CN115680576A - 一种持续波动脉冲射孔增效装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种持续波动脉冲射孔增效装置和方法，包括射孔枪，所述射孔枪内分隔成若干射孔安装空间；设置在所述射孔安装空间内的射孔机构，射孔机构包括弹架，所述弹架上安装有不同方向的射孔弹；其中，所述射孔弹为高低能复式射孔弹。本发明能够对区域地层做功时产生持续压力波动，使孔道间地层受到变应力波的拉扯与剪切作用，在孔道远端形成裂隙，更好地沟通储层，提高近井地带渗流效果。

Description

一种持续波动脉冲射孔增效装置和方法

技术领域

本发明涉及一种持续波动脉冲射孔增效装置，属于油气井射孔工艺领域。本发明还涉及一种持续波动脉冲射孔增效方法。

背景技术

现有的射孔增效技术主要有以下两种：

一是一体式射孔压裂增效技术。该技术是在射孔的同时点燃预先装在射孔弹间的火药药饼或药盒。射孔弹起爆后在微秒级的时间内形成射孔孔道，火药燃烧产生的燃气在毫秒级的时间内通过射孔枪枪体上的孔眼进入射孔孔道中，对孔道进行压力作用。但该技术在火药燃烧后产生的燃气会使射孔枪内的压力急剧增加，导致射孔枪胀裂变形，造成胀枪卡井事故，耽误油气井的正常生产。而为降低胀枪卡井的事故风险，在增效射孔枪枪体上预留的泄压孔，可能会因封堵不严而导致射孔枪发生井下漏水事故，致使整个射孔作业失败。

二是分体式射孔压裂增效技术。该项技术所使用的射孔器与常规射孔器相同，在射孔枪的下部(或上部、两端)安装了常规的高能气体压裂弹，使用安全性较好。在射孔的同时点燃高能气体压裂弹，火药燃烧产生的高温高压燃气在油气井井筒内增压，进入射孔孔道对地层进行高能气体压裂。该项技术避免了射孔枪枪体的胀裂卡井事故和枪体漏水问题，但由于高能气体压裂弹并不能对准射孔孔道释放燃烧气体，所以火药燃气压力对油气层的压裂作用有限，能量利用率低。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种持续波动脉冲射孔增效装置和方法，其能够对目的层区域做功时产生持续压力波动，使孔道间地层受到变应力波的拉扯与剪切作用，在孔道远端形成裂隙，更好地沟通储层，提高近井地带渗流效果。

本发明的一个方面，提出了一种持续波动脉冲射孔增效装置，包括：

射孔枪，所述射孔枪内分隔成若干射孔安装空间；

设置在所述射孔安装空间内的射孔机构，射孔机构包括弹架，所述弹架上安装有不同方向的射孔弹；

其中，所述射孔弹为高低能复式射孔弹。

本发明的进一步改进在于，所述高低能复式射孔弹包括第一射孔弹和第二射孔弹，所述第一射孔弹为高能射孔弹，所述第二射孔弹为低能射孔弹；

在安装时，根据地层要求在所述弹架上选择性安装第一射孔弹或第二射孔弹，或者以第一射孔弹和第二射孔弹结合的方式。

本发明的进一步改进在于，所述弹架为管状结构，其侧面设置有若干安装孔，每个所述射孔安装空间内的安装孔的方向不同，所述安装孔内安装所述第一射孔弹或所述第二射孔弹。

本发明的进一步改进在于，所述射孔枪内设置有若干稳定间隔仓，所述稳定间隔仓与所述弹架固定相连；所述射孔安装空间之间通过所述稳定间隔仓分隔。

本发明的进一步改进在于，所述射孔安装空间内设置有一组第一射孔弹和一组第二射孔弹。

本发明的进一步改进在于，所述第一射孔弹包括射孔弹主体以及连接在所述射孔弹主体上的快燃药盒，所述第二射孔弹包括射孔弹主体以及连接在所述射孔弹主体上的慢燃药盒。

本发明的进一步改进在于，所述射孔弹主体包括U型的壳体，所述壳体内设置有V型的药形罩，在所述壳体和所述药形罩之间设置有主炸药；所述壳体的端部设置有起爆药。

本发明的进一步改进在于，所述射孔枪的内壁上设置有凹槽结构，所述射孔弹的射孔方向对准所述凹槽结构。

根据本发明的另一个方面，还提出了一种持续波动脉冲射孔增效方法，包括：

将射孔弹安装在弹架上，并将弹架装入稳定间隔仓；

将组合好的射孔弹、弹架和稳定间隔仓放入射孔枪内并固定，形成所述持续波动脉冲射孔增效装置；

将所述持续波动脉冲射孔增效装置下入井下并进行射孔。

本发明的进一步改进在于，在弹架上安装所述射孔弹时，首先将射孔弹主体安装在弹架上，并根据需要将快燃药盒和慢燃药盒间隔连接在射孔弹主体上；

在射孔时，所述快燃药盒和所述慢燃药盒向地层释放高频持续波动脉冲。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明所述一种持续波动脉冲射孔增效装置和方法，采用环状前置高、低能装药方式，与射孔弹一体式装配，形成高低能增效复式射孔弹；另外还可以以间隔装配方式将高低能增效复式射孔弹填装于射孔弹架上。通过本发明能够对目的层区域做功时产生持续压力波动，使孔道间地层受到变应力波的拉扯与剪切作用，在孔道远端形成裂隙，更好地沟通储层，提高近井地带渗流效果。

