CN115335585A - 集束枪系统 - Google Patents

Abstract

一种用于在单个平面内容纳一个或多个聚能装药的方法和器械，该一个或多个聚能装药围绕着枪体的中心轴线排列，并在聚能装药集束组件中从单个引爆器引爆。

Description

集束枪系统

相关申请

本申请要求2019年12月10日提交的美国临时申请No.62/946,276的优先权。

背景技术

通常，当完成用于从地下储层生产流体、矿物或气体的地下井时，作为钻井、勘探和完井过程的一部分，将几种类型的管形件放置在井下。这些管形件可以包括套管、导管、管道、药型罩(liner)和通过各种类型的管形件向井下输送的装置。每个井都是唯一的，因此，出于多种目的，可以将不同管形件的组合下放到井中。

地表下或地下井穿过一个或多个地层。地层是包含一种或多种成分的岩石体或地层。地层被视为连续体。在地层内可能存在碳氢化合物沉积物。通常，将从地面位置钻出钻井孔，在感兴趣的地层放置孔。完井设备将放置到位，包括套管、导管和其他所需的井下设备。用射孔枪对套管和地层进行射孔是本领域中公知的用于从钻井孔进入地层中的碳氢化合物沉积物的方法。

使用聚能装药(shaped charge)对地层进行爆炸性射孔是完成油井的众所周知的方法。聚能装药是一种装置的术语，当其爆炸时会产生集中输出、高能量输出和/或高速射流。这部分是通过炸药的几何形状与相邻药型罩结合实现的。通常，聚能装药包括金属外壳，该金属外壳包含具有凹形形状的爆炸材料，其内表面具有薄的金属药型罩。药型罩采用多种材料；一些较常见的金属包括黄铜、铜、钨和铅。当炸药爆炸时，药型罩金属被压缩成可以穿透金属、混凝土和岩石的过热、超压射流。射孔装药通常成组使用。这些射孔装药组通常在称为射孔枪的组件中保持在一起。射孔枪有多种款式，例如脱模枪(strip guns)、弹座式射孔枪、端口塞式射孔枪和消耗性的空心携弹管射孔枪。

射孔装药通常是由在每个装药盒顶点处的起爆孔附近的导爆索引爆的。通常，导爆索在射孔枪末端附近终止。在这种布置中，射孔枪一端的引爆器可以引爆射孔枪中的所有射孔装药，并继续将弹道转移到射孔枪的另一端。以这种方式，可以用单个引爆器将所有的射孔枪端对端地连接起来。

导爆索通常由通过点火头触发的引爆器引爆。可以以多种方式致动点火头，包括但不限于电子、液压和机械方式。

消耗性的中空携弹管射孔枪通常由标准尺寸的钢管制成，其箱形端部(box end)在每一端具有内螺纹/母螺纹。具有公螺纹/外螺纹的销端适配器(adapter)或接头(sub)在枪的一端或两端都带有螺纹。这些接头可以将射孔枪连接在一起，将射孔枪连接到其他工具(例如安装工具和接箍定位器)，并将点火头连接到射孔枪。接头通常装有电子、机械或弹道部件，用于激活或以其他方式控制射孔枪或其他部件。

射孔枪通常具有圆柱形枪体和容纳射孔装药的装药管或装载管。枪体通常由金属制成并且呈圆柱形。装药管可以形成为管、条或链。装药管将包含称为装药孔的切口，用于容纳聚能装药。

通常最好减少要引入钻井孔的任何工具的总长度。除了其他潜在的好处之外，减少的工具长度减少了在压力下将工具引入钻井孔所需的润滑器的长度。此外，减少工具的长度也是期望的，以适应高度偏斜或水平井中的转弯。通常还优选地减少必须在井场进行的工具组装，因为井场通常是恶劣的环境，对现场的工人有许多干扰和要求。

电引爆器通常用于石油和天然气行业，用于在井下引爆不同的高能装置。最常见的是使用50欧姆的电阻引爆器。其他引爆器和电子开关配置是常见的。

发明内容

示例性实施例可以包括一种射孔枪组件，其包括具有中心轴线的第一圆柱形部分，该第一圆柱形部分具有外表面、具有第一通孔的突出远端、具有第二通孔的圆锥形端、以及至少一个第一半聚能装药容器；第二圆柱形部分，该第二圆柱形部分沿着中心轴线并靠近第一圆柱形部分，该第二圆柱形部分具有第二外表面、通孔和圆锥形端，以及至少一个第一半聚能装药容器，其定位成与中心轴线相切，顶点端靠近中心轴线，并且开口端与外表面相交。

示例性实施例可以包括一种射孔枪组件，该射孔枪组件包括：具有中心轴线的第一圆柱形部分，该第一圆柱形部分具有外表面、具有第一通孔的突出远端、具有第二通孔的圆锥形端，以及至少一个第一半聚能装药容器；第二圆柱形部分，该第二圆柱形部分沿中心轴线并靠近第一圆柱形部分，该第二圆柱形部分具有第二外表面、通孔和圆锥形端，以及至少一个第二半聚能装药容器；以及至少一个聚能装药，该至少一个聚能装药设置在第一半聚能装药容器和第二半聚能装药容器内，定位成与中心轴线相切，顶点端靠近中心轴线，并且开口端与外表面相交。

