一種井下套管射孔裝置的製作方法

2023-12-10 14:22:52

本實用新型屬於石油設備技術領域，尤其涉及一種井下套管射孔裝置。

背景技術：

目前，國內油氣供應不足的矛盾越來越突出，石油可採、易採儲量不斷減少，勘探開發正向深層、非常規隱蔽油藏發展，地層越來越複雜，層間差異大，多數儲層在完井過程中需要壓裂酸化改造，壓裂酸化改造成為解決層間矛盾、提高油層動用程度、挖掘層間潛力最有效的措施。隨著技術發展，現有油氣井通常採用分段壓裂酸化工藝，但目前沒有一種可靠的壓裂酸化工藝技術能夠兼顧高效、全通徑和避免井下複雜情況等方面，導致目前分段壓裂酸化施工效率不高、井下複雜情況多等問題。雖然目前已研發出遠程控制智能滑套，可以極大地提高施工效率，但由於成本高昂，故障率高，難以在現場大規模應用。國內油氣供應不足的矛盾越來越突出，石油可採、易採儲量不斷減少，勘探開發正向深層、非常規隱蔽油藏發展，地層越來越複雜，層間差異大，多數儲層在完井過程中需要壓裂酸化改造，壓裂酸化改造成為解決層間矛盾、提高油層動用程度、挖掘層間潛力最有效的措施。隨著技術發展，現有油氣井通常採用分段壓裂酸化工藝，對於這種工藝，如何在快速建立井筒與地層之間溝通通道的前提下提高分段壓裂酸化工藝的施工效率，減少井下複雜情況和後期修井作業影響是一項重點要解決的問題。滑套作為一種可以溝通/隔離油氣井與地層流體的井下工具，同時射孔作為一種可以溝通/隔離油氣井與地層流體的方法，目前均廣泛應用於水平井分段壓裂酸化作業管柱中。對於滑套，目前油田水平井分段壓裂酸化採用機械式投球滑套，打開每一級滑套都需要投入對應尺寸的壓裂球，施工時從下到上逐層投球打開各層滑套，每一級滑套球座內徑及壓裂球內徑均不相同，從下到上，滑套球座和壓裂球內徑逐級增大，這種滑套結構複雜，通徑小，且壓裂級數有限；並且當儲層後期產水，滑套無法實現關閉封堵，導致油氣井產能降低甚至報廢。例如，中國專利文獻公開的「一種投球開啟自鎖滑套」，公開號：CN201972661U，公開日期：2011年09月14日，該專利闡述了在水平井段作業時投球開啟壓裂噴砂通道，並鎖定保持生產通道暢通，但仍採用投球分段，分段數受限。專利「雙打開壓差滑套」，公開號：CN201723198U，公開日期：2011年01月26日，該實用新型是利用壓差推動上、下液缸分別向上下移動，打開通道，可以解決投球滑套不能用於水平裸眼井分段壓裂、酸化工具管柱第一段的問題，但仍無法解決分段受限問題。基於此，又開發出一些新的機械式可開關滑套，這類滑套在壓裂酸化施工時，可通過投球或下入連續油管帶開關工具打開滑套，當儲層後期產水，需要關閉滑套時，下入連續油管帶開關工具關閉滑套。例如專利「一種選擇性開關滑套組件中的智能型滑套」，公開號：CN202125290U，公開日期：2012年01月25日，該實用新型是利用下入專用開關工具，打開和關閉滑套。這類滑套的最大問題在於連續油管帶開關工具開關滑套需要使用連續油管設備，作業費用高，且連續油管作業需要花費大量時間，該方法操作複雜，施工周期長，成本很非常高。基於此，又開發出可遠程控制的電動滑套，例如專利「用於水平井分段壓裂酸化改造的地面控制井下滑套」，公開號：CN104088604A，公開日期：2014年10月08日，該發明專利通過在地面發送控制指令遠程控制井下滑套的打開和關閉。這類滑套雖然操作簡便，節省時間，但是結構複雜，成本高，且易出現故障，並且受到設計尺寸限制，無法滿足管柱全通徑的要求。對於射孔，目前油氣田水平井分段壓裂酸化常採用射孔槍分簇射孔和水力噴射射孔兩種方法。射孔槍分簇射孔通常結合橋塞一起應用，實現逐層射孔和層間封隔。例如專利「一種免鑽塞的泵入式水力橋塞分段壓裂方法」，公開號：CN104564003A，公開日期：2015年04月29日，該發明專利通過射孔槍分簇射孔和橋塞聯作方式，實現每一層的射孔、壓裂、封隔聯作。但每一層都要下入聯作管柱，增加了作業時間和成本；同時如果遇到套管變形的問題，則會導致射孔槍和橋塞無法下入到位，影響後續施工。對於水力噴射射孔方式，利用水力封隔原理實現射孔和壓裂聯作，效率較高，例如專利「一種壓裂酸化用不動管柱水力噴射工藝及其管柱」，公開號：CN103075139A，公開日期：2013年05月01日，但由於壓裂施工時有油管或連續油管在井筒內，施工最大排量受到限制，難以滿足體積壓裂的需要。綜上，國外水平井分段壓裂酸化改造工藝中，最新的滑套控制方法是在施工時投球依次打開各級滑套並施工，待各層施工全部完成後，反排壓裂球並鑽掉各投球滑套中的球座，進行生產；在生產過程中，如遇某一層位或某些層位出水，則下連續油管帶滑套開關工具關閉對應層位的滑套；這種技術能夠實現開關滑套，但分段級數有限；國內水平井分段壓裂酸化改造工藝中，普遍應用的也是投球式滑套。但相較於國外同類產品，這類滑套不具備後期可關閉的功能。並且現有投球滑套操作則需要等待地面投球落到滑套球座所花費的時間，時效性上較差。而對於目前最新的射孔方法，就是採用射孔槍分簇射孔和水力噴射射孔，兩種方法也均需要下入射孔槍或射孔管柱，不僅增加作業時間，也會遇到井下複雜情況，其中水力噴射射孔還受到施工排量限制。