本发明所述一种持续波动脉冲射孔增效装置和方法，其中的高低能增效复式射孔弹可根据地层特性进行射孔优化设计，调节高低能前置装药的匹配关系，如针对薄层油气藏可采取低能前置装药模块，厚层油气藏采取高能前置装药模块，也可根据地质特性采取连续匹配或间隔匹配的方式。射孔器不用预设泄压孔，在保证射孔枪体管柱安全的同时，提高了能量的利用率。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1所示为本发明的一个实施例的持续波动脉冲射孔增效装置的结构示意图；

图2所示为本发明的一个实施例的射孔弹主体的结构示意图；

图3所示为本发明的一个实施例的持续波动脉冲射孔增效方法的持续波动脉冲射孔增效技术压力曲线示意图。

附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

在附图中各附图标记的含义如下：1、射孔枪，2、弹架，3、射孔弹主体，4、快燃药盒，5、慢燃药盒，6、稳定间隔仓，7、壳体，8、药型罩，9、主炸药，10、起爆药。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的一种持续波动脉冲射孔增效装置，包括射孔枪1，射孔枪1为管状的结构，其内部分成若干间隔仓。在所述间隔仓内设置有射孔单元，射孔单元包括弹架2，所述弹架2上安装有射孔弹。其中，射孔弹为高低能复式射孔弹。

在根据本实施例所述的持续波动脉冲射孔增强装置，采用高低能复式射孔弹改变射孔后效能的表现形式，在射孔后形成多个波动脉冲，持续震荡地层。在使用时，能够对目的层区域做功时产生持续压力波动，使孔道间地层受到变应力波的拉扯与剪切作用，在孔道远端形成裂隙，更好地沟通储层，提高近井地带渗流效果。

在一个实施例中，所述高低能复式射孔弹包括第一射孔弹和第二射孔弹，第一射孔弹为高能射孔弹，所述第二射孔弹为低能射孔弹。采用第一射孔弹、第二射孔弹还是两者结合的方式可以根据地层要求进行选择，从而选择性地安装在弹架2上。

在使用根据本实施例所述的持续波动脉冲射孔增强装置时，针对不同的地层要求选择不同的射孔弹，如针对厚层油气藏采取高能射孔弹，在薄层油气藏可采取低能射孔弹，也可根据地质特性采取连续匹配或间隔匹配的组合方式。

采用高、低能配套前置装药，改变射孔后效能的表现形式，在射孔后形成多个波动脉冲，持续震荡地层。脉冲峰值压力不高但持续时间较长，脉冲频率切换快，做功效率高，能有效解除地层应力，影响近井地带甚至较远区域的地层物性，完善储层改造效果。

在一个实施例中，所述弹架2为管状结构，其侧面设置有若干安装孔，每个所述射孔安装空间内的安装孔的方向不同，所述安装孔内安装所述第一射孔弹或所述第二射孔弹。

在根据本实施例所述装置中，弹架2是用来固定射孔弹的钢管结构器件，它的结构决定了每米射孔弹装配数量，射孔相位，射孔弹的装配方式，它与装配好的射孔弹一起被装载在射孔枪1管内。弹架2的端部设置有定位盘，用来将弹架2管固定在枪内。在弹架2上与安装孔相对的一侧设置有引爆索，用于引爆射弹孔。

在一个实施例中，所述射孔枪1内设置有若干稳定间隔仓6，所述射孔安装空间之间通过所述稳定间隔仓6分隔。所述稳定间隔仓6与所述弹架2固定相连，本实施例采用的是一个弹架2与多个稳定间隔仓6固定连接形成一个整体的方式；可以采用多个弹架2，每个弹架2分别固定在两个稳定间隔仓6之间，只要保证弹架2和稳定间隔仓6连接稳固均在本发明的范围内。

在一个优选的实施例中，所述射孔安装空间内设置有一组第一射孔弹和一组第二射孔弹。第一射孔弹和第二射孔弹以间隔布置的方式安装。

在一个优选的实施例中，所述第一射孔弹包括射孔弹主体3以及连接在所述射孔弹主体3上的快燃药盒4，所述第二射孔弹包括射孔弹主体3以及连接在所述射孔弹主体3上的慢燃药盒5。

第一射孔弹和第二射孔弹中射弹孔主体的结构相同，快燃药盒4和慢燃药盒5的结构不同，并都可以装配在射孔弹主体3上。在使用时，根据需要在射孔弹主体3上安装不同的药盒(快燃药盒4或慢燃药盒5)，形成不同类型的高低能复式射孔弹。

