CN2314091Y - 油气井高能复合正压双射流射孔装置 - Google Patents

Abstract

一种油气井高能复合正压双射流射孔装置,在至少一节射孔器上端联接有枪头、下端联接有枪尾。该射孔器包括:套装在筒形火药柱或推进剂柱内的内防爆筒、外的外防爆筒,套装在外防爆筒外的筒形弹架,套装在筒形弹架外设有***孔的射孔枪身,火药柱或推进剂柱、内外防爆筒、筒形弹架上设弹穴孔与***孔对应,外套装弹套的射孔弹设置在弹穴孔上,一根导爆索与射孔弹搭接。它具有布弹密度高、装药量大、安全可靠、压裂效果好等优点。

Description

油气井高能复合正压双射流射孔装置

本实用新型属于从井中开采油、气、水；可溶解或可溶化物质或矿物的方法或设备，具体涉及到聚能喷流射孔器。

目前在油气井产层压裂所用的射孔压裂装置，在至少一节射孔器的上端联接内装有***引爆器的枪头、下端联接有枪尾，在1米长的一节射孔器内装有径向排列的10个射孔弹，每个射孔弹的上下横向各安装一片火药片，上火药片的上表面和下火药片的下表面安装有纸片，在射孔弹、火药片、纸片外套装有射孔单元壳体构成单元射孔器，10个单元射孔器互相联接起来装入射孔枪身内构成一节射孔器，射孔枪身径向有***孔，每个射孔单元壳体的外表面涂有白色标记，表示射孔弹的射流方向，应对准射孔枪身上的***孔，由于对接起来的一节射孔器外壁与射孔枪身内壁之间存在有间隙，射孔装置在运输过程中或下井时射孔弹的射流方向与射孔枪身径向的***孔很容易错位，一但错位，射孔弹引爆后影响到射流在产层所射油气孔的深度，从而影响到二次射流产层的压裂效果。其次这种射孔装置每个射孔弹的尾部联接一节导爆索，每个射孔弹尾部的导爆索相互连接起来，交接头很容易熄爆，传爆可靠性差。此外，该装置每一节单元射孔器的装火药量很少，布射孔弹密度低，火药爆燃后产生的能量低、压力小，射孔压裂效果差，影响到油气增产。

专利号为96236053.8、发明名称为《油气井圆筒形装药复合射孔压裂装置》的中国专利，在射孔枪内套装有火药柱，火药柱内套装有防爆筒，防爆筒内装有扭曲的板形固弹架，板形固弹架上安装有射孔弹，板形固弹架与防爆筒内有间隙，在装配、运输、以及本装置下井过程中，板形固弹架在防爆筒内活动，很难保证射孔弹的射流方向与射孔枪身径向的盲孔相对应，一但射孔弹的射流方向与射孔枪身径向的盲孔不相对应，射孔弹引爆后影响到产层射孔深度，从而影响到二次射流的压裂效果。其次板形固弹架和射孔弹与防爆筒之间还存在有空间，装火药量少，影响到二次射流的压裂效果。

本实用新型的目的在于克服上述两种油气井射孔压裂装置的缺点，提供一种布射孔弹密度高、装火药或推进剂量大、结构筒单、射孔和产层压裂效果好、运输和工作过程中安全可靠、能实现产石油或天然气高产的油气井高能复合正压双射流射孔装置。

为达到上述目的，本实用新型采用的解决方案是：

它至少包括一节射孔器，在该至少一节射孔器的上端联接内装有通过导线与地面电源相连接的***引爆器的枪头、下端联接枪尾。上述的一节射孔器包括：

射孔枪身，在射孔枪身的不同长度、不同相位、径向加工有***通孔，不同长度、不同相位相邻两个***通孔交错排列，在***通孔上设置有堵盖，在射孔枪身有效射孔长度的两端内壁加工有锁定器固定槽或固定孔。

