CN203420687U - 直井定向射孔装置及定角度工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供目的在于提供一种直井定向射孔装置及定角度工具，其能够在井筒与储层存在一定夹角的情况下，通过调整射孔装置***孔弹的夹角和转动射孔管柱，使射孔方向指向较易压开储层的裂隙方向、节理方向或主应力的方向进行射孔，以降低压裂实施难度，加大储层有效泄流面积。本实用新型的直井定向射孔装置具备由至少一支射孔枪组成的射孔枪组，在射孔枪组的两端分别安装有***接头和枪尾，在射孔枪组中利用连接装置将射孔枪首尾连接，在射孔枪的枪身上形成有长条形盲孔，枪身内安装有沿轴向设置的弹架，放置有射孔弹的弹套以摆转的方式安装于弹架中。

Description

直井定向射孔装置及定角度工具

技术领域

本实用新型涉及在石油勘探开发时使用的直井定向射孔装置及定角度工具。

背景技术

近年来，页岩气、煤层气、致密气、致密油等非常规油气资源已成为全球石油天然气勘探开发的重点领域，非常规油气无法用常规的射孔、压裂方法和技术手段进行开发。从目前国外开发页岩气的经验来看，主要依靠钻水平井及采用大液量多段压裂完井方式来开发此类储层。水平井多数为套管井，而且都要采用水力压裂才能获得产能，套管井必须通过射孔形成压裂液进入地层的通道后才能实施水力压裂。水力压裂作业后所形成缝网***的完善程度，决定了在储层中是否能够获得最大的泄油面积，进而获得产能。

目前在直井钻井过程中，大多数情况下井眼轨迹都不会正好垂直于储层的裂隙方向、节理方向或最大主应力方向。而常规射孔一般采用螺旋布孔方式，射孔孔眼只能垂直于井筒轴线并在井壁上按相位均布排列，孔眼无法指向较易压开的储层的裂隙方向、节理方向或主应力的方向，不仅造成后续的压裂作业实施难度大，而且影响产能。

实用新型内容

本实用新型正是鉴于上述情况完成的，其目的在于提供一种直井定向射孔装置及定角度工具，其能够在井筒与储层存在一定夹角的情况下，通过调整射孔装置***孔弹的夹角和转动射孔管柱，使射孔方向指向较易压开储层的裂隙方向、节理方向或主应力的方向进行射孔，以降低压裂实施难度，加大储层有效泄流面积。

本实用新型的直井定向射孔装置具备由至少一支射孔枪组成的射孔枪组，在射孔枪组的两端分别安装有***接头和枪尾，在射孔枪组中利用连接装置将射孔枪首尾连接，其特征在于，在射孔枪的枪身上形成有长条形盲孔，枪身内安装有沿轴向设置的弹架，放置有射孔弹的弹套以摆转的方式安装于弹架中。

弹架为中空管状，在与弹架延伸方向垂直的方向开设有贯穿弹架横向的摆转轴孔，弹套的通过摆转轴枢轴安装于摆转轴孔中，并且弹套在弹架内绕摆转轴摆转，在弹架上对应的位置开设有两个贯通孔，这两个贯通孔分别配置于射孔弹的前后侧。

通过将弹架设置成中空管状，并在弹架上开设摆转轴孔，能够以简单的结构实现弹套的摆转。从而能够根据需要对射孔弹的射孔方向进行调整，使射孔方向指向较易压开储层的裂隙方向、节理方向或主应力的方向并进行射孔，以降低压裂实施难度，加大储层有效泄流面积。此外，弹架上的两个贯通孔分别用于供射孔弹的射流通过和方便安装导爆索。

另外，在本实用新型的直井定向射孔装置中，弹架截面呈矩形，两个贯通孔为矩形孔，并分别设在弹架的两个宽面，摆转轴孔贯穿设在弹架的两个窄面，在一侧的窄面上的摆转轴孔的对称侧设有螺纹孔，螺纹孔中设有对弹套进行夹紧固定的顶紧螺钉。

弹套的轴向长度大于弹架的厚度，并且弹套两端分别从贯通孔突出，弹套的突出部与贯通孔的孔沿的抵接将弹套的摆转限制在预定的摆转范围内。

相邻的两个射孔弹的射孔方向相反。

预定的摆转范围是夹角为0度～40度的范围，所述夹角是指与弹架延伸方向垂直的方向与射孔弹的射孔方向之间的夹角。

利用弹套的突出部与贯通孔的孔沿的抵接能够将弹套的摆转限制在预定的摆转范围内。此外，利用顶紧螺钉就能够简单地对调整好角度的弹套进行固定，该结构简单，容易制造而且便于操作。通过将相邻的两个射孔弹的射孔方向设置成相反，能够在直井定向射孔装置的两侧同时沿着储层的裂隙方向、节理方向或主应力的方向进行射孔，从而提高了作业效率。

