CN206409216U - 一种井下套管射孔装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种井下套管射孔装置，设置有：射孔枪本体；所述射孔枪本体的外部套装有密封外壳；射孔枪本体内镶嵌安装有井下控制电路板，井下控制电路板的信号输入端与压力传感器电连接，压力传感器的感压端与导压孔相连通，导压孔设置在射孔枪本体内部，与射孔枪本体内壁贯通；所述射孔枪本体上还安装有点火器、导爆索和射孔弹；井下控制电路板的信号输出端连接点火器，点火器与导爆索连接，导爆索穿过射孔弹；射孔枪本体内部镶嵌安装有井下电池组，井下电池组通过导线与井下控制电路板电连接。因此本实用新型操作简单、可靠，成本低，能够极大地提高压裂酸化施工效率，同时不需要下入任何开启工具，最大程度的避免了井下复杂事故。

Description

一种井下套管射孔装置

技术领域

本实用新型属于石油设备技术领域，尤其涉及一种井下套管射孔装置。

背景技术

目前，国内油气供应不足的矛盾越来越突出，石油可采、易采储量不断减少，勘探开发正向深层、非常规隐蔽油藏发展，地层越来越复杂，层间差异大，多数储层在完井过程中需要压裂酸化改造，压裂酸化改造成为解决层间矛盾、提高油层动用程度、挖掘层间潜力最有效的措施。随着技术发展，现有油气井通常采用分段压裂酸化工艺，但目前没有一种可靠的压裂酸化工艺技术能够兼顾高效、全通径和避免井下复杂情况等方面，导致目前分段压裂酸化施工效率不高、井下复杂情况多等问题。虽然目前已研发出远程控制智能滑套，可以极大地提高施工效率，但由于成本高昂，故障率高，难以在现场大规模应用。国内油气供应不足的矛盾越来越突出，石油可采、易采储量不断减少，勘探开发正向深层、非常规隐蔽油藏发展，地层越来越复杂，层间差异大，多数储层在完井过程中需要压裂酸化改造，压裂酸化改造成为解决层间矛盾、提高油层动用程度、挖掘层间潜力最有效的措施。随着技术发展，现有油气井通常采用分段压裂酸化工艺，对于这种工艺，如何在快速建立井筒与地层之间沟通通道的前提下提高分段压裂酸化工艺的施工效率，减少井下复杂情况和后期修井作业影响是一项重点要解决的问题。滑套作为一种可以沟通/隔离油气井与地层流体的井下工具，同时射孔作为一种可以沟通/隔离油气井与地层流体的方法，目前均广泛应用于水平井分段压裂酸化作业管柱中。对于滑套，目前油田水平井分段压裂酸化采用机械式投球滑套，打开每一级滑套都需要投入对应尺寸的压裂球，施工时从下到上逐层投球打开各层滑套，每一级滑套球座内径及压裂球内径均不相同，从下到上，滑套球座和压裂球内径逐级增大，这种滑套结构复杂，通径小，且压裂级数有限；并且当储层后期产水，滑套无法实现关闭封堵，导致油气井产能降低甚至报废。例如，中国专利文献公开的“一种投球开启自锁滑套”，公开号：CN201972661U，公开日期：2011年09月14日，该专利阐述了在水平井段作业时投球开启压裂喷砂通道，并锁定保持生产通道畅通，但仍采用投球分段，分段数受限。专利“双打开压差滑套”，公开号：CN201723198U，公开日期：2011年01月26日，该实用新型是利用压差推动上、下液缸分别向上下移动，打开通道，可以解决投球滑套不能用于水平裸眼井分段压裂、酸化工具管柱第一段的问题，但仍无法解决分段受限问题。基于此，又开发出一些新的机械式可开关滑套，这类滑套在压裂酸化施工时，可通过投球或下入连续油管带开关工具打开滑套，当储层后期产水，需要关闭滑套时，下入连续油管带开关工具关闭滑套。例如专利“一种选择性开关滑套组件中的智能型滑套”，公开号：CN202125290U，公开日期：2012年01月25日，该实用新型是利用下入专用开关工具，打开和关闭滑套。这类滑套的最大问题在于连续油管带开关工具开关滑套需要使用连续油管设备，作业费用高，且连续油管作业需要花费大量时间，该方法操作复杂，施工周期长，成本很非常高。基于此，又开发出可远程控制的电动滑套，例如专利“用于水平井分段压裂酸化改造的地面控制井下滑套”，公开号：CN104088604A，公开日期：2014年10月08日，该发明专利通过在地面发送控制指令远程控制井下滑套的打开和关闭。这类滑套虽然操作简便，节省时间，但是结构复杂，成本高，且易出现故障，并且受到设计尺寸限制，无法满足管柱全通径的要求。对于射孔，目前油气田水平井分段压裂酸化常采用射孔枪分簇射孔和水力喷射射孔两种方法。射孔枪分簇射孔通常结合桥塞一起应用，实现逐层射孔和层间封隔。例如专利“一种免钻塞的泵入式水力桥塞分段压裂方法”，公开号：CN104564003A，公开日期：2015年04月29日，该发明专利通过射孔枪分簇射孔和桥塞联作方式，实现每一层的射孔、压裂、封隔联作。但每一层都要下入联作管柱，增加了作业时间和成本；同时如果遇到套管变形的问题，则会导致射孔枪和桥塞无法下入到位，影响后续施工。对于水力喷射射孔方式，利用水力封隔原理实现射孔和压裂联作，效率较高，例如专利“一种压裂酸化用不动管柱水力喷射工艺及其管柱”，公开号：CN103075139A，公开日期：2013年05月01日，但由于压裂施工时有油管或连续油管在井筒内，施工最大排量受到限制，难以满足体积压裂的需要。综上，国外水平井分段压裂酸化改造工艺中，最新的滑套控制方法是在施工时投球依次打开各级滑套并施工，待各层施工全部完成后，反排压裂球并钻掉各投球滑套中的球座，进行生产；在生产过程中，如遇某一层位或某些层位出水，则下连续油管带滑套开关工具关闭对应层位的滑套；这种技术能够实现开关滑套，但分段级数有限；国内水平井分段压裂酸化改造工艺中，普遍应用的也是投球式滑套。但相较于国外同类产品，这类滑套不具备后期可关闭的功能。并且现有投球滑套操作则需要等待地面投球落到滑套球座所花费的时间，时效性上较差。而对于目前最新的射孔方法，就是采用射孔枪分簇射孔和水力喷射射孔，两种方法也均需要下入射孔枪或射孔管柱，不仅增加作业时间，也会遇到井下复杂情况，其中水力喷射射孔还受到施工排量限制。