綜上所述，目前分段壓裂酸化施工效率不高、井下情況複雜；遠程控制智能滑套存在成本高昂，故障率高，難以在現場大規模應用。

技術實現要素：

本實用新型為解決目前分段壓裂酸化施工效率不高、井下情況複雜；遠程控制智能滑套存在成本高昂，故障率高，難以在現場大規模應用的技術問題而提供一種結構簡單、安裝使用方便、提高工作效率的井下套管射孔裝置。

本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題所採取的技術方案是：

本實用新型提供的井下套管射孔裝置，所述井下套管射孔裝置設置有：

射孔槍本體；

所述射孔槍本體的外部套裝有密封外殼；射孔槍本體內鑲嵌安裝有井下控制電路板，井下控制電路板的信號輸入端與壓力傳感器電連接，壓力傳感器的感壓端與導壓孔相連通，導壓孔設置在射孔槍本體內部，與射孔槍本體內壁貫通；

所述射孔槍本體上還安裝有點火器、導爆索和射孔彈；井下控制電路板的信號輸出端連接點火器，點火器與第一導爆索連接，第二導爆索穿過射孔彈(如附圖2所示，第二導爆索與第一導爆索是同一根導爆索，第二導爆索是第一導爆索的延長部分)；射孔槍本體內部鑲嵌安裝有井下電池組，井下電池組通過導線與井下控制電路板電連接。

進一步，所述射孔槍本體的下端設置有帶內螺紋的通孔，射孔彈通過螺紋安裝在射孔槍本體上的通孔內；射孔彈相位角可根據需要按照30°、45°、60°、90°、120°其中之一進行排列；也可以根據特殊需要以0～180°之間任意角度進行排列；導爆索沿射孔槍本體外側鋪設。

進一步，所述密封外殼與所述射孔槍本體通過螺紋連接，射孔槍本體外側安裝有與密封外殼相匹配的密封圈。

進一步，所述射孔槍本體上下兩端均通過螺紋與套管或其他井下工具連接。

本實用新型的另一目的在於提供一種安裝有所述井下套管射孔裝置的壓裂酸化系統，所述壓裂酸化系統包括壓裂酸化地面設備，井口通過高壓管線與壓裂酸化地面設備的輸出端相連通，完井方式為下套管固井完井，套管上從下到上依次連接有若干井下套管射孔槍。

本實用新型具有的優點和積極效果是：由於本實用新型該井下套管射孔槍在現場施工中，通常隨套管一次性下入多個井下套管射孔槍，為保證每個井下套管射孔槍的獨立控制開啟，在下井前提前為每個井下套管射孔槍設置不同的控制指令，每個井下套管射孔槍都在持續檢索井下壓力的變化信息，只有當井下壓力的變化規律與自身設置的控制指令相匹配時，井下套管射孔槍才會動作。將本實用新型操作簡單、可靠，成本低，能夠極大地提高壓裂酸化施工效率，同時不需要下入任何開啟工具，最大程度的避免了井下複雜事故。本實用新型所述井下套管射孔槍，配合層間暫堵技術，能夠實現每層壓裂施工的無縫切換，同時也滿足不需下入轉層工具和井筒全通徑的要求。這樣既避免了當前射孔橋塞聯作技術每層下入射孔槍射孔、下橋塞封隔的步驟，節省了作業時間，也消除了套管變形對井下工具下入的影響；也解決了當前使用的投球滑套技術無法實現無限級壓裂和不能滿足井筒全通徑的技術瓶頸。施工效率相對於現有技術能夠提高40％以上。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例提供的井下套管射孔裝置未進行射孔動作時的的結構示意圖。