弹套由弹性材料制成，在弹套径向两侧设有与弹架内表面接触的端平面。

由弹性材料制成弹套，更容易将弹套安装到弹架上。利用在弹套径向两侧设置的端面与弹架内表面的接触，能够使弹套在摆转时不会发生偏移，并且在利用顶紧螺钉进行固定时，能够更稳定且牢固的固定住弹套。

本实用新型还提供一种定角度工具，其用于调整上述直井定向射孔装置的射孔方向，其特征在于，所述定角度工具由定位杆和主体部构成，定位杆的一端形成有能够卡合于弹套外壁的卡合盘，另一端形成凸伸的杆状体，主体部卡装在弹架上，在主体部的一侧枢设一与杆状体抵靠的L形指针，在主体部上设有一与指针摆转角度相对应的刻度部。

定位杆的摆转中心、弹套的摆转中心以及指针的摆转中心相同，指针与定位杆平行。

利用上述结构的定角度工具，能够容易且准确地设定直井定向射孔装置的射孔角度。从而能够使射孔方向准确地指向较易压开储层的裂隙方向、节理方向或主应力的方向进行射孔，以降低压裂实施难度，加大储层有效泄流面积。

另外，在本实用新型的定角度工具中，在主体部设有与弹架上的螺纹孔对应的通孔。

利用上述结构，在弹架上装有定角度工具的情况下，即使不卸下定角度工具，也能够利用顶紧螺钉对弹套进行固定，从而防止在将定角度工具移开后，弹套的位置发生改变，造成射孔方向的偏差。

附图说明

图1是本实用新型的直井定向射孔装置中射孔枪的剖视图。

图2是在射孔枪的弹架上装配有射孔弹的情况的剖视图。

图3是在射孔枪的弹架上装配有射孔弹的情况的立体图。

图4是定角度工具的立体图。

图5是在装配射孔弹时在弹架上装有定角度工具的情况的立体图。

标号说明

1：射孔枪；

11：枪身；

111：盲孔；

112：定向孔；

113：定向螺钉；

12：弹架；

121：贯通孔；

122：摆转轴孔；

123：螺纹孔；

124：顶紧螺钉；

13：定位环组件；

14：弹套；

15：射孔弹；

2：***接头；

3：枪尾；

4：连接装置；

41：上接头；

42：下接头；

5：定角度工具5；

51：主体部；

511：刻度部；

512：指针；

513：通孔；

52：定位杆；

521：杆状体；

522：卡合盘；

夹角：α。

具体实施方式

以下，对本实用新型中的直井定向射孔装置的具体结构进行说明。

如图1所示，本实用新型的直井定向射孔装置具备由至少一支射孔枪1组成的射孔枪组，在射孔枪组的两端分别安装有***接头2和枪尾3，在射孔枪组中利用连接装置4将射孔枪1首尾连接。连接装置4由上接头41和下接头42构成，它们通过螺纹分别连接在两个射孔枪1的枪身11的端部，从而将两个射孔枪1连接在一起。在射孔枪1的枪身11的两端部设有定向孔112，定向螺钉113经由定向孔112安装于上接头41和下接头42，从而实现了对射孔枪的连接方向的定位。对于***接头2和枪尾3与射孔枪1的连接，采用了与上述连接装置4与射孔枪1的连接相同的接头，都是利用螺纹进行连接，同时利用定向孔112和定向螺钉113进行方向的定位。

在射孔枪1的枪身11上设有长条形的盲孔111，其满足射孔弹15绕摆转轴孔122摆转0度～40度的范围，射孔弹15爆轰后产生的射流通过盲孔111而在枪身11上形成孔眼。另外，定向孔112与盲孔111在同一轴线上，从而能够使各射孔枪1彼此的射孔弹15的射孔方向保持一致。

如图2及图3所示，在射孔枪1的枪身11内设有弹架12。弹架12通过定位环组件13安装于枪身11内，具体地，定位环组件13安装于弹架12的两端，使定位环组件13上的定位片进入枪身11内壁的定位槽中，并用螺钉紧固，由此将弹架12安装于枪身11内。在弹架12上安装有若干弹套14，弹套14内放置有射孔弹15。

