CN114753809A - 页岩储层高压自定向分簇射孔器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种页岩储层高压自定向分簇射孔器，包括射孔枪和中间接头，中间接头可拆卸连接于相邻的射孔枪之间，中间接头包括中间接头本体、双向高压密封塞、两个第一弹簧、两个第一电触头和两个第二电触头，射孔枪包括枪身、弹架、弹架偏心配重、若干个射孔弹、导爆索、雷管、点火选发模块和两个电触针。本发明通过在中间接头本体内部设置双向高压密封塞，实现中间接头双向高压密封，同时，设置于中间接头本体两端的第一电触头通过第一弹簧与双向高压密封塞两端的第二电触头电连通，不仅实现相邻射孔枪之间可靠的电连接，而且通过双向高压密封塞和第一弹簧的共同作用能够有效隔绝射孔枪爆炸产生的高压，避免影响相邻射孔枪。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发技术领域，更具体地说是涉及一种页岩储层高压自定向分簇射孔器。
背景技术
油气田钻井、固井以后，需要进行射孔技术，作用是打开井下封闭油气层的套管、水泥环深入至油气层，建立起井筒与油气层间连通的通道，让流体流入井筒套管内。薄油层和裂缝性油藏，多采用大斜度井、丛式井、水平井等特殊结构井，特别是页岩油、煤层气、特低渗透致密油气等，需要精准定向射孔和水力压裂才能获得产能。目前，由于页岩油储层较多为水平，储层分散且分布范围大，为了节省成本，需要将针对一口井所有储层的多簇射孔枪串一次下入井下，然后再实施分簇射孔，分别引爆对应储层的射孔枪。分簇射孔是配套分段压裂射孔完井的重要工艺，采用复合桥塞对油气井目的层分段，每段分成若干簇，电缆输送或泵压输送，一次下井将射孔枪串和复合桥塞输送至目的层位，逐一完成桥塞坐封和多簇射孔作业。然而，在实际生产中，井下有限空间情况下，温度高，爆炸压力超过140MPa，在实现各级点火控制的同时，要保证电绝缘、可靠的电连接、隔离爆破高压通常很困难。
因此，如何提供一种不仅能够保证相邻射孔枪之间可靠的电连接，而且能够隔离爆破高压的页岩储层高压自定向分簇射孔器是本领域亟需解决的技术问题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种页岩储层高压自定向分簇射孔器，目的就是为了解决上述之不足。
为解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：
一种页岩储层高压自定向分簇射孔器，包括：射孔枪和中间接头；所述中间接头可拆卸连接于相邻两个所述射孔枪之间；所述中间接头包括中间接头本体、双向高压密封塞、两个第一弹簧、两个第一电触头和两个第二电触头；所述双向高压密封塞设置于所述中间接头本体的内腔中部，且其与所述中间接头本体同轴设置；两个所述第一电触头设置于所述中间接头本体的内腔两端；两个所述第二电触头设置于所述双向高压密封塞的两端；位于所述双向高压密封塞同一侧的所述第一电触头和所述第二电触头之间均设置一所述第一弹簧。
此技术方案的有益效果是：通过在中间接头本体内部设置双向高压密封塞，实现中间接头双向高压密封，同时，设置于中间接头本体两端的第一电触头通过第一弹簧与双向高压密封塞两端的第二电触头电连通，不仅实现相邻射孔枪之间可靠的电连接，而且通过双向高压密封塞和第一弹簧的共同作用能够有效隔绝射孔枪爆炸产生的高压，避免影响相邻射孔枪。
优选地，所述双向高压密封塞和所述中间接头本体之间设置有密封套。
优选地，所述密封套的两端均设置有一用于固定所述密封套的夹紧套；所述夹紧套可拆卸连接于所述中间接头本体内腔中；所述密封套的两端分别与相邻的所述夹紧套的一端相抵触。
优选地，所述双向高压密封塞包括外壳体、绝缘件、导电件和若干个O型密封圈；所述外壳体设置于所述密封套内腔中；若干个所述O型密封圈设置于所述外壳体的外壁上；所述导电件与所述外壳体同轴设置，并通过所述绝缘件固定连接于所述外壳体的内部；所述导电件的两端分别与一所述第二电触头连接。
