多級複合深穿透射孔裝置的製作方法

2023-06-01 02:32:11 1

專利名稱：多級複合深穿透射孔裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及石油勘探開發技術領域，尤其是一種用於水平井的多級複合深穿透射孔裝置。
背景技術：
近車來，頁巖氣、煤層氣、緻密氣、緻密油等非常規油氣資源已成為全球石油天然氣勘探開發的重點領域，一般非常規油氣無法用常規的射孔、壓裂方法和技術手段進行開發。從目前國外開發頁巖氣的經驗來看，主要依靠鑽水平井及採用大液量多段壓裂完井方式來開發此類儲層。水平井多數為套管井，而且都要採用水力壓裂才能獲得產能，套管井必須通過射孔形成壓裂液進入地層的通道後才能實施水力壓裂。水力壓裂作業後所形成縫網系統的完善程度決定了在儲層中是否能夠獲得最大的洩油麵積，進而獲得產能。目前對於較薄的油氣層，如厚度20m以內，採用上述的分段水力壓裂往往很難獲得均勻密布的縫網系統，且極易發生竄層，因而不能獲得理想的開發效果，而且對於薄層的開發，採用水力壓裂也很不經濟。所以，當前存在的問題是，針對薄層開發不便於實施水力壓裂的井，實施常規射孔作業後只能在井眼附近產生有限的穿深，對於儲層滲透率極低的頁巖氣、煤層氣或緻密油氣層來講，無法獲得產能。

發明內容
為了解決傳統的水力壓裂和常規射孔作業不適合用於較薄油氣層開採的技術問題，本發明提供了一種多級複合深穿透射孔裝置，該多級複合深穿透射孔裝置將水平井射孔與多級氣體壓裂技術結合起來，最終在地層中形成了孔縫結合型的深穿透，解決了較薄的油氣層在無需實施水力壓裂就可直接投產的問題。本發明解決其技術 問題採用的技術方案是:一種多級複合深穿透射孔裝置，包括至少一個整體射孔單元，所述整體射孔單元的上部為壓裂槍組件，所述整體射孔單元的下部為複合射孔器，壓裂槍組件包括從上向下依次固定連接的筒形的上接頭、筒形的壓裂槍身和筒形的中間接頭，壓裂槍身內套設有中心管，中心管內設有沿軸向貫通的第一通孔，中心管的上端與上接頭固定連接並且第一通孔與上接頭內的第一導爆索安裝通道連通，中心管的下端與中間接頭固定連接並且第一通孔通過設置在中間接頭內的第二導爆索安裝通道與複合射孔器的內部連通，在壓裂槍身和中心管之間形成的環形空腔內設有筒形的壓裂藥柱，壓裂槍身的側壁設有多個洩壓孔，在第一導爆索安裝通道、第一通孔和第二導爆索安裝通道內設有用於點燃複合射孔器和壓裂藥柱的導爆索。中心管的上端通過管接頭與上接頭連接，管接頭內設有沿軸向貫通的第二通孔，第二通孔與第一通孔連通，第二通孔與第一導爆索安裝通道連通，第二通孔內設有所述導爆索。管接頭的上端密封插接於上接頭的第一導爆索安裝通道內，管接頭的下端密封插接於中心管的第一通孔內。
洩壓孔為通孔、或臺階通孔、或設有堵蓋的臺階通孔。壓裂藥柱的上端和下端外分別套設有環形的扶正體，扶正體的內徑等於壓裂藥柱的外徑，扶正體的外徑等於壓裂槍身的內徑。上接頭內設有連通上接頭的上端和環形空腔的第一洩壓通道；中間接頭內設有連通環形空腔和所述複合射孔器的內部的第二洩壓通道。 上接頭的下端設置有外螺紋，壓裂槍身的上端設置有內螺紋，壓裂槍身的下端設置有內螺紋，中間接頭的上端設置有外螺紋。所述導爆索包括主導爆索和副導爆索，所述主導爆索沿所述整體射孔單元的軸向設置在第一導爆索安裝通道、第二通孔、第一通孔和第二導爆索安裝通道內，副導爆索能夠穿過設置在中心管側壁上的第三通孔連接壓裂藥柱與所述主導爆索。所述多級複合深穿透射孔裝置包括從上向下依次連接的三個所述整體射孔單元，位於上部的所述整體射孔單元的複合射孔器與位於中部的所述整體射孔單元的上接頭固定連接，位於中部的所述整體射孔單元的複合射孔器與位於下部的所述整體射孔單元的上接頭固定連接。本發明的有益效果是:1.壓裂藥柱安裝在壓裂槍身內，減小下井過程中對壓裂藥柱的磨損，提高了爆燃安全性；2.壓裂槍身上開有洩壓孔，壓裂藥柱爆燃時二級火藥產生的能量可以快速通過洩壓孔釋放，能量進入地層，延伸射孔裂縫；