药盒装载复合含能材料，装配于射孔弹口部，在射孔弹爆照后的聚能爆轰场压力趋势下，跟随金属射流进入射孔孔道，在高热和高压状态下与井下介质和爆轰产物二次反应，对孔道形成二次动力加载。

在一个实施例中，如图2所示，所述射孔弹主体3包括U型的壳体7，所述壳体7内设置有V型的药形罩8，在所述壳体7和所述药形罩8之间设置有主炸药9；所述壳体7的端部设置有起爆药10。起爆药10与引爆索相连，并通过引爆索引爆所述起爆药10，起爆药10引爆主炸药9。爆炸后可产生高速高温金属射流，可以穿透套管和地层，使地层和井筒沟通。油、气可通过通道进入井筒内。

在一个实施例中，所述射孔枪1的内壁上设置有凹槽结构，所述射孔弹的射孔方向对准所述凹槽结构。

通过在射孔枪1上设置凹槽结构使射孔枪1的外壁形成薄弱的位置，在射孔弹爆炸射孔时，薄弱的位置更易穿透，保证射孔的效果。

根据本发明的另一个方面，还提出了一种持续波动脉冲射孔增效方法，其包括以下步骤：

首先，将射孔弹安装在弹架2上，并将弹架2装入稳定间隔仓6；

之后将组合好的射孔弹、弹架2和稳定间隔仓6放入射孔枪1内并固定，形成所述持续波动脉冲射孔增效装置；

将所述持续波动脉冲射孔增效装置下入井下并进行射孔。

在一个优选的实施例中，在弹架2上安装所述射孔弹时，首先将射孔弹主体3安装在弹架2上，并根据需要将快燃药盒4和慢燃药盒5间隔连接在射孔弹主体3上；

在射孔时，所述快燃药盒4和所述慢燃药盒5向地层释放高频持续波动脉冲。

高频持续波动脉冲的压力曲线如图3所示。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种持续波动脉冲射孔增效装置，其特征在于，包括：

射孔枪(1)，所述射孔枪(1)内分隔成若干射孔安装空间；

设置在所述射孔安装空间内的射孔机构，射孔机构包括弹架(2)，所述弹架(2)上安装有不同方向的射孔弹；

其中，所述射孔弹为高低能复式射孔弹。

2.根据权利要求1所述的持续波动脉冲射孔增效装置，其特征在于，所述高低能复式射孔弹包括第一射孔弹和第二射孔弹，所述第一射孔弹为高能射孔弹，所述第二射孔弹为低能射孔弹；

在安装时，根据地层要求在所述弹架(2)上选择性安装第一射孔弹或第二射孔弹，或者以第一射孔弹和第二射孔弹结合的方式。

3.根据权利要求2所述的持续波动脉冲射孔增效装置，其特征在于，所述弹架(2)为管状结构，其侧面设置有若干安装孔，每个所述射孔安装空间内的安装孔的方向不同，所述安装孔内安装所述第一射孔弹或所述第二射孔弹。

4.根据权利要求3所述的持续波动脉冲射孔增效装置，其特征在于，所述射孔枪(1)内设置有若干稳定间隔仓(6)，所述稳定间隔仓(6)与所述弹架(2)固定相连；所述射孔安装空间之间通过所述稳定间隔仓(6)分隔。

5.根据权利要求4所述的持续波动脉冲射孔增效装置，其特征在于，所述射孔安装空间内设置有一组第一射孔弹和一组第二射孔弹。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的持续波动脉冲射孔增效装置，其特征在于，所述第一射孔弹包括射孔弹主体(3)以及连接在所述射孔弹主体(3)上的快燃药盒(4)，所述第二射孔弹包括射孔弹主体(3)以及连接在所述射孔弹主体(3)上的慢燃药盒(5)。

7.根据权利要求6所述的持续波动脉冲射孔增效装置，其特征在于，所述射孔弹主体(3)包括U型的壳体(7)，所述壳体(7)内设置有V型的药形罩(8)，在所述壳体(7)和所述药形罩(8)之间设置有主炸药(9)；所述壳体(7)的端部设置有起爆药(10)。

8.根据权利要求7所述的持续波动脉冲射孔增效装置，其特征在于，所述射孔枪(1)的内壁上设置有凹槽结构，所述射孔弹的射孔方向对准所述凹槽结构。

9.一种持续波动脉冲射孔增效方法，其特征在于，包括：

将射孔弹安装在弹架(2)上，并将弹架(2)装入稳定间隔仓(6)；

将组合好的射孔弹、弹架(2)和稳定间隔仓(6)放入射孔枪(1)内并固定，形成根据权利要求1至8中任一项所述持续波动脉冲射孔增效装置；

将所述持续波动脉冲射孔增效装置下入井下并进行射孔。

10.根据权利要求9所述的持续波动脉冲射孔增效方法，其特征在于，在弹架(2)上安装所述射孔弹时，首先将射孔弹主体(3)安装在弹架(2)上，并根据需要将快燃药盒(4)和慢燃药盒(5)间隔连接在射孔弹主体(3)上；

在射孔时，所述快燃药盒(4)和所述慢燃药盒(5)向地层释放高频持续波动脉冲。

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