎裂成小块落到井底，所以不会将射孔枪卡死在套管中造成井下事故，盲孔倾斜角度在上述范围内，射弹孔喷射有不会产生毛刺，不会影响深孔枪身的任何使用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的射孔枪在引爆后可迅速击碎挡板，由于挡板薄弱射流穿过的能量损失小，其射孔效果有相应的提升，盲孔的特殊设计能减小射孔时射孔弹与盲孔的摩擦、挤压，避免射孔后盲孔产生毛刺，还使射孔弹在枪体内的炸高增大，有利于提高射孔弹的穿深，弹架的装弹孔边缘处设有的紧固组件防止射孔弹在装弹孔内脱落或在引爆过程中发生抖动，达不到设定的射孔深度，影响油气产量，燃爆接头引燃火药，火药产生的气体会直接喷射于地层，使地层产生裂缝增大了地层流向井内的渗流面积，有效降低了地层污染。
本发明采用了上述技术方案提供的一种新型复合射孔枪，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。
附图说明
图1为本发明一种新型复合射孔枪的内部结构示意图；
图2为本发明弹架的结构示意图；
图3为本发明盲孔的内部结构示意图；
图4为本发明紧固组件的放大图；
图5为射孔枪炸高的实验对比图；
图6为穿深的实验对比图；
图7为盲孔内毛刺高度的实验对比图。
附图标记说明：1电缆；2枪头；3固定环；4盲孔；5射孔枪身；6装弹孔；7密封总成；8枪尾；9弹架；10射孔弹；11紧固组件；12O形圈；13挡板；14卡块；15橡胶球；16限位环；17滚轴；18卡板；19中心管；20点火火药；21燃爆接头；22压裂火药。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步详细描述：
实施例1：
如图1-7所示，一种新型复合射孔枪，包括枪头1、射孔枪身5、枪尾8，射孔枪身5表面开设有若干盲孔4，射孔枪身5内部设有弹架9，弹架9表面开设的装弹孔6与盲孔4相对应，盲孔4呈倒锥形，且盲孔4的倾斜面上固连有对称的卡块14，对称的卡块14之间插接有挡板13，挡板13与盲孔4的倾斜面的接触部位设有O形圈12。该射孔枪表面的盲孔对应于装弹孔，该盲孔通过上述设计有很好的密封性与泄压性，同时盲孔内设有一块比枪身薄的挡板，此区域较为薄弱，在射孔弹被引爆后该挡板可迅速被炸开，射流穿过的能量损失较小，增大了射流速度梯度，提高射孔器的高穿深性能的同时使地层产生多条不受地层最小主应力控制的裂缝，降低了地层污染，也提高了地层内流体的流动效率，也实现了良好的泄压功能，射孔弹的冲击力较大，盲孔呈倒锥形的结构极大的减小与射孔弹之间的摩擦，在射孔后完全避免了盲孔内毛刺的产生，还使射孔弹在枪体内的炸高增大，盲孔的倾斜面上连接有对称的卡块，该设置可以增加射孔枪的利用次数，确保了射孔枪的安全性。
射孔枪身5的一端连接枪头2，射孔枪身5的另一端连接枪尾8，枪头2与电缆1相连。枪头连接电缆，电缆用于将射孔枪移至需要射孔的位置，枪头与枪尾为射孔枪身的装配部件，其结构简单，加工也较为容易。
弹架9朝向枪头2的一端与固定环3通过螺纹连接，弹架9朝向枪尾8的一端设有密封总成7，密封总成7由挡圈与橡胶圈组成。固定环连接于枪头内壁，弹架通螺纹与固定环连接使弹架固定牢固，安装方便，可以确保在强烈的冲击下不断裂、不下移，同时弹架另一端与密封总成相连接一方面可抵挡多级起爆时的冲击力，另一方面避免在运输和下井过程中由于颠簸和震动造成的射孔枪各部件的松动，而引发的安全隐患。
密封总成7右侧设有燃爆接头21，燃爆接头21中部连接中心管19，中心管19的两侧设有压裂火药22，中心管19右侧端部填充有点火火药20。上述设置均位于枪身内部，引***弹孔后通过燃爆接头将爆轰转化为燃烧，燃烧接头产生的火焰引燃压裂火药中心孔内的高温点火火药，点火火药产生的高温使压裂火药燃烧，该火药使用量不受限制，火药产生的气体会直接喷射于地层，使井筒周围的地层产生多条裂缝，该裂缝延伸方向的剪切应力分量使裂缝产生微量错动，从而显著增加了射孔孔眼与地层沟通的深度和广度，增大了地层流向井内的渗流面积，有效降低了地层污染。
弹架9的装弹孔6边缘处设有紧固组件11，紧固组件11包括设于弹架9内壁的滚轴17，滚轴17外侧套设有限位环16，限位环16表面环布有凹孔，限位环16的水平方向设有与凹孔相匹配的橡胶球15，限位环16表面设置的凹孔之间设有卡板18，卡板18与限位环16固连。弹架内的紧固组件能对射孔弹进行固定并也进一步提高了射孔弹在引爆时弹架的稳定性，射孔弹塞入弹架内，紧固组件会根据射孔弹的大小进行调节，塞入时卡板会抵住射孔弹的侧壁，滚轴也会带动限位环做出相应的滚动，卡住后橡胶球会固定在限位环的凹孔内，防止射孔弹在装弹孔内脱落或在引爆过程中发生抖动，达不到设定的射孔深度，影响油气产量。