示例实施例的变型可以包括在第一圆柱形部分的突出远端处的带螺纹的圆柱形接口，其中，带螺纹的圆柱形接口具有与中心轴线共同的轴线并且包括位于其中的通孔。其可以包括连接到带螺纹的圆柱形接口的接触固定螺母。其可以包括接触销，该接触销具有大体上圆柱形的主体并且部分地设置在通孔内，从带螺纹的圆柱形接口突出，并被固定螺母限制。其可以包括弹簧，该弹簧位于通孔内，并将接触销加载至抵靠固定螺母。其可以包括接触带，该接触带越过第一圆柱形部分和第二圆柱形部分并且连接至设置在第一通孔和第二圆柱形部分的圆锥形端内的弹簧。其可以包括扩爆器支架，该扩爆器支架具有大体上圆柱形的主体并且部分地设置在第二圆柱形部分的第二通孔内。至少一个聚能装药可以是围绕第一圆柱形部分的中心轴线排列的多个聚能装药。至少一个聚能装药可以适于在与中心轴线正交的平面内射孔。

示例性实施例可以包括一种用于装载射孔枪的方法，该方法包括将第一圆柱形半部与第二圆柱形半部组合以形成射孔聚能装药集束(perforating shaped chargecluster)，将至少一个聚能装药安装在该装药集束中，并将该装药集束安装到射孔枪的枪体中，其中，使用多个凸片(tab)将聚能装药集束扣合在一起。

示例性实施例的变型可以包括：将枪体连接至包含雷管的第一纵列。第一装药集束可以连接到第二装药集束。其可以包括将接触活塞、弹簧和固定螺母连接到第一装药集束的第一端。其可以包括将第一装药集束的第一端电耦合到装药集束的第二端。其可以包括将射孔枪降低到钻井孔中。其可以包括对正交于钻井孔的第一射孔平面进行射孔。其可以包括使正交于钻井孔的第一射孔平面破裂。

示例性实施例可以包括用于对井进行射孔的方法，该方法包括：将第一圆柱形半部和第二圆柱形半部组合以形成至少一个射孔聚能装药集束，将至少一个聚能装药安装到该装药集束中，将该装药集束安装到射孔枪的枪体中，将射孔枪的枪体连接到附加管上以形成工具串，将工具串降低到钻井孔内的预定位置，并在第一预定位置处引爆至少一个装药集束。

示例性实施例的变型可以包括至少一个聚能装药为多个聚能装药。其可以包括至少一个射孔聚能装药集束，该至少一个射孔聚能装药集束为多个装药集束。其可以包括在第二预定位置处引爆至少一个装药集束。其可以包括从第一预定位置塞住钻井孔。其可以包括从第二预定位置塞住钻井孔。

示例性实施例可以包括一种用于容纳聚能装药的器械，该器械包括：第一圆柱形半部，该第一圆柱形半部具有通孔中心、第一端、第二端以及围绕该中心排列的至少一个半圆锥形切口，该至少一个半圆锥形切口适于保持聚能装药，该聚能装药定向为从中心轴线垂直点火；第二圆柱形半部，该第二圆柱形半部具有通孔中心、第一端、第二端以及围绕该中心排列的至少一个半圆锥形切口，该至少一个半圆锥形切口适于保持聚能装药，该聚能装药定向为从中心轴线垂直点火，其中，第一圆柱形半部连接至第二圆柱形半部。

示例性实施例的变型可以包括在第一圆柱形半部的突出远端处的带螺纹的圆柱形接口，其中，带螺纹的圆柱形接口具有与通孔中心轴线共同的轴线。其可以包括连接到带螺纹的圆柱形接口的接触固定螺母。其可以包括接触销，该接触销具有大体上圆柱形的主体并且部分地设置在通孔内，从带螺纹的圆柱形接口突出，并被固定螺母限制。其可以包括弹簧，该弹簧位于通孔内，并将接触销加载至抵靠固定螺母。其可以包括接触带，该接触带越过第一圆柱形半部和第二圆柱形半部，并且连接到布置在第一通孔和第二圆柱形半部的圆锥形端内的弹簧。其可以包括扩爆器支架，该扩爆器支架具有大体上圆柱形的主体并且部分地设置在第二圆柱形半部的第二通孔内。第一圆柱形半部的至少一个半圆锥形切口可以与第二圆柱形半部的至少一个半圆锥形切口结合以形成至少一个切口，该至少一个切口适于容纳聚能装药，该聚能装药定向为正交于钻井孔的中心轴线进行射孔。该至少一个切口可以是多个切口，多个切口被排列以形成正交于钻井孔的中心轴线的射孔平面。