此技术方案的有益效果是：通过在外壳体外壁上设置密封O型密封圈，进一步提高双向高压密封塞的密封效果，同时通过在外壳体和导电件之间设置绝缘件，防止外壳体与导电件之间通电，进一步提高了双向高压密封塞的导电性，从而提高整个中间接头实现电连接的可靠性。
优选地，所述绝缘件呈两头粗中间细的形状。
此技术方案的有益效果是：通过将绝缘件设置为两头粗中间细的形状，能够提高双向高压密封塞的承压能力。
优选地，所述射孔枪包括枪身、弹架、弹架偏心配重、若干个射孔弹、导爆索、雷管、点火选发模块和两个电触针；所述弹架可转动连接于所述枪身内腔中，且其与所述枪身同轴设置；所述雷管和点火选发模块设置于所述弹架内腔的同一端；所述弹架偏心配重设置于所述弹架内腔的壁体上；若干个所述射孔弹均布于所述弹架上的预留弹孔内，并通过所述导爆索与所述雷管串联在一起；两个所述电触针分别固定连接于弹架的两端；且其与相邻的所述中间接头上的所述第一电触头电连接；所述雷管和两个所述电触针均与所述点火选发模块电连接。
此技术方案的有益效果是：通过在弹架两端设置电触针，能够实现与中间接头的电连接，从而使相邻射孔枪之间保持电连通，同时通过将雷管和选发模块设置在弹架内，不仅实现了相邻射孔枪之间的电连通和分级点火，而且使得整个射孔枪结构更加紧凑，并且可以灵活设置枪身长短，有利于薄油层和裂缝性油藏的射孔开采。
优选地，所述弹架偏心配重与所述弹架为一体成型。
此技术方案的有益效果是：通过将弹架偏心配重与弹架设置为一体成型结构，不仅可以有效利用弹架内的空间，最大程度地提高弹架偏心配重的重量，而且使弹架偏心配重的重量分布更远离弹架的轴心，提高重力定向的可靠性，同时，由于弹架偏心配重与弹架一体式结构，能够一次铸造成型，整体结构更加紧凑，弹架的整体强度也得到提高，生产加工及装配也更加方便快捷，能够有效节省成本。
优选地，所述弹架两端均固定连接有端盖；每个所述端盖的另一端设置有轴承；相应的，所述枪身上设置有与所述轴承相适配的轴承座。
优选地，所述轴承与所述端盖之间的配合间隙为3～5mm。
上述技术方案的有益效果是：通过将轴承与端盖设置为间隙配合，并将配合间隙设置为3～5mm，能够保证在正常的加工和装配累计误差下，不影响轴承的自由旋转，从而消除制造和装配误差造成部件之间不同轴引起的轴承卡转问题。
优选地，所述端盖的预留孔内设置有绝缘套；所述绝缘套内部设置有第二弹簧；所述电触针设置于所述绝缘套的内部，并与所述第二弹簧抵触。
优选地，所述枪身的壁厚为9～10mm。
此技术方案的有益效果是：通过采用厚壁枪身能够有效减小枪身胀径。
优选地，所述枪身的外壁上设置有若干个周向环槽；所述周向环槽与所述射孔弹一一对应设置。
优选地，所述周向环槽的深度为1～2mm，直径为12～20mm。
上述技术方案的有益效果是：不仅可以有效避免射孔弹在枪身上穿出造成翻边过高的问题，而且消除了厚壁枪身对射孔穿深的影响。
优选地，所述第二弹簧与所述绝缘套之间设置有铝管。
此技术方案的有益效果是：能够减小第二弹簧的运动摩擦阻力，防止第二弹簧卡滞，极大地提高了相邻射孔枪之间电连接的可靠性，避免射孔器出现断爆问题。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
（1）本发明通过在中间接头本体内部设置双向高压密封塞，实现中间接头双向高压密封，同时，设置于中间接头本体两端的第一电触头通过第一弹簧与双向高压密封塞两端的第二电触头电连通，不仅实现相邻射孔枪之间可靠的电连接，而且通过双向高压密封塞和第一弹簧的共同作用能够有效隔绝射孔枪爆炸产生的高压，避免影响相邻射孔枪。
（2）本发明通过在弹架两端设置电触针，能够实现与中间接头的电连接，从而使相邻射孔枪之间保持电连接，同时通过将雷管和选发模块设置在弹架内，不仅实现了相邻射孔枪之间的电连接和分级点火，而且使得整个射孔枪结构更加紧凑，并且可以灵活设置枪身长短，有利于薄油层和裂缝性油藏的射孔开采。