3.壓裂槍身內的環形空腔通過設置在上接頭和中間接頭內的洩壓通道與複合射孔器內連通，爆燃後可通過洩壓通道快速向複合射孔器內洩壓，保持複合射孔器內外壓差平衡，能夠有效防止複合射孔器被壓扁現象。


下面結合附圖對本發明所述的多級複合深穿透射孔裝置進行詳細說明。圖1是本發明所述的多級複合深穿透射孔裝置中整體射孔單元的結構示意圖。圖2是整體射孔單元中壓裂槍組件的結構示意圖。圖3是壓裂槍組件的部分零件分解示意圖。其中10.壓裂槍組件，1.上接頭，11.第一導爆索安裝通道，12.第一洩壓通道，
2.壓裂槍身，21.環形空腔，22.洩壓孔，3.管接頭，31.第二通孔，4.中心管，41.第一通孔，42.第三通孔，5.壓裂藥柱，6.扶正體，7.中間接頭，71.第二導爆索安裝通道，72.第二洩壓通道，73.套筒，74.第四通孔，75.軸承，20.複合射孔器，30.下接頭。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明所述的多級複合深穿透射孔裝置進行詳細說明，一種多級複合深穿透射孔裝置，包括至少一個整體射孔單元，所述整體射孔單元的上部為壓裂槍組件10，所述整體射孔單元的下部為複合射孔器20，壓裂槍組件10包括從上向下依次固定連接的筒形的上接頭1、筒形的壓裂槍身2和筒形的中間接頭7，壓裂槍身2內套設有中心管4，中心管4內設有沿軸向貫通的第一通孔41，中心管4的上端與上接頭I固定連接並且第一通孔41與上接頭I內的第一導爆索安裝通道11連通，中心管4的下端與中間接頭7固定連接並且第一通孔41通過設置在中間接頭7內的第二導爆索安裝通道71與複合射孔器20的內部連通，在壓裂槍身2和中心管4之間形成的環形空腔21內設有筒形的壓裂藥柱5，壓裂槍身2的側壁設有多個洩壓孔22，在第一導爆索安裝通道11、第一通孔41和第二導爆索安裝通道71內設有用於點燃複合射孔器20和壓裂藥柱5的導爆索，如圖1、圖2、圖3所示。市售的複合射孔器20內安裝有射孔彈以及一級火藥，與複合射孔器20相鄰的壓裂槍組件10內安裝的壓裂藥柱5為二級火藥。本發明所述的多級複合深穿透射孔裝置在井下作業時，導爆索沿軸向從上向下引燃，複合射孔器20和市售的壓裂藥柱5隨即被引爆，複合射孔器20中的射孔彈被引爆後產生的高速射流，在地層形成射孔孔道，與此同時在高溫高壓條件下複合射孔器20內的一級火藥以及壓裂槍組件10內的壓裂藥柱5爆燃後產生的大量高溫高壓氣體分別沿複合射孔器20槍身上的射流孔以及壓裂槍身2上的洩壓孔22釋放到射孔孔道中，在地層內持續延伸裂縫，從而實現對地層射孔、壓裂聯作。複合射孔器20中聚能射孔彈射孔形成孔道的同時，兩級火藥分步激發燃燒，在井筒中產生高溫高壓氣體並直接進入射孔孔道，通過多次做功大幅度延長了壓力作用時間，能夠對較薄的非常規油氣層進行有效的氣體壓裂，從而形成孔縫結合型的深穿透，在近井地帶形成廣泛的裂縫網絡，大幅度提高近井地帶的導流能力。中心管4的上端通過管接頭3與上接頭I連接，管接頭3內設有沿軸向貫通的第二通孔31，第二通孔31與第一通孔41連通，第二通孔31與第一導爆索安裝通道11連通，第二通孔31內設有所述導爆索。管接頭3的上端密封插接於上接頭I的第一導爆索安裝通道11內，管接頭3的下端密封插接於中心管4的第一通孔41內。通過設置管接頭3可以提高該多級複合深穿透射孔裝置的中心管4與上接頭I連接的可靠性。洩壓孔22為通孔、或臺階通孔、或設有堵蓋的臺階通孔，壓裂藥柱5套設在中心管4外，壓裂藥柱 5爆燃後產生的大量高溫高壓氣體能夠從洩壓孔22釋放到射孔孔道中。壓裂藥柱5安裝在壓裂槍身2內，減小下井過程中對藥柱的磨損，提高爆燃安全性。