设置在射孔枪身内的火药柱或推进剂柱，该火药柱或推进剂柱为圆筒形，在火药柱或推进剂柱的不同长度、不同相位、径向设有弹穴孔，不同长度、不同相位相邻两个弹穴孔交错排列。火药柱或推进剂柱爆燃后产生的高能高压气流实现二次射流，将产层压裂。

套装在火药柱或推进剂柱内的内防爆筒、以及套装在火药柱或推进剂柱外壁的外防爆筒，内防爆筒和外防爆筒的不同长度、不同相位、径向设有与火药柱或推进剂柱相对应的弹穴孔。

套装在外防爆筒外的筒形弹架，在该筒形弹架的不同长度、不同相位、径向设有与火药柱或推进剂柱相对应的弹穴孔，在筒形弹架的两端联接有锁定器，与射孔枪身相联接。

它还包括射孔弹，该射孔弹的外壁套装有弹套设置在火药柱或推进剂柱、内防爆筒、外防爆筒、筒形弹架的同一长度上的两个弹穴孔内，并将其喷射方向呈径向向外与射孔枪身上的***通孔相对应。射孔弹引爆后金属射流穿出射孔枪身、油气井套管、水泥环、射入产层，在产层***出产油气孔。

它还包括贯穿于一节射孔器内防爆筒的中心孔内、且搭接在射孔弹尾部挂钩上的一根导爆索，其上端固定在上联接头内、下端固定在下联接头内，最上一节射孔器内导爆索的上端与枪头内的***引爆器相连接，该导爆索引爆后将射孔弹引爆。

本实用新型射孔枪身上加工的***通孔的排列次序为：在射孔枪身有效射孔长度1米的同一长度径向加工有1～2个***通孔，在射孔枪身有效射孔长度1米的不同长度、不同相位、径向加工有10～32个***通孔，在射孔枪身有效射孔长度为1～4米的同一长度径向加工有1～2个***通孔，在射孔枪身有效射孔长度为1～4米的不同长度、不同相位、径向所加工的***通孔与射孔枪身有效射孔长度1米的***通孔的排列方式相同，其***通孔的个数与射孔枪身有效射孔长度1米***通孔的个数按比例增加。本实用新型设在火药柱或推进剂柱上的弹穴孔为：在1米长的火药柱或推进剂柱的同一长度、径向设有关于中心轴相对称的两个弹穴孔，在1米长的火药柱或推进剂柱的不同长度、不同相位、径向设有10～16对弹穴孔，在1～4米长的火药柱或推进剂柱的同一长度、径向设有关于中心轴相对称的两个弹穴孔，在1～4米长火药柱或固体推进剂柱的不同长度、不同相位、径向所设的弹穴孔与1米长火药柱或推进剂柱的弹穴孔的排列方式相同，其弹穴孔的个数与1米长火药柱或推进剂柱的弹穴孔的个数按比例增加。本实用新型设置在筒形弹架两端的锁定器为：在筒形弹架的两端联接有固定块，在固定块上设置有可在固定块上伸出或缩回的锁定机构，该机构的伸出部位可伸入到射孔枪身两端的锁定器固定槽或固定孔内，使筒形弹架与射孔枪身不能作相对转动或移动。本实用新型设置在射孔枪身***通孔上的堵盖为：在金属片上联接有密封体。

本实用新型堵盖的密封体为上底面积大于下底面积的橡胶台体，该台体的上底面与侧面的二面角大于等于15°，小于等于40°。

本实用新型与目前在油气井产层射孔压裂所用的射孔压裂装置、以及与专利号为96236053.8的中国专利相比，在射孔枪身1米有效射孔长度内，布射孔弹的密度、装火药或推进剂的量均有较大幅度增加，它具有能量高、压力大、工作安全可靠、射孔压裂效果好等优点，可在油气井产层压裂的生产中广泛推广使用。