示例性实施例可包括射孔枪，该射孔枪包括：外枪体；第一集束装药支架(firstcluster charge holder)；具有开口端和顶点端的多个聚能装药；引爆装置；其中，第一集束装药支架包括：顶端；底端；从顶端的中心延伸的壳体轴线以及基本平行于壳体轴线的外表面；从装药壳体(charge housing)的顶端沿壳体轴线延伸的中心孔；在装药壳体中的多个装药腔，多个装药腔围绕壳体轴线径向布置，每个装药腔从外表面中的聚能装药孔向靠近中心孔的顶点端延伸；在装药壳体中的多个起爆孔，多个起爆孔将中心孔连接到多个装药腔顶点端；其中，引爆装置在第一集束装药支架的中心孔内，并且多个聚能装药在多个装药腔内，并且其中，引爆装置的爆炸输出引爆聚能装药。

示例性实施例可以包括第二集束装药支架；具有开口端和顶点端的多个聚能装药；爆炸传递装置；其中，第二集束装药支架包括：顶端；底端；从顶端中心延伸的壳体轴线以及基本平行于壳体轴线的外表面；从装药壳体的顶端沿壳体轴线延伸的中心孔；在装药壳体中的多个装药腔，多个装药腔围绕壳体轴线径向布置，每个装药腔从外表面中的聚能装药孔向靠近中心孔的顶点端延伸；在装药壳体中的多个起爆孔，多个起爆孔将中心孔连接到多个装药腔顶点端；其中，爆炸传递装置在第二集束装药支架的中心孔内，并且多个聚能装药在第一和第二集束装药支架的多个装药腔内；其中，引爆装置的爆炸输出引爆第一集束装药支架和爆炸传递装置中的聚能装药；并且其中，爆炸传递装置的爆炸输出引爆第二集束装药支架中的聚能装药。引爆装置可以包括可寻址开关。引爆装置可以包括雷管。引爆装置可以包括冲击引爆器。爆炸传递装置可以包括扩爆器。爆炸传递装置可以包括导爆索。

示例性实施例可以包括射孔枪，该射孔枪包括：外枪体；第一集束装药支架；具有开口端和顶点端的多个聚能装药；引爆装置；其中，第一集束装药支架包括：顶端；底端；从顶端中心延伸的壳体轴线以及基本平行于壳体轴线的外表面；从装药壳体的顶端沿壳体轴线延伸的中心孔；在装药壳体中的多个装药腔，多个装药腔围绕壳体轴线径向布置，每个装药腔从外表面中的聚能装药孔向靠近中心孔的顶点端延伸；在装药壳体中的多个起爆孔，多个起爆孔将中心孔连接到多个装药腔顶点端；嵌入到第一集束装药支架中的雷管电路，其中，雷管电路与引爆装置电耦合；并且其中，引爆装置在第一集束装药支架的中心孔内，并且多个聚能装药在多个装药腔内；并且其中，引爆装置的爆炸输出引爆聚能装药。

示例性实施例可以包括射孔枪组件，该射孔枪组件包括：由电绝缘体组成的第一圆柱体，该第一圆柱体在第一正交射孔平面内具有多个正交中空切口，每个中空切口还包含多个聚能装药，每个切口中配置有一个；嵌入第一圆柱体内的第一雷管电路；以及配置在圆柱体中心内的第一雷管，且该第一雷管与第一雷管电路电耦合，其中，当由第一雷管引爆时，聚能装药在第一正交平面内射孔。

示例性实施例可以包括用于容纳聚能装药的器械，该器械包括：由电绝缘体组成的第一圆柱体，该第一圆柱体在第一正交射孔平面内具有多个正交中空切口，每个中空切口适于容纳聚能装药，并且第一圆柱体具有适于接收雷管电路的凹槽；以及中心孔，该中心孔适用于接收设置在圆柱体中心的第一雷管。

附图说明

为了彻底理解本发明，参考以下对优选实施例的详细描述，并结合附图，其中，附图标记表示相同或相似的元件。简要地：

图1示出了集束组件的侧视图的示例性实施例。

图2示出了集束组件的侧视图的示例性实施例。

图3示出了集束组件的侧视图的示例性实施例。

图4A-4D示出了处于各种组装状态的集束组件的示例性实施例。

图5A-5C示出了处于各种组装状态的集束组件的示例性实施例。

图6A-6B示出了处于各种组装状态的集束组件的示例性实施例。

图7示出了集束组件的示例性实施例的剖视图。

图8A-8H描绘了在示例性实施例中可能的井下地层中的不同类型的射孔图案。

图9A描绘了装药集束的示例性实施例的侧截面图。

图9B描绘了装药集束的示例性实施例的轴向截面图。

图9C描绘了带有连接在一起的两个装药集束的集束组件的示例性实施例的侧截面图。

图10描绘了装药集束的示例性实施例的侧截面图。

图11描绘了装药集束的示例性实施例的侧截面图。

图12A描绘了装药集束的示例性实施例的侧视图。

图12B描绘了装药集束的示例性实施例的侧截面图。

图13描绘了装药集束组件的示例性实施例的侧截面图。

具体实施方式

在以下描述中，为了简洁、清楚和示例，使用了某些术语。此处不暗示任何不必要的限制，并且这些术语仅用于描述目的，并且旨在进行广义解释。本文所述的不同器械、系统和方法步骤可以单独使用或与其他器械、系统和方法步骤结合使用。可以预期，在所附权利要求的范围内，各种等同物、替代和修改都是可能的。

