CN110431283A - 具有新型装药管组件的射孔枪 - Google Patents
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Abstract
一种与射孔枪一起使用的装置包括装药管和至少一个端板。装药管具有圆柱形壁、第一端部、靠近第一端部形成的上部开口、以及靠近第一端部形成的下部开口。至少一个端板具有中心插入件，该中心插入件具有从第二部段突出的第一部段。第一部段位于第一端部的上部开口中，以及第二部段位于第一端部的下部开口中。
Description
技术领域
本公开涉及用于对地下地层进行射孔的设备和方法。
背景技术
由与地层中的一个或多个碳氢化合物储层相交的套管井筒生产碳氢化合物(诸如石油和天然气)。这些碳氢化合物通过套管井筒中的穿孔流入井筒。通常使用装载有聚能射孔弹的射孔枪进行穿孔。将射孔枪放低进入井筒中在电力线、钢丝绳、管道、挠性管或其它传送设备上，直到它与碳氢化合物产生地层相邻。此后，表面信号致动与射孔枪相关联的引爆头，然后该引爆头引爆聚能射孔弹。由聚能射孔弹爆炸形成的射弹或射流穿过套管，从而允许地层流体流过射孔并进入生产管柱。
传统上，通过将引爆索固定到沿着装药管组件设置的一个或多个聚能射孔弹来组装射孔枪。现有技术的装药管组件使用螺纹连接或塑性可变形构件以将端板固定到装药管上。制造和组装此种布置可能是昂贵的和耗时的。
因此，需要一种制造和组装耗时更少的设备。本公开解决了现有技术的这些和其它需求。
发明内容
在一些方面，本公开提供了一种与射孔枪一起使用的装置。射孔枪可以具有管状载体、装药管和端板。装药管设置在载体中。装药管具有壁、下部端部、靠近下部端部形成的上部开口、以及靠近下部端部形成的下部开口。端板将装药管与载体接合。端板具有中心插入件，中心插入件由从下部段突出的上部段形成，其中上部段位于下部端部的上部开口中，以及第二部段位于下部端部的下部开口中。
在一些方面，本公开提供了一种在井筒中使用射孔枪的方法。射孔枪具有管状载体、装药管和端板。该方法包括射孔枪形成穿孔并将射孔枪传送到井筒中的步骤。可以通过至少将端板与装药管横向接合来实现上述形成。
应当理解，已经相当广泛地概述了本发明的某些特征的示例，以便可以更好地理解随后的其详细描述，并且以便可以理解对本领域的贡献。当然，本发明的其它特征将在下文中描述，并且其在某些情况下将形成其所附权利要求的主题。
附图说明
为了详细理解本发明，应结合附图参考优选实施例的以下详细描述，其中相同的元件已给出相同的标号，并且其中：
图1示意性地示出了根据本公开的一个实施例的射孔枪的侧剖视图；
图2示意性地示出了根据本公开的一个实施例的装药管组件的等距分解图；
图3示意性地示出了图2实施例的等距组装图；
图4示意性地示出了图2实施例的侧剖视图。
具体实施方式
本公开涉及便于组装和增强井眼射孔工具的可靠性的设备和方法。本公开具有不同形式的实施例。在附图中示出并在本文中将详细描述本公开的具体实施例，其中应理解：本公开被认为是本发明原理的示例，并且不旨在将本公开限制于本文说明和描述的内容。
现在参考图1，示出了根据本公开的射孔枪100的一个实施例的截面。为了便于讨论，已经省略了诸如聚能射孔弹和引爆索等设备。射孔枪100可以包括管状载体102，该管状载体的形状设计成接收装药管组件104。例如，装药管组件104可以以伸缩方式定位在载体102内。在一种布置中，装药管组件104包括装药管108、上部端板110和下部端板112。端板110、112可以用于使装药管108相对于载体102对准。该对准可以是相对周向和/或轴向对准。端板110、112还可用于在装药管108和载体102之间保持预定的环形间隙。为了便于组装，装药管108的端部具有开口，该开口接收形成在端板110、112上的接合构件，如下面更详细描述的。
参考图2，示出了装药管108和端板110、112。装药管108可以是具有上部端部114和下部端部116的管状构件。每个端部114、116分别包括穿过装药管108的壁109的上部开口118、120和下部开口122、124。开口118、120和122、124可以定位成比装药管108的中点更靠近端部114、116。