图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。

图2是图1中射孔器的结构示意图。

图3是图2中固体推进剂柱的结构示意图。

图4是图2中堵盖的竖剖面图。

图5是图2中Ⅰ的局部放大示意图。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明。

在图1、2中，本实施例由1米长的两节射孔器2、上联接头4、枪头1、枪尾5、下联接头3联接构成，在枪头1内装有***引爆器1-1，***引爆器1-1通过导线与地面电源相连接。上面一节射孔器2的上端与枪头1联接、下端通过下联接头3和上联接头4与下面一节射孔器2的上端联接，上联接头4和下联接头3的***装有密封垫8，上联接头4和下联接头3与射孔器2的联接端安装有端盖9，下面一节射孔器2的下端与枪尾5联接。本实施例也可选用2米长的一节射孔器2，在该节射孔器2的上端与枪头1联接、下端与枪尾5联接。本实用新型的一节射孔器2有1米长、2米长、3米长、4米长四种规格，在生产实践中根据油层的厚度，可在四种射孔器2中任意选取，用上联接头4和下联接头3联接起来，在最上面一节射孔器2的上端与枪头1联接，最下面一节射孔器2的下端与枪尾5联接。如油层10米厚，可选用4米长的两节射孔器2和2米长的一节射孔器2组装成本实用新型另一个具体的实施例。再如上面油层的厚度为8米、下面油层的厚度为7米、上下油层之间无油层的厚度为5米，上下油层的厚度范围内可在四种射孔器2中任意选取，用上联接头4和下联接头3联接起来，中间无油层可联接夹层油管来实现在产层射孔压裂目的。

图2给出了本实用新型一节射孔器2一个实施例的结构示意图，在图1、2、3、4、5中，本实施例的一节射孔器2由射孔枪身10、固体推进剂柱11、射孔弹17、弹套16、导爆索18、内防爆筒12、外防爆筒13、筒形弹架14、堵盖15、锁定器19联接构成。固体推进剂柱11为推进剂柱的一个实施例，本实施例的推进剂柱也可采用火药柱、复合固体推进剂柱或其它推进剂柱。

本实施例一节射孔器2的射孔枪身10的有效射孔长度为1米，在射孔枪身10的两端内壁加工有螺纹，以便通过上联接头4和下联接头3与另一节射孔器2相联接、或与枪头1、或与枪尾5相联接。在射孔枪身10内壁，有效射孔长度为1米的两端径向加工有两个锁定器固定槽1′，将筒形弹架14通过锁定器19固定在锁定器固定槽1′上。在射孔枪身10的同一长度、径向加工有一个***通孔2′，在射孔枪身10的不同长度、不同相位、径向加工有16个***通孔2′，不同长度、不同相位、相邻两个***通孔2′沿周向相位角为90°排列。在每个***通孔2′上盖有堵盖15，本实施例的堵盖15是在圆钢片15-1上硫化有橡胶圆台15-2，橡胶圆台15-2的下底面积与圆钢片15-1的底面积相同，橡胶圆台15-2上底面与侧面的二面角为30°。***通孔2′用于射孔弹17被引爆后所产生的金属射流很快从***通孔穿出，并迅速穿过油气井套管6、水泥环7、射向产层深处。若射孔枪身10的有效射孔长度选用2米、3米、4米，***通孔2′的排列方式与射孔枪身10的有效射孔长度为1米***通孔2′的排列方式相同，其***通孔2′的个数按比例增加。

本实施例的射孔枪身10内安装1米长的固体推进剂柱11，该固体推进剂柱11为圆筒形，在固体推进剂柱11的同一长度，径向加工有两个关于中心轴对称的弹穴孔3′，与射孔枪身10上相同长度的***通孔2′相对应，弹穴孔3′为通孔，在固体推进剂柱11的不同长度、不同相位、径向加工有16对关于中心轴相对称的弹穴孔3′，不同长度、不同相位、相邻两个弹穴孔3′沿周向的相位角为90°。弹穴孔3′用于放置射孔弹17，射孔弹17被引爆后，随即固体推进剂柱11爆燃，产生高能高压气流，将产层压裂。若固体推进剂柱11的长度选用2米、3米、4米，弹穴孔3′的排列方式与1米长固体推进剂柱11上弹穴孔3′的排列方式相同，其弹穴孔3′的个数按比例增加。由于本实用新型采用这种结构的固体推进剂柱11，使得装药量大大增加，布射孔弹17的密度增加。