图1中示出了示例性实施例。该示例性实施例包括具有圆柱形枪体102的短集束枪100，圆柱形枪体102具有中心、内孔、外表面、连接至隔档件(bulkhead)101的第一端和连接至隔档件103的第二端。在枪体102内是一个或多个装药集束，在这种情况下是第一装药集束104和第二装药集束105。每个装药集束包含一个或多个聚能装药。在该示例中，第一装药集束104包含围绕中心排列的聚能装药111，第二装药集束105包含围绕中心排列的聚能装药112。第一装药集束104和第二装药集束105由内部隔档件108隔开。枪体102的外表面具有与每个聚能装药对齐的扇形部。扇形部提供了较薄的主体部分，以便聚能装药穿透。在这种情况下，扇形部109与聚能装药111对齐，扇形部110与聚能装药112对齐。

第一聚能装药111位于引爆装置113(例如雷管)附近，该引爆装置113在被点燃时将点燃聚能装药111。引爆装置113耦接到电子板115，电子板115容纳在雷管组件106内，雷管组件106进一步容纳在第一装药集束104和内部隔档件108中的相邻孔内。雷管组件106可以包括可寻址开关。第一聚能装药112位于引爆装置114(例如雷管)附近，该引爆装置114在被点燃时将引爆聚能装药112。引爆装置114耦接到电子板116，电子板116容纳在雷管组件107内，雷管组件107进一步容纳在第二装药集束105和隔档件103中的相邻孔内。雷管组件107可以包括可寻址开关。第一聚能装药111具有药型罩150，药型罩150衬有爆炸材料151，并封闭在与第一装药集束104成一体的内表面152内，其中第一装药集束104用作聚能装药壳体。第一聚能装药112具有药型罩160，药型罩150衬有爆炸材料161，并封闭在与第一装药集束105成一体的内表面162内，其中第一装药集束105用作聚能装药壳体。

图2中示出了集束枪组件200的示例性实施例。枪体202包含两组装药集束半部，其中包含形成聚能装药集束组件280的聚能装药。第一集束半部222和第二集束半部223在枪体202内结合在一起，它们容纳了聚能装药211，该聚能装药211靠近位于两个装药半部222和223的中心开口处的扩爆器213。第三集束半部224和第四集束半部225在枪体202内结合在一起，它们容纳了聚能装药212和位于两个装药半部224和225的中心开口处的引爆装置214。

第一纵列220连接到枪体202的第一端。纵列220具有适于容纳雷管组件206的中空通孔，雷管组件206还包含用于点燃聚能装药的电路板215。雷管组件206可以包括可寻址开关。隔档件229连接到纵列220，并进一步连接到雷管组件206。

第二纵列221连接到枪体202的第二端。纵列221具有适于容纳雷管组件207的中空通孔，雷管组件206还包含用于点燃聚能装药的电路板216。雷管组件207可以包括可寻址开关。隔档件228连接到纵列221，并进一步连接到雷管组件207。雷管组件207电耦合至控制火药筒227。控制火药筒227耦接到引爆装置214，用于引爆聚能装药212和扩爆器213，然后其将引爆聚能装药211。

集束枪组件200的示例性实施例的特写视图在图3中示出。第一集束半部222与第二集束半部223组合以形成聚能装药集束组件280。圆锥形容器部分236适于可滑动地接收设置在其中的聚能装药。圆锥形容器部分245和247围绕第一集束半部222和第二集束半部223的中心排列。圆锥形容器部分246和248分别围绕集束半部225和224的中心排列。集束半部222和223具有通孔，该通孔适于允许扩爆器213可滑动地定位在圆锥形容器部分236的端部。扩爆器213由扩爆器支架242保持。扩爆器支架242通过固定螺母241抵靠在第三集束半部224上。组合的圆锥形容器部分245和247具有通孔237，其允许扩爆器213的爆炸输出冲击容纳在其中的聚能装药。

第三集束半部224与第四集束半部225结合以形成聚能装药集束组件282。圆锥形容器部分246和248适于可滑动地接收设置在其中的聚能装药，并围绕集束半部224和225的中心排列。集束半部224和225具有通孔，该通孔适于允许扩爆器可滑动地定位在圆锥形容器部分236阵列的端部。组合的圆锥形容器部分246和248具有通孔238，其允许雷管的爆炸输出冲击容纳在其中的聚能装药。在这些示例中，第一装药集束组件可由雷管引爆，而每个随后的装药集束组件可通过传递雷管原始爆炸输出的扩爆器引爆。可以采用众所周知的其他变型，例如对每个集束组件使用雷管，或使用从一端到另一端穿过射孔枪的导爆索。每个集束组件可以具有与其雷管相关联的唯一可寻址开关。

接触带230用于通过圆锥形接触部分239将接触销232和固定弹簧234与固定螺母241电连接。在该示例中，集束半部由电绝缘材料制成。接触带230和240通过集束半部222、223、224和225提供电通信。接触销232通过固定螺母231抵靠在固定弹簧234上。圆锥形接触部分249可以连接到附加的固定螺母。