上部端板110可以成形为盘形或圆形板，并且由诸如钢的合适材料形成。在所例示的实施例中，上部端板110具有中心插入件130，该中心插入件由相对的翼部132包围。空间134将插入件130和翼部132分开。中心插入件130可以是具有由侧面和边缘限定的周缘的压板构件，以便执行所选择的功能。中心插入件130可以具有从下部段138突出的上部段136。上部段136的尺寸设计成紧密地接收在上部端部114的开口120中。下部段138的尺寸设计成紧密地接收在上部端部114的开口118中。在这种布置中，部段136和138具有不同的宽度，但是在其它布置中，它们可以具有相同的宽度。翼部132部分地围绕装药管108的外表面延伸，并且包括径向向内突出的一个或多个突出部140。每个突出部140位于形成在上部端部114处的互补中间开口142内。
在一些实施例中，翼部132可以充分地弹性变形，以便在上部端板110与上部端部114连接时径向向外弯曲，然后收缩以允许每个突出部140位于相邻开口142内。因此，翼部132的柔性产生将上部端板110固定到上部端部114的夹持力。虽然可能发生最小量或标称量的塑性变形，但主要或大多是提供夹持力的弹性变形。
下部端板112还可以成形为盘形或圆形板，并且由合适的金属(诸如钢)或非金属(诸如塑料)形成。在所例示的实施例中，下部端板112具有中心插入件160，该中心插入件由相对的翼部162包围。空间164将插入件160和翼部162分开。中心插入件160可以具有从下部段168突出的上部段166。中心插入件160可以是具有由侧面和边缘限定的周缘的压板构件，以便执行所选择的功能。上部段166的尺寸设计成紧密地接收在下部端部116的开口124中。下部段168的尺寸设计成紧密地接收在下部端部116的开口122中。在这种布置中，部段166和168具有不同的宽度，但是在其它布置中，它们可以具有相同的宽度。翼部162部分地围绕装药管108的外表面延伸，并且包括在终端173处或附近的一个或多个突出部170。每个突出部170位于形成在下部端部116处的互补中间开口172内。如前所述，翼部162可以充分地弹性变形，以便在上部端板110与下部端部116连接时扩张，然后收缩以允许每个突出部170位于相邻开口172内。
应注意，第一板110和第二板112可以形成为一体；例如，由一个固体主体形成。
第一端板110和下部端板112可以包括允许每个端板具有不同行为或功能的变型。例如，上部端板110的翼部132可以比下部端板112的翼部162径向更薄。因此，翼部132可以比翼部162更容易径向弯曲。相对较厚的翼部162使下部端板112成为更刚性的结构。端板110的更大挠曲允许翼部132施加足以将端板110固定到装药管108的夹持力。下部端板112的更大刚度允许下部端板112用作装药管组件104的定向结构。
参考图1和图2，在一个实施例中，下部端板104可以包括形成在第二部段166上的键180。键180可以是沿着键槽(未示出)滑动的突起，键槽沿着载体102的内表面形成。在一些枪布置中，载体102可以包括扇形凹口181，其是减小的壁部分。此种枪布置的每个聚能射孔弹都瞄准扇形凹口181。通过减小由聚能射孔弹形成的射孔射流必须通过的金属厚度，增强了射孔射流的有效性。键180和互补键槽布置可以用于使装药管组件104与载体102的扇形凹口适当地对准。
参考图1和图3，在一些实施例中，可以使用连接机构来将装药管104固定到载体102。在一个非限制性实施例中，固定构件190可以形成为环形C形主体，其包括第一连接器192和第二连接器194。第一连接器192和第二连接器194可以形成为钩、指状物、突片或其它合适的突出部。
参考图2和图3所示，下部端板112可以包括用于接收第一连接器192的沟槽196，并且端板112的顶部段166可以包括用于接收第二连接器194的狭槽198。第一连接器192和第二连接器194可以分别与沟槽196和狭槽198互补地形成。应该注意，狭槽196和沟槽198仅是可用于与固定构件190物理接合的开口、凹部、腔和其它结构构造的非限制性示例。如图3所示，第一连接器192嵌套在狭槽196内，第二连接器194嵌套在沟槽198内。