本实施例1米长的固体推进剂柱11内套装有内防爆筒12、外套装有外防爆筒13，内防爆筒12和外防爆筒13的长度与固体推进剂柱11的长度相同，在内防爆筒12和外防爆筒13的不同长度、不同相位、径向加工有弹穴孔3′，弹穴孔3′的孔径、个数、以及排列方式与固体推进剂柱11上的弹穴孔3′完全相同。本实施例的内防爆筒12和外防爆筒13用纸与胶卷压制成，也可选用橡胶、胶木、玻璃钢、塑料等非金属材料。内防爆筒12和外防爆筒13用于本实用新型在装配、运输、下井过程中，以防固体推进剂柱11因碰撞而引起爆燃。

在本实用新型的外防爆筒13外壁套装有筒形弹架14，筒形弹架14略长于固体推进剂柱11，在筒形弹架14的不同长度、不同相位、径向加工有弹穴孔3′，弹穴孔3′的孔径、个数、以及排列方式与固体推进剂柱11上的弹穴孔3′完全相同。筒形弹架14主要起加强和整台作用，当固体推进剂柱11的长度大于2米时，强度较低，很容易弯曲，装配时很不方便，运输和下井过程中，固体推进剂柱11容易与射孔枪身10内壁碰撞，易引起固体推进剂柱11爆燃。在筒形弹架14的两端加工有通孔各安装两个锁定器19，将筒形弹架14固定在射孔枪身10内壁，使筒形弹架14与射孔枪身10不能作径向相对转动和轴向相对移动。本实施例的锁定器19由固定块19-1、紧固螺钉19-2和调节螺钉19-3联接构成。固定块19-1上有两个横向螺孔和一斜螺孔，横向螺孔与射孔枪身10两端的通孔相对应，用紧固螺钉19-2在筒形弹架14外拧入固定块19-1上的横向螺孔内将固定块19-1固定在筒形弹架14两端内壁。固定块19-1上的斜螺孔与射孔枪身10有效射孔长度两端径向的锁定器固定槽1′相对应，当调节螺钉19-3拧入固定块19-1上的斜螺孔并从斜螺孔伸出到射孔枪身10上的锁定器固定槽1′底部时，将筒形弹架14锁定在射孔枪身10内壁。

本实施例射孔弹17的外壁套装有弹套16，安装在固体推进剂柱11、内防爆筒12、外防爆筒13、筒形弹架14的同一长度的两个弹穴孔3′内，安装时将射孔弹17的口部与射孔枪身10的***通孔2′对准。弹套16能使筒形弹架14、内防爆筒12、外防爆筒13的弹穴孔3′与固体推进剂柱11的弹穴孔3′不容易错位。

本实用新型的一节射孔器2内安装一根导爆索18贯穿于内防爆筒12的中心孔内、并且搭接在射孔弹17尾部的挂钩17-1上，导爆索18的上端固定在上联接头4的扶正器4-1内、下端固定在下联接头3的扶正器4-1内，最上一节射孔器2内的导爆索18的上端与枪头1内的***引爆器1-1相连接。当导爆索18引爆后将射孔弹17引爆，射孔弹17引爆后所产生的金属射流迅速地穿过射孔枪身10的***通孔2′、油气井套管6、水泥环7，从四个不同方向、不同相位射入产层，在产层的不同深度、不同相位射出产油气孔。此后固体推进剂柱11爆燃，所产生的高能高压气流进入产层的产油气孔内，使产层形成许多裂缝，石油或天然气从产层裂缝内流出，实现开采目的。

