CN113574245B - 一体装载管 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于射孔枪的装载管。装载管能够与聚能射孔弹牢固地接合，同时保持结构完整性并通过注射模制制成。

Description

一体装载管

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年2月9日提交的题为“Integrated Loading Tube”的美国非临时申请号16/271,004的权益，其公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及烃井射孔的领域。更具体地，公开了在射孔枪内装载聚能射孔弹的设备和方法。

背景技术

当钻烃井时，可以将套管放置在井中以给井眼加衬和密封。然后在压力下将水泥向下泵入井中，并迫使其从套管外侧向上，直到井柱也被密封。这种套管过程：(a)确保井被隔离，(b)防止地下流体在不同井区域之间不受控制的迁移，以及(c)提供管道，用于在井中安装生产油管。然而，为了将套管和井眼的内部与地层的内部连接起来以允许烃从地层流到套管的内部，形成穿过套管并进入井眼的孔。这种做法通常被称为套管和地层的射孔。裸眼井也是可能的，即不使用套管而直接对地层进行喷射、压裂或射孔的情况。

为了进行射孔操作，将携带多个聚能射孔弹的装载管插入到中空枪托架中。包含安装有多个聚能射孔弹的装填管的组装枪体被降低到井眼中并与待射孔的地下地层相对定位。起爆信号然后从地面位置通过电缆(wireline)传递到位于枪体中的一个或多个雷管(blasting cap)，从而引起雷管的引爆。引爆的雷管依次将引爆波传递给雷管索，雷管索进一步导致聚能射孔弹引爆。引爆的聚能射孔弹形成高压气体和高速粒子的高能流，射孔油井套管和邻近地层，形成射孔孔道。捕获在地层中的烃和/或其他流体流入孔道，通过在套管中切割的孔口进入套管，并沿着套管向上到达地面进行开采。

在射孔之前，研究目标井以确定最有利的相位角和射孔间距。可基于出砂的可能性、基于存在的重覆盖层压力和/或剪切应力、或基于控制线和/或其他井下设备和工具的位置来选择期望的取向。然后制造装载管，以将聚能射孔弹保持在预定的相位角和间距。

传统装载管由钢管制成，聚能射孔弹固定在钢管中。金属，在装载管中加工出一个切口图案，用于将聚能射孔弹保持在所需的取向。通常，装载管使用塑料护套将聚能射孔弹保持在切割的金属装载管上，这是因为相对较好的冲击保护。然而，塑料护套增加了射孔枪的制造成本。替代地，装载管具有在装载管上切出的金属突片，以便于聚能射孔弹的安装。

加工钢装载管以将聚能射孔弹安装在期望的取向增加了射孔枪的总制造成本。对于复杂性增加的取向尤其如此。

所需要的是一种改进的方法和设备，用于更有效和更低成本地制造装载管。

发明内容

提供本概述是为了介绍将在下面的详细描述中进一步描述的一些概念。然而，在本质上不脱离本公开的教导的情况下，许多修改是可能的。因此，这样的修改旨在包括在权利要求中定义的本公开的范围内。该概述不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在用于帮助限制所要求保护的主题的范围。

本公开的一实施例提供了一种用于射孔枪的装填管，包括：一中空管，用于保持引爆索；和多个固定到中空管的保持结构。在该实施例中，多个保持结构与多个保持结构中的下一个保持结构隔开预定距离和相位角，并且其中每个保持结构适于牢固地接合聚能射孔弹。

本公开的另一个实施例提供了一种用于射孔枪的装载管，包括：第一部分，其具有卡扣配合在一起的上部部件和下部部件，第一部分容纳射孔枪的助推器；至少一个第二部分，其具有卡扣配合在一起的上部部件和下部部件，以形成多个保持聚能射孔弹的空腔；以及卡扣配合在一起的第三部分。

本公开的又一实施例提供了一种射孔枪，包括：中空的枪托架；以及用于装载聚能射孔弹的装载管，该装载管安装在中空的枪托架内；其中装载管由塑料、高密度聚苯乙烯或高密度聚乙烯制成。