在图4A、4B、4C和4D中示出了集束半部222和223的额外的视图。多个聚能装药235可以包含在集束半部222和223内。使用装药凸片250将聚能装药235固定在适当位置。扩爆器213与每个聚能装药235的顶点端249对齐。接触销232和弹簧234电连接到接触带230，接触带230穿过轴向通道251和258。两个集束半部222和223通过凸片和插槽253相互连接。集束组件280可以通过凸片256和257与插槽254和255结合而与其他集束组件结合。通孔252为电气或辅助电线路径提供路径。多个凸片254允许不同的集束组件之间的不同对齐和定向关系，例如将不同组件中的聚能装药对齐或将聚能装药偏移期望的量。

参考图4A-4D，工具串的组装将包括取出完全组装好的集束半部222和223并安装扩爆器支架和扩爆器213。然后，安装接触带230、弹簧234和接触销232并通过固定螺母231固定，固定螺母231直接拧到集束组件280上。然后，聚能装药235将被插入圆锥形腔245和247中，并由凸片250固定。如果将附加的集束组件连接到第一集束组件280，则可以将扩爆器安装到接触销232中。

参考图4A-4D，拆卸集束组件280将包括：移除固定螺母231，然后移除接触销232，然后移除弹簧234，然后移除接触带230，然后将集束半部222和223分开。聚能装药235可以通过固定夹260保持在适当位置。

如图5A、5B和5C所示，两个集束组件280和282安装在一起，并且使用凸片和凸片插槽254连接。扩爆器283与集束组件280中的聚能装药235对齐。提供凸片256用于与附加的集束组件接合或用于接合枪壳体的内螺纹部分。在图在图5C中，圆锥形腔245和247组合以形成适合接收和固定聚能装药235的空腔。圆锥形腔248和246组合以形成适于接收和固定聚能装药284的空腔。

参考图6A和6B，使用凸片256和凸片插槽254使两个集束组件280和282组合。然后将两个集束组件280和282可滑动地定位到枪体290中。枪体290具有内表面294和外表面295。在该示例中，枪体290没有扇形部，但是在一些实施例中它可以具有扇形部外表面。内表面295具有肩部291，其在集束组件280和282插入时为集束组件280和282提供硬止动(hard stop)。在组件端部的凸片256未与相应的凸片插槽254接合，该凸片256将与螺纹297接合以提供防止组件从枪体中掉出的阻力。卡环槽293还提供了附加的机械机构，以将集束组件280和282保持在适当位置。外部凹槽292在枪体290方向的工具串组装期间提供识别(identification)。射孔装药235包含在圆锥形腔245和247中，围绕集束组件280的中心线排列。射孔装药284包含在圆锥形腔246和248中，围绕集束组件282的中心线排列。当将控制火药筒插入枪体290时，扩爆器283已经被插入，并且引爆装置将插入到集束组件282中。螺纹296可以与凸片256接合。

参考图7，射孔枪组件300包括：枪体301，该枪体301具有箱形端部310和销端部311，其中可滑动地接合有集束组件303。肩部307决定了集束组件303可在枪体301中滑动的距离。键305和拉刀(broach)306的特征用于控制枪体301内的集束组件的方向。示出的聚能装药304插入到集束组件的相(phase)之一中，并且示出了雷管组件302。

参考图8A-8H，使用示例性实施例示出了地层400中的一系列射孔构型。在图8A和8B中，典型的水平钻井孔轴线401被射孔。存在三个与钻井孔轴线401正交的射孔平面402。每个射孔平面402具有四个射孔射流403，射孔射流403围绕钻井孔轴线401的水平部分均匀地相移90度。射孔射流403与钻井孔轴线401正交。图8B示出了射孔平面402的视图，射孔射流403离开钻井孔404并进入地层400。射孔平面402可以多于或少于三个。射孔平面402可以彼此位于不同的距离处。每个平面中可以存在多于或少于四个射孔射流403。

在图8C和8D中，典型的水平钻井孔轴线401被射孔。存在三个与钻井孔轴线401正交的射孔平面402。每个射孔平面402具有三个射孔射流403，射孔射流403围绕钻井孔轴线401的水平部分均匀地相移120度。图8D示出了射孔平面402的视图，射孔射流403离开钻井孔404并进入地层400。射孔射流403与钻井孔轴线401正交。射孔平面402可以多于或少于三个。射孔平面402可以彼此位于不同的距离处。每个平面中可以存在多于或少于三个射孔射流403。

在图8E和8F中，典型的水平钻井孔轴线401被射孔。存在两个紧密间隔的射孔平面412，它们与钻井孔轴线401正交。存在两个附加的紧密间隔的射孔平面415，它们与钻井孔轴线401正交。每个射孔平面412具有四个射孔射流413。射孔平面412是异相的，导致总共八个射流413围绕钻井孔414每45度射孔一次。射孔平面415是同相的，导致两个射孔射流413围绕钻井孔414每90度射孔一次。图8F示出了射孔平面412和415的视图，射孔射流413和416离开钻井孔414并进入地层400。