由于本实用新型采用一根导爆索18贯穿一节射孔器2的内防爆筒12的中心孔，克服了由一节一节导爆索18连接起来连接处连接不好引起个别导爆索18熄爆而使得个别射孔弹17熄爆的缺点，同时增大了空间，增加了固体推进剂柱11的装药量。将扭曲的板形弹架改为筒形弹架14，射孔弹17直接安装在固体推进剂柱11的弹穴孔3′上，大大缩小了固体推进剂柱11中心孔的空间，增加了固体推进剂柱11的装药量和布射孔弹17的密度，实现产油和天然气高产。本实施例与目前在油气井产层压裂所用的射孔压裂装置、与专利号为96236053.8中国专利相比，在有效射孔长度1米长的射孔枪身10内布射孔弹17的密度和装药量均有较大幅度增加。

设计人给出了本实用新型第二个实施例，在本实施例中，在一节射孔器2的1米有效射孔长度射孔枪身10的同一长度、径向加工有两个关于中心轴对称的***通孔2′，一个***通孔2′用于射孔弹17被引爆后所产生的金属射流从***通孔2′穿出，另一个***通孔2′用于当固体推进剂柱11爆燃后，所产生的压力过大，一部分高压气体从该***通孔2′进入油气井套管6内，以防将射孔枪身10损坏，进入油气井套管6内的燃气可进入产油气孔内，提高了压裂效果。在一节射孔器2射孔枪身10的1米有效射孔长度的不同长度、不同相位、径向加工有13对关于中心轴对称的***孔2′，不同长度、不同相位、径向相邻两个***通孔2′沿周向相位角为90°排列，射孔枪身10的其它结构与第一个实施例的射孔枪身10相同。本实施例的固体推进剂柱11、内防爆筒12、外防爆筒13、筒形弹架14上有13对弹穴孔3′，与射孔枪身10上的***通孔2′相对应，弹穴孔3′的排列方式与第一个实施例固体推进剂柱11、内防爆筒12、外防爆筒13、筒形弹架14上的弹穴孔3′的排列方式完全相同。本实施例的枪头1、枪尾5、弹套16、射孔弹17、导爆索18、锁定器19的结构以及联接关系与第一个实施例完全相同，固体推进剂柱11、内防爆筒12、外防爆筒13、筒形弹架14的联接关系与第一个实施例完全相同。

还可根据上述原理设计出另外一种具体结构的油气井高能复合正压双射流射孔装置。

Claims (3)

1．一种油气井高能复合正压双射流射孔装置，它至少包括一节射孔器[2]，在该至少一节射孔器[2]的上端联接内装有通过导线与地面电源相连接的***引爆器[1-1]的枪头[1]、下端联接枪尾[5]，该一节射孔器[2]包括：

射孔枪身[10]，在射孔枪身[10]的上下端外壁或内壁加工有螺纹，在射孔枪身[10]上加工有***通孔[2′]；

设置在射孔枪身[10]内的射孔弹[17]，该射孔弹[17]引爆后金属射流穿出射孔枪身[10]、油气井套管[6]、水泥环[7]、射入产层，在产层***出产油气孔；

设置在射孔枪身[10]内与***引爆器[1-1]相联接的导爆索[18]，该导爆索[18]引爆后将射孔弹[17]引爆；

设置在射孔枪身[10]内的火药柱或推进剂柱，该火药柱或推进剂柱在射孔弹[17]引爆后爆燃，产生的高能高压气流进入产层内的产油气孔内，实现二次射流，将产层压裂；

其特征在于：

在射孔枪身[10]的不同长度、不同相位、径向加工有***通孔[2′]，不同长度、不同相位相邻两个***通孔[2′]交错排列，在***通孔[2′]上设置有堵盖[15]，在射孔枪身[10]有效射孔长度的两端内壁加工有锁定器固定槽[1′]或固定孔；