（3）本发明通过将弹架偏心配重与弹架设置为一体成型结构，不仅可以有效利用弹架内的空间，最大程度地提高弹架偏心配重的重量，而且使弹架偏心配重的重量分布更远离弹架的轴心，提高重力定向的可靠性，同时，由于弹架偏心配重与弹架一体式结构，能够一次铸造成型，整体结构更加紧凑，弹架的整体强度也得到提高，生产加工及装配也更加方便快捷，能够有效节省成本。
（4）本发明通过采用厚壁枪身能够有效减小枪身胀径，同时，通过在枪身外壁上设置轴向环槽，不仅可以有效避免射孔弹在枪身上穿出造成翻边过高的问题，而且消除了厚壁枪身对射孔穿深的影响。
附图说明
图1为本发明的射孔枪的轴测图；
图2为本发明的射孔枪的剖视图；
图3为本发明的弹架的轴测图；
图4为本发明的弹架的剖视图；
图5为本发明的中间接头的结构示意图；
图6为本发明的双向高压密封塞的结构示意图；
图中：1、射孔枪；11、枪身；12、弹架；13、弹架偏心配重；14、射孔弹；15、导爆索；16、雷管；17、点火选发模块；18、电触针；2、中间接头；21、中间接头本体；22、双向高压密封塞；221、外壳体；222、绝缘件；223、导电件；224、O型密封圈；23、第一弹簧；24、第一电触头；25、第二电触头；3、密封套；4、夹紧套；5、端盖；6、轴承；7、轴承座；8、绝缘套；9、第二弹簧。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参照图1-6所示，本发明公开了一种页岩储层高压自定向分簇射孔器，包括：射孔枪1和中间接头2；中间接头2可拆卸连接于相邻2个射孔枪1之间；中间接头2包括中间接头本体21、双向高压密封塞22、2个第一弹簧23、2个第一电触头24和2个第二电触头25；双向高压密封塞22设置于中间接头本体21的内腔中部，且其与中间接头本体21同轴设置；2个第一电触头24设置于中间接头本体21的内腔两端；2个第二电触头25设置于双向高压密封塞22的两端；位于双向高压密封塞22同一侧的第一电触头24和第二电触头25之间均设置1个第一弹簧23。
在本实施例中，双向高压密封塞22和中间接头本体21之间设置有密封套3。
在本实施例中，密封套3的两端均设置有1个用于固定密封套3的夹紧套4；夹紧套4通过螺纹连接于中间接头本体21内腔中；密封套3的两端分别与相邻的夹紧套4的一端相抵触，用于将密封套3压紧，使密封套3固定在中间接头本体21内腔中。
在本实施例中，双向高压密封塞22包括外壳体221、绝缘件222、导电件223和若干个O型密封圈224；外壳体221通过螺纹固定连接于密封套3内腔中；若干个O型密封圈224设置于外壳体221的外壁上；导电件223与外壳体221同轴设置，并通过绝缘件222固定连接于外壳体221的内部；导电件223的两端分别与1个第二电触头25连接。
在本实施例中，绝缘件222呈两头粗中间细的形状。
在本实施例中，射孔枪1包括枪身11、弹架12、弹架偏心配重13、若干个射孔弹14、导爆索15、雷管16、点火选发模块17和2个电触针18；弹架12可转动连接于枪身11内腔中，且其与枪身11同轴设置；雷管16和点火选发模块17设置于弹架12内腔的同一端；弹架偏心配重13设置于弹架12内腔的壁体上；若干个射孔弹14均布于弹架12上的预留弹孔内，并通过导爆索15与雷管16串联在一起；2个电触针18分别固定连接于弹架12的两端；且其与相邻的中间接头2上的第一电触头24电连接；雷管16和2个电触针18均与点火选发模块17电连接。
在本实施例中，弹架偏心配重13与弹架12为一体成型。
在本实施例中，弹架12两端均固定连接有端盖5；每个端盖5的另一端设置有轴承6；相应的，枪身11上设置有与轴承6相适配的轴承座7。
在本实施例中，轴承6与端盖5之间的配合间隙为3mm。