為了更好地在中心管4外部安裝壓裂藥柱5，壓裂藥柱5的上端和下端外分別套設有環形的扶正體6，扶正體6的內徑等於壓裂藥柱5的外徑，扶正體6的外徑等於壓裂槍身2的內徑，即壓裂藥柱5的上端和下端由扶正體6進行扶正。壓裂槍身2的內徑根據內徑大小不同分為上中下三段，壓裂槍身2上段的內徑等於壓裂槍身2下段的內徑，壓裂槍身2中段的內徑小於壓裂槍身2上段的內徑，扶正體6的外徑等於壓裂槍身2中段的內徑。上接頭I內設有連通上接頭I的上端和環形空腔21的第一洩壓通道12，當上接頭I連接有複合射孔器20時，壓裂藥柱5爆燃後產生的一部分高溫高壓氣體通過第一洩壓通道12可以快速釋放至壓裂槍組件10上方的複合射孔器20內。中間接頭7內設有連通環形空腔21和所述複合射孔器20的內部的第二洩壓通道72，壓裂藥柱5爆燃後產生的一部分高溫高壓氣體也可以通過第一洩壓通道12快速釋放至壓裂槍組件10上方的複合射孔器20內，即環形空腔21能夠與複合射孔器20內連通，這樣可保持複合射孔器20內外壓差平衡，避免因複合射孔器20的槍身內外壓力不平衡所引起的複合射孔器20的槍身被壓扁的現象，如圖2所示。上接頭I的下端設置有外螺紋，壓裂槍身2的上端設置有內螺紋，壓裂槍身2的下端設置有內螺紋，中間接頭7的上端設置有外螺紋，即上接頭I的下端與壓裂槍身2的上端螺紋連接，壓裂槍身2的下端與中間接頭7的上端螺紋連接。第一導爆索安裝通道11、第二通孔31、第一通孔41和第二導爆索安裝通道71依次連通，在壓裂槍組件10與相鄰的複合射孔器20之間形成通暢的傳爆通道。所述導爆索包括主導爆索和副導爆索，所述主導爆索沿所述整體射孔單元的軸向設置在第一導爆索安裝通道11、第二通孔31、第一通孔41和第二導爆索安裝通道71內，副導爆索能夠穿過設置在中心管4側壁上的第三通孔42連接壓裂藥柱5與所述主導爆索，即主導爆索能夠通過副導爆索引爆壓裂藥柱5。本發明也可採用多套整體射孔單元組成作業管柱，達到最佳的增產效果。如所述多級複合深穿透射孔裝置包括從上向下依次連接的三個所述整體射孔單元，即三個所述整體射孔單元分別位於所述多級複合深穿透射孔裝置的上部、中部和下部，位於上部的所述整體射孔單元的複合射孔器20與位於中部的所述整體射孔單元的上接頭I固定連接，位於中部的所述整體射孔單元的複合射孔器20與位於下部的所述整體射孔單元的上接頭I固定連接。當複合射孔器20的下端設有下接頭30時，位於上部的所述整體射孔單元的複合射孔器20的下接頭30與位於中部的所述整體射孔單元的上接頭I通過螺紋連接，位於中部的所述整體射孔單元的複合射孔器20的下接頭30與位於下部的所述整體射孔單元的上接頭I通過螺紋連接。以上所述，僅為本發明的具體實施例，不能以其限定發明實施的範圍，所以其等同組件的置換，或依本發明專利保護範 圍所作的等同變化與修飾，都應仍屬於本專利涵蓋的範疇。
權利要求
1.一種多級複合深穿透射孔裝置，其特徵在於，所述多級複合深穿透射孔裝置包括至少一個整體射孔單元，所述整體射孔單元的上部為壓裂槍組件(10)，所述整體射孔單元的下部為複合射孔器(20)，壓裂槍組件(10)包括從上向下依次固定連接的筒形的上接頭(I)、筒形的壓裂槍身⑵和筒形的中間接頭(7)，壓裂槍身(2)內套設有中心管(4)，中心管(4)內設有沿軸向貫通的第一通孔(41)，中心管(4)的上端與上接頭(I)固定連接並且第一通孔(41)與上接頭⑴內的第一導爆索安裝通道(11)連通，中心管⑷的下端與中間接頭(7)固定連接並且第一通孔(41)通過設置在中間接頭(7)內的第二導爆索安裝通道(71)與複合射孔器(20)的內部連通，在壓裂槍身(2)和中心管(4)之間形成的環形空腔(21)內設有筒形的壓裂藥柱(5)，壓裂槍身(2)的側壁設有多個洩壓孔(22)，在第一導爆索安裝通道(11)、第一通孔(41)和第二導爆索安裝通道(71)內設有用於點燃複合射孔器(20)和壓裂藥柱(5)的導爆索。