弹架12为截面呈矩形的中空管状结构，在其管壁上开设有一系列孔组，每一孔组对应一个射孔弹15。所述孔组包括：两个贯通孔121，它们分别设在弹架12的两个宽面上，并配置于射孔弹15的前后侧；摆转轴孔122，其设在弹架的两个窄面，并沿与弹架12延伸方向垂直的方向贯穿弹架12横向；和两个螺纹孔123，其设在一侧的窄面上的摆转轴孔122的对称侧。

弹套14由弹性材料制成，并且在弹套14径向两侧设有摆转轴和与弹架12内表面接触的端平面。通过弹套14的摆转轴与弹架12的摆转轴孔122的配合，弹套10能够绕摆转轴孔14摆转。利用在弹套14径向两侧设置的端面与弹架12内表面的接触，能够使弹套14在摆转时不会发生偏移，并且在利用后述顶紧螺钉124进行固定时，也能够更稳定且牢固的固定住弹套14。

另外，弹套14的沿射孔方向的轴向长度大于弹架12的厚度，从而弹套14两端分别从贯通孔121突出。其中，与弹首端对应的一个贯通孔121供射孔弹15的射流通过，与弹尾端对应的另一个贯通孔121用于对射孔弹15安装导爆索。另外，由于弹套14中两个贯通孔121突出，所以弹套14的突出部与贯通孔121的孔沿的抵接将弹套14的摆转限制在预定的摆转范围内。优选该范围是夹角α为0度～40度的范围，所述夹角α是指与弹架12延伸方向垂直的方向与射孔弹15的射孔方向之间的夹角。

另外，相邻的两个射孔弹15的射孔方向相反，即，在两个射孔弹15的所述夹角α在相同的情况下，射孔弹15的射孔方向相反，并且，两个射孔弹15都只能沿顺时针方向或逆时针方向中的一个方向摆转40度。例如，如图2所示，各个射孔弹15朝向相反的射孔方向交错配置，并且都只能在沿顺时针方向夹角为0度～40度的范围内摆转。由此，即使在调整了射孔弹15的射孔方向后，也能够保证相邻的射孔弹15在同一方向上的射孔方向相反。

另外，在弹架12上还安装有顶紧螺钉124，通过将顶紧螺钉124螺入弹架12的螺纹孔123并与弹套14两侧的端平面抵接，能够对弹套14进行固定。

根据上述直井定向射孔装置，利用简单的结构实现了弹套的摆转，从而能够在井筒与储层存在一定夹角的情况下，通过调整射孔装置***孔弹的夹角和转动射孔管柱，使射孔方向指向较易压开储层的裂隙方向、节理方向或主应力的方向进行射孔，以降低压裂实施难度，加大储层有效泄流面积。

以下，对本实用新型的在装配本实用新型的直井定向射孔装置中专用的定角度工具5的结构进行说明。

如图4及图5所示，定角度工具5主要由定位杆52和主体部51构成。

定位杆52的一端形成有能够卡合于弹套14外壁的卡合盘522，另一端形成凸伸的杆状体521。利用该结构，定位杆52能够随弹套14一体地摆转，并且，杆状体521的延长线通过摆转中心。

主体部51卡装在弹架12上，在主体部51的一侧枢设一与杆状体521抵靠的L形指针512。该指针512的摆转中心与弹套14的摆转中心一致，并且指针512与定位杆52的杆状体521保持平行。另外，在主体部上设有一与指针512摆转角度相对应的刻度部511。利用该刻度部511，能够测量出弹套14的摆转角度。

另外，在主体部51还设有与弹架12上的螺纹孔123对应的通孔513。由此，不卸下定角度工具5，也能够利用顶紧螺钉124对弹套14进行固定，从而防止在将定角度工具5移开后，弹套14的位置发生改变，造成射孔方向的偏差。

根据上述结构的定角度工具，能够容易且准确地设定直井定向射孔装置的射孔角度。从而能够使射孔方向准确地指向较易压开储层的裂隙方向、节理方向或主应力的方向进行射孔，以降低压裂实施难度，加大储层有效泄流面积。

以下，对装配本实施方式的直井定向射孔装置的具体方式进行说明。

首先，将弹套14安装至弹架12，即，将弹套14的摆转轴安装于弹架12的摆转轴孔122，并且使弹套14两侧的两个端平面与弹架12的内表面接触。然后将射孔弹15放入弹套14内。