在图8G和8H中，典型的水平钻井孔轴线401被射孔。存在两个紧密间隔的射孔平面412，它们与钻井孔轴线401正交。存在两个附加的紧密间隔的射孔平面415，它们与钻井孔轴线401正交。每个射孔平面412具有三个射孔射流413。射孔平面412是异相的，导致总共六个射孔射流413围绕钻井孔414每60度射孔一次。射孔平面412是同相的，导致总共两个射孔射流413围绕钻井孔414每120度射孔一次。图8H示出了射孔平面412和415的视图，射孔射流413和416离开钻井孔414并进入地层400。本文公开的集束组件的数量和方向允许射孔平面、每个平面中的射孔数量、射孔平面的相位以及每个射孔平面之间的距离可变性的多种组合。

所公开的集束组件允许在一个或多个分开的径向平面上射孔。这提供了一种通过对一系列不一定相交的平面进行射孔来压裂非常规井的方法。将增产液与支撑剂和适当的压裂液一起注入孔眼中。压裂通过孔眼向地层施加流体静压力，从而基本上在一个或多个径向射孔平面内使地层压裂。

图9A-9C描绘了装药集束500的示例性实施例的多个视图。装药体505容纳聚能装药501，控制电路504位于凹槽511中，凹槽511位于装药体505中，并通过导线503与雷管502电耦合。馈通销(feed thru pin)506允许装药集束500与附加的装药集束电耦合。图9C描绘了带有连接在一起的两个装药集束的集束组件的示例性实施例的侧截面图。如图9C所示，接触板507可以与馈通销506的远端接合。起爆孔510使聚能装药501与雷管502爆炸连通。控制电路504可以是位于装药体505内的多个凹槽中的多个装药电路。控制电路504可以围绕装药体505的中心排列。

图10描绘了装药集束520的示例性实施例的侧截面图。装药体525容纳聚能装药521，控制电路524位于装药体525的凹槽528内，并通过导线523与雷管522电耦合。扩爆器526位于雷管522附近。起爆孔529在雷管522和聚能装药521之间提供爆炸连通。

图11描绘了装药集束530的示例性实施例的侧截面图。装药体535容纳聚能装药531，控制电路534位于装药体535的凹槽540内，并通过导线533与雷管532电耦合。扩爆器536位于雷管532附近。起爆孔541在雷管532和聚能装药531之间提供爆炸连通。

图12A-12B描绘了装药集束600的示例性实施例的多个视图。装药体605由第一半部602和第二半部603组成。装药体包括聚能装药支架601。馈通销606从装药集束600伸出并通过六角螺母607连接至装药体605。铆钉608将第一半部602和第二半部603连接起来。在图12B的横截面中，馈通销606的基端与弹簧609接合，弹簧609与导电带610电耦合。导电带610连接到接触环611，接触环611围绕雷管支架604的中空开口。这可以使电信号从接触环611，通过带610和弹簧609，然后到馈通销606。接触环611可以与设置在雷管支架604内的雷管电耦合。第一半部602和第二半部603可以由电绝缘材料(例如塑料)构成。

图13描绘了装药集束组件620的示例性实施例的侧截面图。装药体605由第一半部602和第二半部603组成。装药体包括聚能装药支架601。馈通销606从装药集束620伸出并通过六角螺母607连接至装药体605。铆钉608将第一半部602和第二半部603连接起来。在图12B的横截面中，馈通销606的基端与弹簧609接合，弹簧609与导电带610电耦合。导电带610连接到接触环611，接触环611围绕雷管支架604的中空开口。这可以使电信号从接触环611，通过带610和弹簧609，然后到馈通销606。接触环611可以与设置在雷管支架604内的雷管电耦合。第一半部602和第二半部603可以由电绝缘材料(例如塑料)构成。壳体612包括第一内螺纹端613和第二内螺纹端616。纵列接头614通过第二内螺纹端616连接到壳体612。纵列接头614包含中空通孔615。

诸如扩爆器(booster)之类的术语可能包括一根小金属管，其中装有次级高爆炸药，这些炸药压在导爆索的末端。炸药部件设计为在射孔枪或其他爆炸装置之间提供可靠的爆炸传递，并且经常用作辅助炸药以确保爆炸。

导爆索是一种包含高爆材料的绳索，该材料包裹在柔性的外壳中，用于将雷管连接到主要的高爆炸药，例如聚能装药。这提供了极其快速的引爆序列，可用于同时点燃多个聚能装药。

雷管或引爆装置可包括含有主要的高爆材料的装置，该材料用于启动爆炸序列，包括一个或多个聚能装药。两种常见的类型可以包括电雷管和冲击雷管。雷管可称为引爆器(initiator)。电雷管具有保险丝材料，当施加高压以引爆主要的高爆炸药时，该保险丝材料会燃烧。冲击雷管在一个由撞针激活的密封容器中包含磨料和主要的高爆炸药。撞针的冲击力足以启动弹道序列，然后将其传送到导爆索。