在本实施例中，端盖5的预留孔内设置有绝缘套8；绝缘套8内部设置有第二弹簧9；电触针18设置于绝缘套8的内部，并与第二弹簧9抵触。
在本实施例中，枪身11的壁厚为9mm。
在本实施例中，枪身11的外壁上设置有若干个周向环槽；周向环槽与射孔弹14一一对应设置。
在本实施例中，周向环槽的深度为1mm，直径为12mm。
在本实施例中，第二弹簧9与绝缘套8之间设置有铝管。
在本实施例中，密封套3和中间接头本体21之间设置有密封垫片。
在本实施例中，中间接头2的两端设置有外螺纹；相应的，射孔枪1的两端设置有与外螺纹相匹配的内螺纹。
在本实施例中，第二弹簧9的弹性行程为8mm，丝径为0.7mm。
在另外一些实施例中，第二弹簧9的弹性行程和丝径尺寸可根据实际需求进行设计。
实施例2
参照图1-6所示，本发明公开了一种页岩储层高压自定向分簇射孔器，包括：射孔枪1和中间接头2；中间接头2可拆卸连接于相邻2个射孔枪1之间；中间接头2包括中间接头本体21、双向高压密封塞22、2个第一弹簧23、2个第一电触头24和2个第二电触头25；双向高压密封塞22设置于中间接头本体21的内腔中部，且其与中间接头本体21同轴设置；2个第一电触头24设置于中间接头本体21的内腔两端；2个第二电触头25设置于双向高压密封塞22的两端；位于双向高压密封塞22同一侧的第一电触头24和第二电触头25之间均设置1个第一弹簧23。
在本实施例中，双向高压密封塞22和中间接头本体21之间设置有密封套3。
在本实施例中，密封套3的两端均设置有1个用于固定密封套3的夹紧套4；夹紧套4通过螺纹连接于中间接头本体21内腔中；密封套3的两端分别与相邻的夹紧套4的一端相抵触，用于将密封套3压紧，使密封套3固定在中间接头本体21内腔中。
在本实施例中，双向高压密封塞22包括外壳体221、绝缘件222、导电件223和若干个O型密封圈224；外壳体221通过螺纹固定连接于密封套3内腔中；若干个O型密封圈224设置于外壳体221的外壁上；导电件223与外壳体221同轴设置，并通过绝缘件222固定连接于外壳体221的内部；导电件223的两端分别与1个第二电触头25连接。
在本实施例中，绝缘件222呈两头粗中间细的形状。
在本实施例中，射孔枪1包括枪身11、弹架12、弹架偏心配重13、若干个射孔弹14、导爆索15、雷管16、点火选发模块17和2个电触针18；弹架12可转动连接于枪身11内腔中，且其与枪身11同轴设置；雷管16和点火选发模块17设置于弹架12内腔的同一端；弹架偏心配重13设置于弹架12内腔的壁体上；若干个射孔弹14均布于弹架12上的预留弹孔内，并通过导爆索15与雷管16串联在一起；2个电触针18分别固定连接于弹架12的两端；且其与相邻的中间接头2上的第一电触头24电连接；雷管16和2个电触针18均与点火选发模块17电连接。
在本实施例中，弹架偏心配重13与弹架12为一体成型。
在本实施例中，弹架12两端均固定连接有端盖5；每个端盖5的另一端设置有轴承6；相应的，枪身11上设置有与轴承6相适配的轴承座7。
在本实施例中，轴承6与端盖5之间的配合间隙为5mm。
在本实施例中，端盖5的预留孔内设置有绝缘套8；绝缘套8内部设置有第二弹簧9；电触针18设置于绝缘套8的内部，并与第二弹簧9抵触。
在本实施例中，枪身11的壁厚为10mm。
在本实施例中，枪身11的外壁上设置有若干个周向环槽；周向环槽与射孔弹14一一对应设置。
在本实施例中，周向环槽的深度为2mm，直径为20mm。
在本实施例中，第二弹簧9与绝缘套8之间设置有铝管。
在本实施例中，密封套3和中间接头本体21之间设置有密封垫片。
在本实施例中，中间接头2的两端设置有外螺纹；相应的，射孔枪1的两端设置有与外螺纹相匹配的内螺纹。
在本实施例中，第二弹簧9的弹性行程为8mm，丝径为0.7mm。