圖2是本實用新型實施例提供的井下套管射孔裝置進行射孔動作後的結構示意圖。

圖3是本實用新型實施例提供的井下套管射孔裝置的安裝示意圖。

圖4是本實用新型實施例提供的井下套管射孔裝置的控制流程圖。

圖中：1、密封外殼；2、導壓孔；3、壓力傳感器；4、井下控制電路板；5、點火器；6、密封圈；7、第一導爆索；8、井下電池組；9、第二導爆索；10、射孔彈；11、射孔槍本體；12、通孔；13、井口；14、壓裂酸化地面設備；15、井眼；16、固井水泥；17、第一井下套管射孔槍；18、第二井下套管射孔槍；19、套管；20、井下套管射孔槍n。

具體實施方式

為能進一步了解本實用新型的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，並配合附圖詳細說明如下。

下面結合附圖對本實用新型的結構作詳細的描述。

如圖1-圖3所示，本實用新型實施例提供的井下套管射孔裝置包括射孔槍本體11，射孔槍本體11的外部套裝有密封外殼1；射孔槍本體11內鑲嵌安裝有井下控制電路板4，井下控制電路板4的信號輸入端與壓力傳感器3電連接，壓力傳感器3的感壓端與導壓孔2相連通，導壓孔2設置在射孔槍本體11內部，與射孔槍本體11內壁貫通；射孔槍本體11上還安裝有點火器5、第一導爆索7，第二導爆索9和射孔彈10。井下控制電路板4的信號輸出端連接點火器5，點火器5與第一導爆索7連接，第二導爆索9沿射孔槍本體外壁鋪設(第二導爆索9與第一導爆索7為同一根導爆索，第二導爆索9為第一導爆索7的延長部分，如圖1所示)，穿過射孔彈10；射孔槍本體11內部鑲嵌安裝有井下電池組8，井下電池組8通過導線與井下控制電路板4電連接，也同時為壓力傳感器3和點火器5供電。另外井下電池組8與點火器5連接的電路中，只有當井下控制電路板4發出命令後，井下電池組8與點火器5連接的電路才導通。

所述射孔槍本體11的下端設置有通孔12，通孔12上加工有內螺紋，射孔彈10通過螺紋安裝在通孔12上。

所述密封外殼1與所述射孔槍本體11通過螺紋連接，射孔槍本體11外側安裝有與密封外殼1相匹配的密封圈6。

射孔槍本體11的下端設置有帶內螺紋的通孔，射孔彈通過螺紋安裝在射孔槍本體上的通孔內；射孔彈相位角可根據需要按照30°、45°、60°、90°、120°其中之一進行排列；也可以根據特殊需要以0～180°之間任意角度進行排列；導爆索沿射孔槍本體11外側鋪設。

本實用新型另一目的在於提供一種適用於上述井下套管射孔槍的壓裂酸化系統，該壓裂酸化系統包括壓裂酸化地面設備14，井口13通過管道與地面高壓動力設備14的輸出端相連通，完井方式為下套管固井完井，套管19從上到下依次連接有第一井下套管射孔槍17、第二井下套管射孔槍18、…、井下套管射孔槍n20。

下面結合工作原理對本實用新型的結構作進一步的描述。

井下套管射孔槍隨套管19一起送入井下，射孔彈10通過螺紋安裝在通孔12上。密封外殼1通過密封圈6把井下控制電路板4和井下電池組8密封在射孔槍本體11上的控制腔內。當地面操作人員需要讓井下套管射孔槍進行射孔時，在地面向井下發送控制信號，井下套管射孔槍接收到控制信號後，井下控制電路板4控制點火器5點火，引爆導爆索(包括第一導爆索7與第二導爆索9，如圖1所示，第二導爆索與第一導爆索是同一根導爆索，第二導爆索是第一導爆索的延長部分)，觸發射孔彈10射孔，實現井下套管射孔槍完成射孔動作。

以上所述僅是對本實用新型的較佳實施例而已，並非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬於本實用新型技術方案的範圍內。