尽管已经根据详细阐述的实施例对本发明进行了描述，但应当理解，这仅是示例性的，并且本发明不局限于此。例如，诸如上部和下部或顶部和底部的术语可以分别替换为井上和井下。顶部和底部可以分别为左和右。井上和井下可以分别在图中显示为左侧和右侧，或分别显示为顶部和底部。通常，井下工具最初以垂直方向进入井眼，但由于一些井眼最终是水平的，因此工具的方向可能会改变。在那种情况下，相对而言，井下、下部或底部通常是指工具串中的部件，在被称为井上、上部和顶部的部件之前进入井眼。第一壳体和第二壳体可以分别是顶部壳体和底部壳体。在本文所述的枪束中，第一枪可以是与第二枪相同的井上枪或井下枪，并且可以互换井上或井下参考，因为它们仅用于描述各种部件的位置关系。诸如钻井孔、井眼、井、孔、油井之类的术语和其他替代词可以同义地使用。诸如工具串、工具、射孔枪串、枪串或井下工具之类的术语和其他替代词可以同义地使用。鉴于本公开，替代实施例和操作技术对于本领域普通技术人员将变得显而易见。因此，在不脱离所要求保护的发明的精神的情况下，可以设想到对本发明进行修改。

Claims (30)

1.一种射孔枪，包括：

外枪体；

第一集束装药支架；

多个聚能装药，所述多个聚能装药具有开口端和顶点端；

引爆装置；

其中，所述第一集束装药支架包括：

顶端、底端、壳体轴线，所述壳体轴线从所述顶端的中心延伸，以及

外表面，所述外表面基本平行于所述壳体轴线；

中心孔，所述中心孔从所述装药壳体的所述顶端沿所述壳体轴线延伸；

多个装药腔，所述多个装药腔在所述装药壳体中围绕所述壳体轴线径向布置，每个所述装药腔从所述外表面中的聚能装药孔向靠近所述中心孔的顶点端延伸；

多个起爆孔，所述多个起爆孔在所述装药壳体中将所述中心孔连接到所述多个装药腔顶点端；

雷管电路，所述雷管电路嵌入到所述第一集束装药支架中，其中，所述雷管电路与所述引爆装置电耦合；并且

其中，所述引爆装置在所述第一集束装药支架的所述中心孔内，并且所述多个聚能装药在所述多个装药腔内；并且

其中，所述引爆装置的爆炸输出引爆所述聚能装药。

2.根据权利要求1所述的射孔枪，还包括：

第二集束装药支架；

多个聚能装药，所述多个聚能装药具有开口端和顶点端；

爆炸传递装置；

其中，所述第二集束装药支架包括：

顶端、底端、壳体轴线，所述壳体轴线从所述顶端的中心延伸以及

外表面，所述外表面基本平行于所述壳体轴线；

中心孔，所述中心孔从所述装药壳体的所述顶端沿所述壳体轴线延伸；

多个装药腔，所述多个装药腔在所述装药壳体中围绕所述壳体轴线径向布置，每个所述装药腔从所述外表面中的聚能装药孔向靠近所述中心孔的顶点端延伸；

多个起爆孔，所述多个起爆孔在所述装药壳体中将所述中心孔连接到所述多个装药腔顶点端；

其中，所述爆炸传递装置在所述第二集束装药支架的所述中心孔内，并且所述多个聚能装药在所述第一集束装药支架和所述第二集束装药支架的所述多个装药腔内；

其中，所述引爆装置的爆炸输出引爆所述第一集束装药支架和所述爆炸传递装置中的所述聚能装药；并且

其中，所述爆炸传递装置的爆炸输出引爆所述第二集束装药支架中的所述聚能装药。

3.根据权利要求1所述的射孔枪，其中，所述雷管电路还包括可寻址开关。

4.根据权利要求1所述的射孔枪，其中，所述引爆装置还包括雷管。

5.根据权利要求1所述的射孔枪，其中，所述引爆装置还包括冲击引爆器。

6.根据权利要求2所述的射孔枪，其中，所述爆炸传递装置还包括扩爆器。

7.根据权利要求2所述的射孔枪，其中，所述爆炸传递装置还包括导爆索。

8.根据权利要求1所述的器械，其中，所述第一圆柱形半部的所述至少一个半圆锥形切口与所述第二圆柱形半部的所述至少一个半圆锥形切口结合，以形成至少一个切口，所述至少一个切口适于容纳聚能装药，所述聚能装药定向成正交于钻井孔的中心轴线进行射孔。

9.根据权利要求1所述的器械，其中，所述至少一个切口是多个切口，所述多个切口排列以形成正交于钻井孔的中心轴线的射孔平面。

10.一种射孔枪组件，包括：

第一圆柱体，所述第一圆柱体由电绝缘体组成，所述第一圆柱体在第一正交射孔平面内具有多个正交中空切口，每个中空切口还包含多个聚能装药，每个切口中配置有一个聚能装药；

第一雷管电路，所述第一雷管电路嵌入所述第一圆柱体内；以及

第一雷管，所述第一雷管配置在所述圆柱体的中心内，并与所述第一雷管电路电耦合，其中，当由所述第一雷管引爆时，所述聚能装药在所述第一正交平面中射孔。

11.根据权利要求10所述的射孔枪组件，还包括所述第一圆柱体，所述第一圆柱体包括具有中心轴线的第一圆柱形部分，所述第一圆柱形部分具有：外表面、具有第一通孔的突出远端、具有第二通孔的圆锥形端以及至少一个第一半聚能装药容器。