2.根據權利要求1所述的多級複合深穿透射孔裝置，其特徵在於，中心管(4)的上端通過管接頭(3)與上接頭(I)連接，管接頭(3)內設有沿軸向貫通的第二通孔(31)，第二通孔(31)與第一通孔(41)連通，第二通孔(31)與第一導爆索安裝通道(11)連通，第二通孔(31)內設有所述導爆索。
3.根據權利要求2所述的多級複合深穿透射孔裝置，其特徵在於，管接頭(3)的上端密封插接於上接頭(I)的第一導爆索安裝通道(11)內，管接頭(3)的下端密封插接於中心管(4)的第一通孔(41)內。
4.根據權利要求1所述的多級複合深穿透射孔裝置，其特徵在於，洩壓孔(22)為通孔、或臺階通孔、或設有堵蓋的臺階通孔。
5.根據權利 要求1所述的多級複合深穿透射孔裝置，其特徵在於，壓裂藥柱(5)的上端和下端外分別套設有環形的扶正體(6)，扶正體(6)的內徑等於壓裂藥柱(5)的外徑，扶正體(6)的外徑等於壓裂槍身(2)的內徑。
6.根據權利要求1所述的多級複合深穿透射孔裝置，其特徵在於，上接頭(I)內設有連通上接頭(I)的上端和環形空腔(21)的第一洩壓通道(12)，中間接頭(7)內設有連通環形空腔(21)和所述複合射孔器(20)的內部的第二洩壓通道(72)。
7.根據權利要求1所述的多級複合深穿透射孔裝置，其特徵在於，第二導爆索安裝通道(71)內套設有套筒(73)，套筒(73)上下兩端的外壁分別通過軸承(75)與中間接頭(7)的內壁連接，套筒(73)內設有沿軸向貫通的第四通孔(74)，中心管(4)的下端與套筒(73)的上端抵接，中心管(4)內的第一通孔(41)通過設置在套筒(73)內的第四通孔(74)與複合射孔器(20)的內部連通。
8.根據權利要求1所述的多級複合深穿透射孔裝置，其特徵在於，上接頭(I)的下端設置有外螺紋，壓裂槍身(2)的上端設置有內螺紋，壓裂槍身(2)的下端設置有內螺紋，中間接頭(7)的上端設置有外螺紋。
9.根據權利要求2所述的多級複合深穿透射孔裝置，其特徵在於，所述導爆索包括主導爆索和副導爆索，所述主導爆索沿所述整體射孔單元的軸向設置在第一導爆索安裝通道(II)、第二通孔(31)、第一通孔(41)和第二導爆索安裝通道(71)內，副導爆索能夠穿過設置在中心管(4)側壁上的第三通孔(42)連接壓裂藥柱(5)與所述主導爆索。
10.根據權利要求1所述的多級複合深穿透射孔裝置，其特徵在於，所述多級複合深穿透射孔裝置包括從上向下依次連接的三個所述整體射孔單元，位於上部的所述整體射孔單元的複合射孔器(20)與 位於中部的所述整體射孔單元的上接頭(I)固定連接，位於中部的所述整體射孔單元的複合射孔器(20)與位於下部的所述整體射孔單元的上接頭(I)固定連接。
全文摘要
本發明公開一種多級複合深穿透射孔裝置，包括至少一個整體射孔單元，所述整體射孔包括壓裂槍組件(10)和複合射孔器(20)，壓裂槍組件(10)包括從上向下依次固定連接的筒形的上接頭(1)、筒形的壓裂槍身(2)和筒形的中間接頭(7)，壓裂槍身(2)設有壓裂藥柱(5)，壓裂槍身(2)的側壁設有多個洩壓孔(22)。複合射孔器中射孔彈射孔形成孔道的同時，兩級火藥分步激發燃燒，在井筒中產生高溫高壓氣體並直接進入射孔孔道，通過多次做功大幅度延長了壓力作用時間，能夠對較薄的非常規油氣層進行有效的氣體壓裂，從而形成孔縫結合型的深穿透，提高近井地帶的導流能力。
文檔編號E21B43/263GK103225498SQ201310138320
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月19日 優先權日2013年4月19日
發明者劉合, 吳奇, 王峰, 裴曉含, 高揚 申請人:中國石油天然氣股份有限公司