装弹孔6为穿过弹架9左右侧壁的通孔，装弹孔6呈螺旋分布于弹架9表面，装弹孔6内安装有射孔弹10。射孔弹放入装弹孔内，将射孔抢身送至相应位置，无需调整角度，安装方便，装配简单，引爆后可形成一个接***行于地层的破裂平面，该破裂平面引导压裂时的压力延此方向扩展，可以形成沿着井筒径向分布的压裂缝隙，提高压力效果，增加采油产能。
射孔枪身5的钢材强度为API标准的150钢级，盲孔4内的挡板13用脆性材料制成，盲孔4的倾斜角与水平面的夹角为135°，且盲孔4的深度在7mm。采用该强度的钢材其不仅支撑作用好，而且内部抗高压，射孔后产生的形变量小，可多次利用，盲孔内挡板脆性材料制成，在受到强烈冲击或射流侵彻时，密封塞碎裂成小块落到井底，所以不会将射孔枪卡死在套管中造成井下事故，盲孔倾斜角度在上述范围内，射弹孔喷射有不会产生毛刺，不会影响深孔枪身的任何使用。
实施例2：
如图1-7所示，一种新型复合射孔枪在实际使用过程中，将射孔枪组装好，通过电缆线1将射孔枪输送至需要引爆的区域，引爆引爆器，射孔弹10会击碎盲孔4内的挡板13穿出盲孔4，实现射孔，引***孔弹10后通过燃爆接头21将爆轰转化为燃烧，燃爆接头21产生的火焰引燃压裂火药22中心孔内的高温点火火药20，点火火药20产生的高温使压裂火药燃烧22，该火药使用量不受限制，火药产生的气体会直接喷射于地层，使井筒周围的地层产生多条不受地层最小主应力控制的裂缝，该裂缝延伸方向的剪切应力分量使裂缝产生微量错动，从而显著增加了射孔孔眼与地层沟通的深度和广度，增大了地层流向井内的渗流面积，有效降低了地层污染。
实施例3：
选用本发明的射孔枪(试验组)与市场上普通的同类型射孔枪(对照组)，两组射孔枪的外径、射孔弹的弹长、弹外锥角、装药量、射孔密度等参数均相同，将两组射孔枪输送至地下需要引爆的位置，引爆后进行炸高、穿深、盲孔内毛刺高度进行实验，实验次数为五次，记录下每次炸高、穿深、盲孔内毛刺高度的数据，实验结果由附图5、6、7表所示：
根据附图5、6、7所示的数据可明显看出本发明的射孔枪在炸高、穿深、盲孔内毛刺高度的实验结果明显优于市场上普通的同类型射孔枪。
上述实施例1-3中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不作详细叙述。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (7)
1.一种新型复合射孔枪，包括枪头(1)、射孔枪身(5)、枪尾(8)，其特征在于：所述射孔枪身(5)表面开设有若干盲孔(4)，所述射孔枪身(5)内部设有弹架(9)，所述弹架(9)表面开设的装弹孔(6)与盲孔(4)相对应，所述盲孔(4)呈倒锥形，且盲孔(4)的倾斜面上固连有对称的卡块(14)，对称的所述卡块(14)之间插接有挡板(13)，所述挡板(13)与盲孔(4)的倾斜面的接触部位设有O形圈(12)。
2.根据权利要求1所述的一种新型复合射孔枪，其特征在于：所述射孔枪身(5)的一端连接枪头(2)，所述射孔枪身(5)的另一端连接枪尾(8)，所述枪头(2)与电缆(1)相连。
3.根据权利要求1所述的一种新型复合射孔枪，其特征在于：所述弹架(9)朝向枪头(2)的一端与固定环(3)通过螺纹连接，所述弹架(9)朝向枪尾(8)的一端设有密封总成(7)，所述密封总成(7)由挡圈与橡胶圈组成。
4.根据权利要求1所述的一种新型复合射孔枪，其特征在于：所述密封总成(7)右侧设有燃爆接头(21)，所述燃爆接头(21)中部连接中心管(19)，所述中心管(19)的两侧设有压裂火药(22)，所述中心管(19)右侧端部填充有点火火药(20)。
5.根据权利要求1所述的一种新型复合射孔枪，其特征在于：所述弹架(9)的装弹孔(6)边缘处设有紧固组件(11)，所述紧固组件(11)包括设于弹架(9)内壁的滚轴(17)，所述滚轴(17)外侧套设有限位环(16)，所述限位环(16)表面环布有凹孔，所述限位环(16)的水平方向设有与凹孔相匹配的橡胶球(15)，所述限位环(16)表面设置的凹孔之间设有卡板(18)，所述卡板(18)与限位环(16)固连。
6.根据权利要求1所述的一种新型复合射孔枪，其特征在于：所述装弹孔(6)为穿过弹架(9)左右侧壁的通孔，所述装弹孔(6)呈螺旋分布于弹架(9)表面，所述装弹孔(6)内安装有射孔弹(10)。
7.根据权利要求1所述的一种新型复合射孔枪，其特征在于：所述射孔枪身(5)的钢材强度为API标准的130-150钢级，所述盲孔(4)内的挡板(13)用脆性材料制成，所述盲孔(4)的倾斜角与水平面的夹角为130°-135°，且盲孔(4)的深度在7mm-9mm之间。
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