12.根据权利要求11所述的射孔枪组件，还包括第二圆柱形部分，所述第二圆柱形部分沿着所述中心轴线并靠近所述第一圆柱形部分，所述第二圆柱形部分具有第二外表面、通孔和圆锥形端，以及至少一个第二半聚能装药容器。

13.根据权利要求10所述的射孔枪组件，还包括在所述第一圆柱形部分的所述突出远端处的带螺纹的圆柱形接口，其中，所述带螺纹的圆柱形接口具有与所述中心轴线共同的轴线并且包括位于其中的所述通孔。

14.根据权利要求13所述的射孔枪组件，还包括接触固定螺母，所述接触固定螺母连接到所述带螺纹的圆柱形接口。

15.根据权利要求14所述的射孔枪组件，还包括接触销，所述接触销具有大体上圆柱形的主体并且部分地设置在所述通孔内，所述接触销从所述带螺纹的圆柱形接口突出，并被所述固定螺母限制。

16.根据权利要求15所述的射孔枪组件，还包括弹簧，所述弹簧位于所述通孔内并将所述接触销加载至抵靠所述固定螺母。

17.根据权利要求16所述的射孔枪组件，还包括接触带，所述接触带越过所述第一圆柱形部分和所述第二圆柱形部分并且连接至所述弹簧，所述弹簧设置在所述第一通孔和所述第二圆柱形部分的所述圆锥形端内。

18.根据权利要求10所述的射孔枪组件，还包括扩爆器支架，所述扩爆器支架具有大体上圆柱形的主体并且部分地设置在所述第二圆柱形部分的所述第二通孔内。

19.根据权利要求10所述的射孔枪组件，其中，所述至少一个聚能装药是围绕所述第一圆柱形部分的所述中心轴线排列的多个聚能装药。

20.根据权利要求10所述的射孔枪组件，其中，至少一个聚能装药适于在与所述中心轴线正交的平面内射孔。

21.一种用于容纳聚能装药的器械，包括：

第一圆柱体，所述第一圆柱体由电绝缘体组成，所述第一圆柱体在第一正交射孔平面内具有多个正交中空切口，每个中空切口适于容纳聚能装药，并且所述第一圆柱体具有适于接收雷管电路的凹槽；以及

中心孔，所述中心孔适用于接收设置在所述圆柱体中心的第一雷管。

22.根据权利要求21所述的器械，其中，所述第一圆柱体还包括：第一圆柱形半部，所述第一圆柱形半部具有通孔中心、第一端、第二端和围绕所述中心排列的至少一个半圆锥形切口，所述至少一个半圆锥形切口适于保持聚能装药，所述聚能装药定向为从所述中心轴线垂直点火；

第二圆柱形半部，所述第二圆柱形半部具有通孔中心、第一端、第二端和围绕所述中心排列的至少一个半圆锥形切口，所述至少一个半圆锥形切口适于保持聚能装药，所述聚能装药定向为从所述中心轴线垂直点火；并且

其中，所述第一圆柱形半部连接至所述第二圆柱形半部。

23.根据权利要求22所述的器械，还包括在所述第一圆柱形半部的突出远端处的带螺纹的圆柱形接口，其中，所述带螺纹的圆柱形接口具有与所述通孔中心轴线相同的轴线。

24.根据权利要求23所述的器械，还包括接触固定螺母，所述接触固定螺母连接到所述带螺纹的圆柱形接口。

25.根据权利要求24所述的器械，还包括接触销，所述接触销具有大体上圆柱形的主体并且部分地设置在所述通孔内，从所述带螺纹的圆柱形接口突出，并被所述固定螺母限制。

26.根据权利要求25所述的器械，还包括弹簧，所述弹簧位于所述通孔内并将所述接触销加载至抵靠所述固定螺母。

27.根据权利要求26所述的器械，还包括接触带，所述接触带越过所述第一圆柱形半部和所述第二圆柱形半部并且连接至设置在所述第一通孔和所述第二圆柱形半部的所述圆锥形端内的所述弹簧。

28.根据权利要求27所述的器械，还包括扩爆器支架，所述扩爆器支架具有大体上圆柱形的主体并且部分地设置在所述第二圆柱形半部的所述第二通孔内。

29.根据权利要求28所述的器械，其中，所述第一圆柱形半部的所述至少一个半圆锥形切口与所述第二圆柱形半部的所述至少一个半圆锥形切口结合，以形成至少一个切口，所述至少一个切口适于容纳聚能装药，所述聚能装药定向成正交于钻井孔的中心轴线进行射孔。

30.根据权利要求29所述的器械，其中，所述至少一个切口是多个切口，所述多个切口排列以形成正交于钻井孔的中心轴线的射孔平面。

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