附图说明

下文将参照附图描述本公开的某些实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件。需要强调的是，根据行业的标准实践，各种特征不是按比例绘制的。事实上，为了讨论清楚，各种特征的尺寸可以任意增加或减少。然而，应该理解，附图说明了这里描述的各种实施方式，并且不意味着限制这里描述的各种技术的范围，并且：

图1示出了传统中空托架射孔枪托架的横截面；

图2是使用本公开的装载管的射孔枪实施例的示意图；

图3是图2所示射孔枪的实施例的示意图，其中中空枪托架被移除；

图4示出了根据本公开的实施例的装载管的顶部部分的更详细视图；

图5是图4所示的装载管实施例的顶部部分的截面图；

图6是图5所示的装载管的顶部部分的分解图；

图7是根据本公开的防旋转连接的实施例的详细视图；

图8是本公开的装载管的中间部分的实施例的分解图；

图9是本公开的装载管的中间部分的实施例的局部放大视图；

图10是根据本发明的装载管的底部部分和随后的射孔枪之间的连接的局部放大视图；

图11示出了具有骨架装载管的射孔枪托架的另一个实施例；

图12示出了骨架装载管的实施例，该骨架装载管具有与中空管一体形成的多个保持结构；

图13示出了本公开的骨架装载管的另一个实施例；和

图14示出了本公开的骨架装载管的另一个实施例。

具体实施方式

在以下描述中，阐述了许多细节以提供对本公开的一些实施例的理解。应当理解，以下公开提供了许多不同的实施例或示例，用于实现各种实施例的不同特征。为了简化公开，下面描述了部件和布置的具体示例。当然，这些仅仅是示例，并不旨在进行限制。此外，本公开可以在各种示例中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简单明了的目的，其本身并不指示所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。然而，本领域普通技术人员将理解，可以在没有这些细节的情况下实践该系统和/或方法，并且对所描述的实施例的许多变化或修改是可能的。该描述不应被视为限制意义，而仅仅是为了描述实施方式的一般原理。所描述的实施方式的范围应该参照所发布的权利要求来确定。

如本文所用，术语“将...连接”、“连接”、“被连接”、“与...连接”和“把...连接”用于表示“与……直接连接”或“经由一个或多个元件与...连接”；术语“集合”用于表示“一个元件”或“多于一个元件”。此外，术语“将...联接”、“把...联接”、“被联接”、“联接在一起”和“与...联接”用于表示“直接联接在一起”或“经由一个或多个元件联接在一起”。这里使用的术语“向上”和“向下”；“上”和“下”；“顶”和“底”；和指示相对于给定点或元件的相对位置的其他类似术语被用来更清楚地描述一些元件。

在本公开中，除非上下文另有要求，否则在整个说明书和随后的权利要求书中，词语“包括”及其变体，例如“包含”和“含有”应被解释为开放的、包含的意思，即“包括但不限于”。

在本公开中，对“一个实施例”或“一实施例”的引用意味着特定的一个或多个特征、结构或特性可以以任何合适的方式在一个或多个实施方式或一个或多个实施例中组合。

在本公开中，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代物，除非上下文另有明确规定。还应该注意的是，术语“或”通常以其最广泛的意义使用，即表示“和/或”，除非内容另有明确规定。

这里提供的公开的标题和摘要仅仅是为了方便，并不解释实施例的范围或含义。

图1示出了传统中空托架射孔枪托架10的横截面。传统的射孔枪托架10包括装载管12、装配在护套16中的聚能射孔弹14以及连接到装载管12的每一端的两个弹道转移塑料18。中空托架射孔枪托架10由耐压钢管制成，其上形成有多个形状与护套16匹配的切口13，以便接收护套16和聚能射孔弹14。在典型的装载管中，护套16由塑料制成，以将聚能射孔弹14保持和安装在切口13内，或者在一些情况下，从装载管12上切下金属突片，以便于聚能射孔弹14的安装。弹道转移塑料18对于聚能射孔弹14的精确引爆是必不可少的。