参考图4，第一连接器192具有柔性端部193，该柔性端部当松弛时径向延伸超过下部端板112的直径。柔性端部193可以是可径向向外弯曲并径向向内压缩的突片、线圈、杆或其它主体或构件。在松弛状态下，柔性端部193搁置在形成于载体102的内表面212上的沟槽210内。在组装期间，柔性端部193在接触形成在孔开口216附近的肩部214时从松弛状态压缩到压缩状态。柔性端部193在到达沟槽210时，向外弯曲到沟槽210中，该沟槽然后将装药管组件104固定到载体102。
在一些实施例中，第一端板110和下部端板112可以结合防止第一端板110和下部端板112在组装期间不慎被切换的结构差异。例如，上部端板110的中心插入件130可以包括凹部131(图2)，其中杆121(图3)位于该凹部中。杆121可以是将开口120分成两个部分的桥接构件。因为下部端板112的中心插入件160不具有凹部，所以下部端板112不能完全连接到上部端部114。应该理解，替代于或附加于凹部131和杆121，还可以使用结构几何形状的其它变型。
此外，本公开的一些实施例可以仅使用一个端板。例如，参考图4，可以去除上部端板110并用间隔件218代替。间隔件218可以是环、套环、套管、或支撑和定中装药管108的上部端部11的其它间隔构件。在一些变型中，间隔件218可以与载体102一体地形成。
参考图2，应该理解，端板110,112还可以包括其它特征，诸如孔210和212，以用于接收引爆索保持器(未示出)和/或容纳诸如轴承、套筒、电连接件等的设备。同样，装药管108可以包括用于接收聚能射孔弹(未示出)的开口214。
现在参考图1至图3，将描述装药管组件104的组装。与通过在平行于装药管的纵向轴线的方向上移动端板而附接端板的传统装药管组件不同，通过沿垂直于装药管108的纵向轴线113的方向插入端板110、112来安装端板110、112。端板110通过孔118和120横向插入，并且端板112通过孔122和124横向插入。当完全插入时，翼部132的突出部140与相邻的开口142接合，并且翼部162的突起170与相邻的开口172接合。接下来，通过将第一连接器192插入狭槽196中、并将第二连接器194插入沟槽198中，来附接固定构件190。此时，装药管108的壁109的一部分分别牢固地安放在第一端板110和下部端板112的空间134和164中。此后，可以将装药管组件104插入载体102中。如上所述，柔性端部193向外弯曲到沟槽210中，该沟槽然后将装药管组件104固定到载体102。
应当理解，本公开的装药管组件具有优于现有技术的若干优点。首先，装药管和端板是无螺纹的。无螺纹意味着没有用于将装药管与端板连接的螺纹连接。此外，装药管和端板仅使用弹性接合。弹性接合意味着构成端板和装药管的材料仅在其弹性范围内变形。为了形成连接的主要装置，装药管或端板没有塑性变形特征。
还应注意，本公开的实施例在没有端板110、112朝向装药管108轴向移动的情况下进行组装。事实上，当将端板110、112与装药管108组装时，组件使用侧向或横向移动。
本公开的教导可以与位于所关注的地下地层上方的井构造和/或碳氢化合物生产设施处的射孔枪系统结合使用。该设施可以是适于钻井、完井或维修井筒的陆基或海上钻机。该设施可以包括已知的设备和结构，诸如地表平台、井口和套管。悬挂在井筒内的工作管柱用于将工具输入和输出井筒。工作管柱可以包括由挠性管注入器注入的挠性管。其它工作管柱可以包括管道、钻杆、钢丝绳、平直管线或任何其它已知的传送装置。工作管柱可以包括遥测线、或建立从表面到连接至工作管柱端部的工具的单向或双向遥测通信的其他信号/电力传输介质。合适的遥测系统可以是已知的类型，如泥浆脉冲、电信号、声学或其它合适的系统。表面控制单元(例如，电源和/或发射面板可以用于监视和/或操作连接到工作管柱的工具。
在表面处，可以如上所述组装射孔枪。此后，射孔枪联接到工作管柱的端部。示例性枪系列包括一个或多个枪或枪组，每个枪或枪组均包括射孔聚能射孔弹。射孔枪被传送到井筒中并根据需要定位，然后发射。
出于说明和解释的目的，前面的描述针对本发明的特定实施例。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对上述实施例进行许多修改和改变。例如，虽然对于每个端板示出了两个翼部，但是其它实施例可以仅使用一个翼部或三个或更多个翼部。另外，仅为了方便使用诸如“上部”、“下部”和“中间”的术语而不旨在要求任何特定的定向或位置关系。旨在将以下权利要求解释为包含所有此类修改和变化。