接着，将定角度工具5的定位杆52卡装至弹套14，使得定角度工具5的摆转中心与弹套14的摆转中心重合。再将定角度工具5的主体部51卡装于弹架12，使主体部51上的指针512的摆转中心与弹套14的摆转中心一致。

然后，使定位杆51的杆状体521与指针52的抵靠部抵接，并将它们调整至预定的角度后，经由主体部53上的通孔513向螺纹孔123内旋入顶紧螺钉124，实现对弹套14的固定。

采用与上述相同的方法，将弹架12上的其他射孔弹15都调整至预定的射角方向并固定后，即完成了一个弹架12上的射孔弹15的装配。

然后，连接导爆索等火工品，将整根弹架12穿入射孔枪1中，调整射孔相位，使定位环组件13上的定位片进入枪身11内壁的定位槽中，并用螺钉紧固。

再利用上接头41和下接头42等部件将多根射孔枪1连接成射孔枪组。之后，在射孔枪组的两端分别安装***接头2和枪尾3。由此完成了整个直井定向射孔装置的装配。

另外，本实用新型的直井定向射孔装置及定角度工具不限于上述实施方式，在不脱离主旨的范围内，能够进行各种变更。

例如，弹架的形状不限于截面呈矩形的中空管状，也可以形成为圆形、椭圆形等其他的形状。弹架上的螺纹孔的数量不限于两个，也可以在摆转轴孔的周围对称地设置三个或三个以上的螺纹孔，以更牢固地固定弹套。

Claims (10)

1.一种直井定向射孔装置，其具备由至少一支射孔枪组成的射孔枪组，在射孔枪组的两端分别安装有***接头和枪尾，在射孔枪组中利用连接装置将射孔枪首尾连接，其特征在于，

在射孔枪的枪身上形成有长条形盲孔，枪身内安装有沿轴向设置的弹架，放置有射孔弹的弹套以摆转的方式安装于弹架中。

2.根据权利要求1所述的直井定向射孔装置，其特征在于，

弹架为中空管状，

在与弹架延伸方向垂直的方向开设有贯穿弹架横向的摆转轴孔，弹套的通过摆转轴枢轴安装于摆转轴孔中，并且弹套在弹架内绕摆转轴摆转，

在弹架上对应的位置开设有两个贯通孔，这两个贯通孔分别配置于射孔弹的前后侧。

3.根据权利要求2所述的直井定向射孔装置，其特征在于，

弹架截面呈矩形，两个贯通孔为矩形孔，并分别设在弹架的两个宽面，摆转轴孔贯穿设在弹架的两个窄面，在一侧的窄面上的摆转轴孔的对称侧设有螺纹孔，螺纹孔中设有对弹套进行夹紧固定的顶紧螺钉。

4.根据权利要求2或3所述的直井定向射孔装置，其特征在于，

弹套的轴向长度大于弹架的厚度，并且弹套两端分别从贯通孔突出，弹套的突出部与贯通孔的孔沿的抵接将弹套的摆转限制在预定的摆转范围内。

5.根据权利要求4所述的直井定向射孔装置，其特征在于，

相邻的两个射孔弹的射孔方向相反。

6.根据权利要求5所述的直井定向射孔装置，其特征在于，

预定的摆转范围是夹角为0度～40度的范围，所述夹角是指与弹架延伸方向垂直的方向与射孔弹的射孔方向之间的夹角。

7.根据权利要求2或3所述的直井定向射孔装置，其特征在于，

弹套由弹性材料制成，在弹套径向两侧设有与弹架内表面接触的端平面。

8.一种定角度工具，其用于调整权利要求1至7所述的直井定向射孔装置的射孔方向，其特征在于，

所述定角度工具由定位杆和主体部构成，

定位杆的一端形成有能够卡合于弹套外壁的卡合盘，另一端形成凸伸的杆状体，

主体部卡装在弹架上，在主体部的一侧枢设一与杆状体抵靠的L形指针，在主体部上设有一与指针摆转角度相对应的刻度部。

9.根据权利要求8所述的定角度工具，其特征在于，

定位杆的摆转中心、弹套的摆转中心以及指针的摆转中心相同，

指针与定位杆平行。

10.根据权利要求8或9所述的定角度工具，其特征在于，

在主体部设有与弹架上的螺纹孔对应的通孔。

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