图2是使用本公开的装载管110的射孔枪的实施例的示意图，图3是类似的视图，除了为了更好地示出装载管110已经移除了枪托架100。下面的讨论是参考图2和3进行的。

本公开的射孔枪包括枪托架100，枪托架100具有容纳在其中的装载管110。枪托架100的两侧各有一适配器112。沿着装载管110形成多个保持结构104’。应该注意的是，这些保持结构104’的位置根据预定的相位角和间距来布置，以便实现预期的射孔取向。装载管110包括中空芯，该中空芯适合于一体弹道传输，用于更精确地引爆安装在保持结构104’内的聚能射孔弹。

在本公开的所示实施例中，装载管110被分成三个部分，即底部部分114、中间部分116和顶部部分118。在本公开的实施例中，装载管110的长度可以通过增加一个或多个中间部分116来调节。例如，如果每个中间部分116的长度是一个英尺(1英尺)，那么将需要二十(20)个中间部分116来制造二十英尺(20英尺)的装载管110。

现在参考图4，图4示出了装载管110的顶部部分118的细节。图4中示出了中间部分116的一部分，以示出顶部部分118和中间部分116之间的关系和连接。

为了便于制造，顶部部分118进一步分成上部部件120和下部部件122，它们一起形成完整的管状顶部部分118。在本公开的实施例中，上部部件120和下部部件122由塑料、高密度聚苯乙烯或能够以多种方式制造的任何其他等效材料制成，具有高数量和低处理时间，例如注射模制或3D打印。

上部部件120可以通过例如卡扣结构124牢固地联接到下部部件122。然而，应该理解的是，也可以使用其他类型的固定联接件，例如紧固件或夹子，并且仍然在本公开的范围内。

提供销128以保持键簧126在上部部件120上的取向和对准。装载管110的顶部部分118上的键簧126将位于枪托架100的键槽中，以便将装载管110与托架100对准。

图5是图4所示装载管110的顶部部分118的实施例的截面图。从图5中可以看出，助推器132连接到装载管110的上部部件120和下部部件122之间形成的中空内的引爆索134。从一个射孔枪到另一个射孔枪的弹道传递将通过引爆索134传递，引爆索134牢固地容纳在顶部部分118的中空芯129内。如所示，装载管110的顶部部分118被设计成使得助推器132固定就位，同时保持助推器与助推器之间的间隙，这是成功的弹道转移所需要的。

图6是示出装载管110的顶部部分118的部件连接方式的分解图。图6中还示出了用于安装在保持结构104’内的聚能射孔弹104。

在顶部部分118和中间部分116之间设置有防旋转连接件130(在图7的详细视图中示出)。例如，顶部部分118的上部部件120和下部部件122可以各自具有接收结构121、123，当结合在一起时，接收结构121、123将与中间部分116的凸缘131紧密接合。该连接被设计成使得可以防止顶部部分118和中间部分116之间的旋转。这种防旋转特征对于保持各个聚能射孔弹104的每个保持结构104’的相位角是重要的。当使用一个以上的中间部分116来延伸装载管110的长度时，这尤其重要。

图8和图9示出了本公开的中间部分116的实施例。图8是中间部分116的分解图，图9是中间部分116的局部放大图。如同顶部部分一样，为了便于制造，中间部分116被分成上部部件138和下部部件140。在本公开的实施例中，上部部件138和下部部件140由塑料、高密度聚苯乙烯或能够以多种方式制造的任何其他等效材料制成，具有高数量和低处理时间，例如注射模制或3D打印。

在所示的实施例中，上部部件138和下部部件140可以通过已知的机械结构例如卡扣配合牢固地连接在一起，以形成具有多个空腔的管状结构，这些空腔用作聚能射孔弹的保持结构104’。保持结构104’用一个或多个卡扣结构144将聚能射孔弹固定就位。类似于顶部部分118，这些保持结构104’根据预定的相位角和距离设置在中间部分116上。