Claims (9)
1.一种与具有管状载体(102)的射孔枪一起使用的装置，所述装置的特征在于：
-设置在所述载体(102)中的装药管(108)，所述装药管(108)具有壁(109)、下部端部(116)、靠近所述下部端部(116)形成的上部开口(124)、以及靠近所述下部端部(116)形成的下部开口(122)；以及
-将所述装药管(108)和所述载体(102)接合的端板(112)，所述端板(112)具有中心插入件(160)，所述中心插入件由从下部段(168)突出的上部段(166)形成，其中，所述上部段(166)位于所述下部端部(116)的上部开口(124)中，并且所述第二部段(166)位于所述下部端部(116)的下部开口(122)中。
2.根据权利要求1所述的射孔枪，其中，所述端板(112)包括将至少一个翼部(162)与所述中心插入件(160)分隔开的空间(164)，其中，所述壁(109)的至少一部分位于所述空间(164)中，并且其中，所述至少一个翼部(162)包括位于形成在所述下部端部(116)中的中间开口(172)中的突出部(170)。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征还在于，所述装药管(108)具有上部端部(114)、靠近所述上部端部(114)形成的上部开口(120)、以及靠近所述上部端部(114)形成的下部开口(118)；以及其特征还在于：
-具有中心插入件(130)的上部端板(110)，所述上部端板的中心插入件具有从下部段(138)突出的上部段(136)，其中，所述上部端板的中心插入件的上部段(136)位于所述上部端部(114)的上部开口(120)中，以及所述上部端板的中心插入件的下部段(138)位于所述上部端部(114)的下部开口(118)中。
4.根据权利要求3所述的射孔枪，其特征还在于，所述上部端板(110)包括将至少一个翼部(134)与所述上部端板的中心插入件(30)分隔开的空间(134)，其中，所述壁(109)的至少一部分位于所述上部端板的空间(134)中，并且其中，所述上部端板的所述至少一个翼部(134)包括位于形成在所述上部端部(114)中的中间开口(109)中的突出部(140)。
5.根据权利要求3所述的射孔枪，其特征还在于，上部端部的上部开口包括将所述上部端部的上部开口(120)分开的杆(121)，并且所述上部端板的上部段(136)具有沟槽(210)，其中，所述杆(121)位于所述沟槽中。
6.根据权利要求3所述的射孔枪，其特征还在于，所述端板(112)的所述至少一个翼部(162)比所述上部端板(110)的所述至少一个翼部(134)径向更薄。
7.根据权利要求1所述的射孔枪，其特征还在于，所述装药管(108)和所述上部端板和所述端板(110、112)是无螺纹的。
8.根据权利要求1所述的射孔枪，其特征还在于，所述装药管(108)和所述上部端板和所述端板(110、112)仅弹性接合。
9.一种在井筒中使用射孔枪的方法，所述射孔枪具有管状载体(102)、装药管(108)和端板(112)，所述方法的特征在于：
至少通过使所述端板(112)与所述装药管(108)横向接合来形成所述射孔枪，其中：
-所述装药管(108)设置在所述载体(102)中，所述装药管(108)具有壁(109)、下部端部(116)、靠近所述下部端部(116)形成的上部开口(124)、以及靠近所述下部端部(116)形成的下部开口(122)，以及
-所述端板(112)在接合之后使所述装药管(108)相对于所述载体(102)定向，所述端板(112)具有中心插入件(160)，所述中心插入件由从下部段(168)突出的上部段(166)形成，其中，所述上部段(166)位于所述下部端部(116)的上部开口(124)中，以及所述第二部段(166)位于所述下部端部(116)的下部开口(122)中；以及
将所述射孔枪传送到所述井筒中。
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