在另外一些实施例中，第二弹簧9的弹性行程和丝径尺寸可根据实际需求进行设计。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种页岩储层高压自定向分簇射孔器，其特征在于，包括：射孔枪（1）和中间接头（2）；所述中间接头（2）可拆卸连接于相邻两个所述射孔枪（1）之间；所述中间接头（2）包括中间接头本体（21）、双向高压密封塞（22）、两个第一弹簧（23）、两个第一电触头（24）和两个第二电触头（25）；所述双向高压密封塞（22）设置于所述中间接头本体（21）的内腔中部，且其与所述中间接头本体（21）同轴设置；两个所述第一电触头（24）设置于所述中间接头本体（21）的内腔两端；两个所述第二电触头（25）设置于所述双向高压密封塞（22）的两端；位于所述双向高压密封塞（22）同一侧的所述第一电触头（24）和所述第二电触头（25）之间均设置一所述第一弹簧（23）。
2.根据权利要求1所述的一种页岩储层高压自定向分簇射孔器，其特征在于，所述双向高压密封塞（22）和所述中间接头本体（21）之间设置有密封套（3）。
3.根据权利要求2所述的一种页岩储层高压自定向分簇射孔器，其特征在于，所述密封套（3）的两端均设置有一用于固定所述密封套（3）的夹紧套（4）；所述夹紧套（4）可拆卸连接于所述中间接头本体（21）内腔中；所述密封套（3）的两端分别与相邻的所述夹紧套（4）的一端相抵触。
4.根据权利要求2所述的一种页岩储层高压自定向分簇射孔器，其特征在于，所述双向高压密封塞（22）包括外壳体（221）、绝缘件（222）、导电件（223）和若干个O型密封圈（224）；所述外壳体（221）设置于所述密封套（3）内腔中；若干个所述O型密封圈（224）设置于所述外壳体（221）的外壁上；所述导电件（223）与所述外壳体（221）同轴设置，并通过所述绝缘件（222）固定连接于所述外壳体（221）的内部；所述导电件（223）的两端分别与一所述第二电触头（25）连接。
5.根据权利要求4所述的一种页岩储层高压自定向分簇射孔器，其特征在于，所述绝缘件（222）呈两头粗中间细的形状。
6.根据权利要求1所述的一种页岩储层高压自定向分簇射孔器，其特征在于，所述射孔枪（1）包括枪身（11）、弹架（12）、弹架偏心配重（13）、若干个射孔弹（14）、导爆索（15）、雷管（16）、点火选发模块（17）和两个电触针（18）；所述弹架（12）可转动连接于所述枪身（11）内腔中，且其与所述枪身（11）同轴设置；所述雷管（16）和点火选发模块（17）设置于所述弹架（12）内腔的同一端；所述弹架偏心配重（13）设置于所述弹架（12）内腔的壁体上；若干个所述射孔弹（14）均布于所述弹架（12）上的预留弹孔内，并通过所述导爆索（15）与所述雷管（16）串联在一起；两个所述电触针（18）分别固定连接于弹架（12）的两端；且其与相邻的所述中间接头（2）上的所述第一电触头（24）电连接；所述雷管（16）和两个所述电触针（18）均与所述点火选发模块（17）电连接。
7.根据权利要求6所述的一种页岩储层高压自定向分簇射孔器，其特征在于，所述弹架偏心配重（13）与所述弹架（12）为一体成型。
8.根据权利要求6所述的一种页岩储层高压自定向分簇射孔器，其特征在于，所述弹架（12）两端均固定连接有端盖（5）；每个所述端盖（5）的另一端设置有轴承（6）；相应的，所述枪身（11）上设置有与所述轴承（6）相适配的轴承座（7）。
9.根据权利要求8所述的一种页岩储层高压自定向分簇射孔器，其特征在于，所述轴承（6）与所述端盖（5）之间的配合间隙为3～5mm。
10.根据权利要求8所述的一种页岩储层高压自定向分簇射孔器，其特征在于，所述端盖（5）的预留孔内设置有绝缘套（8）；所述绝缘套（8）内部设置有第二弹簧（9）；所述电触针（18）设置于所述绝缘套（8）的内部，并与所述第二弹簧（9）抵触。
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