如图9所示，中间部分116具有一个或多个引导特征142，其被设置成引导引爆索134。引导特征142确保引爆索134保持与装载管110上承载的每个聚能射孔弹接触。

中间部分116和底部部分114之间的防旋转连接件141，类似于顶部部分118和中间部分116之间的防旋转连接件，也可以被提供以防止任何旋转。

图10示出了底部部分114和下一个射孔枪(未示出)之间的连接的局部放大视图。如图10所示，键簧146设置在托架的键槽中，以将装载管110与射孔枪托架100对准。同样，提供销148来保持键簧146的位置。也可以提供类似的防旋转机构。

在上述实施例中，装载管110及其各种部件由可模制的材料制成，例如塑料、高密度聚苯乙烯或等效材料。得到的装载管110可以低成本制造，并且部件容易组装。另外，空腔或保持结构104’通过组装形成，并且具有类似的轮廓以匹配聚能射孔弹104的形状。通过组合装载管110和聚能射孔弹护套，制造成本进一步降低。装载管110的顶部部分118和底部部分114中的弹道转移特征的一体消除了需要单独部件将助推器固定就位以进行弹道转移。

图11示出了本公开的装载管的另一个实施例。在该实施例中，安装在中空枪托架100内的装载管是具有多个聚能射孔弹104的骨架装载管150。在所示的实施例中，枪托架100的壁100a可以具有与聚能射孔弹104对准的一个或多个扇贝形部。但是应当理解，没有扇贝形部的枪托架100也可以与本发明的骨架装载管150的实施例一起使用。

图12示出了本公开的骨架装载管150的实施例的更详细视图，该骨架装载管150具有与中空管154一体形成的多个保持结构152，该中空管154允许引爆索(未示出)接触每个聚能射孔弹104，以将弹道冲击传递给它们。保持结构152或空腔具有与待安装在其中的聚能射孔弹104相匹配的轮廓。每个保持结构152的取向根据聚能射孔弹104的优选相位角预先确定。每个保持结构152可以具有一个或多个锁定突片156，使得一旦聚能射孔弹104被插入，锁定突片156将聚能射孔弹104以正确的取向固定到骨架装载管150。

图13示出了本公开的骨架装载管150的另一个实施例。如图13所示，该实施例中的骨架装载管150包括与中空管154一体形成的保持结构152，其允许引爆索从中穿过。该实施例还包括塑料夹子158。

在该实施例中，每个保持结构152的尺寸和形状适于接收聚能射孔弹104。一旦就位，保持结构152的突起155与塑料夹子158接合或被塑料夹子158接合，以将聚能射孔弹104锁定在保持结构内的适当位置。在该实施例中，示出了三个塑料夹子158。然而，在其他实施例中，取决于聚能射孔弹的尺寸和形状，任意数量的塑料夹子158可以使用，并且保持在本公开的范围内。

图14示出了本公开的骨架装载管150的另一个实施例。如图14所示，骨架装载管150由两部分组成：安装在中空管154上的多个护套162。在护套162的底部部分设置有卡扣机构，使得当护套162插入形成在中空管154上的切口160中时，护套162可以保持在适当的位置。类似于先前的实施例，中空管154中的切口160使得聚能射孔弹104能够适当定相。

每个护套162还包括固定机构(例如突片166)，以在聚能射孔弹104插入护套162时固定聚能射孔弹104。引爆索将穿过中空管154以接触每个聚能射孔弹104，以便将弹道冲击传递到每个聚能射孔弹104。

在本公开的骨架装载管150的实施例中，装载管150可以通过模制诸如塑料、高密度聚苯乙烯或任何其他等效材料的材料来形成。骨架装载管150可以通过例如注射模制或3D打印的方法形成。在其他实施例中，根据所使用的材料，铸造也可以是制造部件的一种选择。