所说的火药柱或推进剂柱为圆筒形，在火药柱或推进剂柱的不同长度、不同相位、径向设有弹穴孔[3′]，不同长度、不同相位相邻两个弹穴孔[3′]交错排列；

它还包括套装在火药柱或推进剂柱内的内防爆筒[12]、以及套装在火药柱或推进剂柱外壁的外防爆筒[13]，内防爆筒[12]和外防爆筒[13]的不同长度、不同相位、径向设有与火药柱或推进剂柱相对应的弹穴孔[3′]；

它还包括套装在外防爆筒[13]外的筒形弹架[14]，在该筒形弹架[14]的不同长度、不同相位、径向设有与火药柱或推进剂柱相对应的弹穴孔[3′]，在筒形弹架[14]的两端联接有锁定器[19]，与射孔枪身[10]相联接；

所说的射孔弹[17]的外壁套装有弹套[16]设置在火药柱或推进剂柱、内防爆筒[12]、外防爆筒[13]、筒形弹架[14]的同一长度上的两个弹穴孔[3′]内，并将其喷射方向呈径向向外与射孔枪身[10]上的***通孔[2′]相对应；

所说的导爆索[18]为：贯穿于一节射孔器[2]内防爆筒[12]的中心孔内、且搭接在射孔弹[17]尾部挂钩[17-1]上的一根导爆索[18]，其上端固定在上联接头[4]内、下端固定在下联接头[3]内，最上一节射孔器[2]内导爆索[18]的上端与枪头[1]内的***引爆器[1-1]相连接。

2．按照权利要求1所述的油气井高能复合正压双射流射孔装置，其特征在于所说射孔枪身[10]上加工的***通孔[2′]的排列次序为：在射孔枪身[10]有效射孔长度1米的同一长度径向加工有1～2个***通孔[2′]，在射孔枪身[10]有效射孔长度1米的不同长度、不同相位、径向加工有10～32个***通孔[2′]，在射孔枪身[10]有效射孔长度为1～4米的同一长度径向加工有1～2个***通孔[2′]，在射孔枪身[10]有效射孔长度为1～4米的不同长度、不同相位、径向所加工的***通孔[2′]与射孔枪身[10]有效射孔长度1米的***通孔[2′]的排列方式相同，其***遥孔[2′]的个数与射孔枪身[10]有效射孔长度1米***通孔[2′]的个数按比例增加；所说设在火药柱或推进剂柱上的弹穴孔[3′]为：在1米长的火药柱或推进剂柱的同一长度、径向设有关于中心轴相对称的两个弹穴孔[3′]，在1米长的火药柱或推进剂柱的不同长度、不同相位、径向设有10～16对弹穴孔[3′]，在1～4米长的火药柱或推进剂柱的同一长度、径向设有关于中心轴相对称的两个弹穴孔[3′]，在1～4米长火药柱或推进剂柱的不同长度、不同相位、径向所设的弹穴孔[3′]与1米长火药柱或推进剂柱的弹穴孔[3′]的排列方式相同，其弹穴孔[3′]的个数与1米长火药柱或推进剂柱的弹穴孔[3′]的个数按比例增加；所说设置在筒形弹架[14]两端的锁定器[19]为：在筒形弹架[14]的两端联接有固定块[19-1]，在固定块[19-1]上设置有可在固定块[19-1]上伸出或缩回的锁定机构，该机构的伸出部位可伸入到射孔枪身[10]两端的锁定器固定槽[1′]或固定孔内，使筒形弹架[14]与射孔枪身[10]不能作相对转动或移动；所说设置在射孔枪身[10]***通孔[2′]上的堵盖[15]为：在金属片上联接有密封体。

3．按照权利要求2所述的油气井高能复合正压双射流射孔装置，其特征在于：所说的密封体为上底面积大于下底面积的橡胶台体，该台体的上底面与侧面的二面角大于等于15°、小于等于40°。

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