尽管上面已经详细描述了本公开的几个实施例，但是本领域普通技术人员将容易理解，在本质上不脱离本公开的教导的情况下，许多修改是可能的。因此，这样的修改旨在包括在权利要求中定义的本公开的范围内。本发明的范围应该仅由所附权利要求的语言来确定。权利要求中的术语“包括”意在表示“至少包括”，使得权利要求中列举的元件是开放的组。除非特别排除，否则术语“一”、“一个”和其他单数术语旨在包括其复数形式。在权利要求中，装置加功能语句旨在覆盖在此描述的执行所述功能的结构，并且不仅是结构等同物，而且是等同结构。申请人的明确意图是不援引35U.S.C.§112第6段对本申请中的任何权利要求进行任何限制，除非权利要求中明确使用词语“用于...的装置”以及相关功能。

Claims (20)

1.一种用于射孔枪的装载管，包括：

保持引爆索的中空管，该中空管包括至少两个部分，第一部分具有两个部件，每个部件具有接收结构，该两个部件装配在一起，使得该接收结构与第二部分接合，从而防止该至少两个部分之间的旋转；和

多个固定到中空管的保持结构；

其中所述多个保持结构中的每一个与所述多个保持结构中的下一个保持结构隔开预定距离和相位角；和

其中多个保持结构中的每一个适于牢固地接合聚能射孔弹。

2.根据权利要求1所述的装载管，其中，所述装载管由可模制材料制成。

3.根据权利要求1所述的装载管，其中，所述装载管由塑料、高密度聚苯乙烯或高密度聚乙烯制成。

4.根据权利要求1所述的装载管，其中，所述装载管通过注射模制制成。

5.根据权利要求1所述的装载管，其中，所述装载管通过3D打印制成。

6.根据权利要求1所述的装载管，其中，所述中空管和所述多个保持结构彼此成一体。

7.根据权利要求1所述的装载管，其中，所述多个保持结构包括锁定突片，以接合聚能射孔弹。

8.根据权利要求1所述的装载管，其中，所述多个保持结构还包括塑料夹子，以接合聚能射孔弹。

9.根据权利要求1所述的装载管，其中，所述中空管具有一个或多个切口部分，用于接收所述多个保持结构。

10.一种用于射孔枪的装载管，包括：

第一部分，该第一部分具有卡扣配合在一起的上部部件和下部部件，该第一部分容纳射孔枪的助推器；

至少一个第二部分，该至少一个第二部分具有卡扣配合在一起的上部部件和下部部件，以形成多个保持聚能射孔弹的空腔，当第一部分的上部部件和下部部件卡扣配合在一起时，至少一个第二部分连接到第一部分；和

第三部分，当第二部分的上部部件和下部部件卡扣配合在一起时第三部分连接到至少一个第二部分。

11.根据权利要求10所述的装载管，其中，第一部分、至少一个第二部分、和第三部分由可模制材料制成。

12.根据权利要求10所述的装载管，其中，第一部分、至少一个第二部分、和第三部分由塑料、高密度聚苯乙烯或高密度聚乙烯制成。

13.根据权利要求10所述的装载管，其中，第一部分、至少一个第二部分、和第三部分通过注射模制制成。

14.根据权利要求10所述的装载管，其中，第一部分、至少一个第二部分、和第三部分通过3D打印制成。

15.根据权利要求10所述的装载管，其中，所述空腔与多个保持结构中的下一个保持结构间隔开预定距离和相位角。

16.根据权利要求10所述的装载管，还包括防旋转连接件，该防旋转连接件在第一部分和至少一个第二部分之间，以保持所述空腔的取向。

17.一种射孔枪，包括：

中空的枪托架；和

用于承载聚能射孔弹的装载管，该装载管安装在中空的枪托架内并且包括至少两个部分，第一部分具有两个部件，每个部件具有接收结构，该两个部件装配在一起，使得该接收结构与第二部分的凸缘接合；

其中装载管由塑料、高密度聚苯乙烯或高密度聚乙烯制成。

18.根据权利要求17所述的射孔枪，其中，所述装载管通过注射模制制成。

19.根据权利要求17所述的射孔枪，其中，所述装载管通过3D打印制成。

20.根据权利要求17所述的射孔枪，其中，所述装载管包括上部部分、至少一个中间部分、和底部部分。