综上所述，目前分段压裂酸化施工效率不高、井下情况复杂；远程控制智能滑套存在成本高昂，故障率高，难以在现场大规模应用。

发明内容

本实用新型为解决目前分段压裂酸化施工效率不高、井下情况复杂；远程控制智能滑套存在成本高昂，故障率高，难以在现场大规模应用的技术问题而提供一种结构简单、安装使用方便、提高工作效率的井下套管射孔装置。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

本实用新型提供的井下套管射孔装置，所述井下套管射孔装置设置有：

射孔枪本体；

所述射孔枪本体的外部套装有密封外壳；射孔枪本体内镶嵌安装有井下控制电路板，井下控制电路板的信号输入端与压力传感器电连接，压力传感器的感压端与导压孔相连通，导压孔设置在射孔枪本体内部，与射孔枪本体内壁贯通；

所述射孔枪本体上还安装有点火器、导爆索和射孔弹；井下控制电路板的信号输出端连接点火器，点火器与第一导爆索连接，第二导爆索穿过射孔弹(如附图2所示，第二导爆索与第一导爆索是同一根导爆索，第二导爆索是第一导爆索的延长部分)；射孔枪本体内部镶嵌安装有井下电池组，井下电池组通过导线与井下控制电路板电连接。

进一步，所述射孔枪本体的下端设置有带内螺纹的通孔，射孔弹通过螺纹安装在射孔枪本体上的通孔内；射孔弹相位角可根据需要按照30°、45°、60°、90°、120°其中之一进行排列；也可以根据特殊需要以0～180°之间任意角度进行排列；导爆索沿射孔枪本体外侧铺设。

进一步，所述密封外壳与所述射孔枪本体通过螺纹连接，射孔枪本体外侧安装有与密封外壳相匹配的密封圈。

进一步，所述射孔枪本体上下两端均通过螺纹与套管或其他井下工具连接。

本实用新型的另一目的在于提供一种安装有所述井下套管射孔装置的压裂酸化系统，所述压裂酸化系统包括压裂酸化地面设备，井口通过高压管线与压裂酸化地面设备的输出端相连通，完井方式为下套管固井完井，套管上从下到上依次连接有若干井下套管射孔枪。

本实用新型具有的优点和积极效果是：由于本实用新型该井下套管射孔枪在现场施工中，通常随套管一次性下入多个井下套管射孔枪，为保证每个井下套管射孔枪的独立控制开启，在下井前提前为每个井下套管射孔枪设置不同的控制指令，每个井下套管射孔枪都在持续检索井下压力的变化信息，只有当井下压力的变化规律与自身设置的控制指令相匹配时，井下套管射孔枪才会动作。将本实用新型操作简单、可靠，成本低，能够极大地提高压裂酸化施工效率，同时不需要下入任何开启工具，最大程度的避免了井下复杂事故。本实用新型所述井下套管射孔枪，配合层间暂堵技术，能够实现每层压裂施工的无缝切换，同时也满足不需下入转层工具和井筒全通径的要求。这样既避免了当前射孔桥塞联作技术每层下入射孔枪射孔、下桥塞封隔的步骤，节省了作业时间，也消除了套管变形对井下工具下入的影响；也解决了当前使用的投球滑套技术无法实现无限级压裂和不能满足井筒全通径的技术瓶颈。施工效率相对于现有技术能够提高40％以上。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的井下套管射孔装置未进行射孔动作时的的结构示意图。

图2是本实用新型实施例提供的井下套管射孔装置进行射孔动作后的结构示意图。

图3是本实用新型实施例提供的井下套管射孔装置的安装示意图。

图4是本实用新型实施例提供的井下套管射孔装置的控制流程图。

图中：1、密封外壳；2、导压孔；3、压力传感器；4、井下控制电路板；5、点火器；6、密封圈；7、第一导爆索；8、井下电池组；9、第二导爆索；10、射孔弹；11、射孔枪本体；12、通孔；13、井口；14、压裂酸化地面设备；15、井眼；16、固井水泥；17、第一井下套管射孔枪；18、第二井下套管射孔枪；19、套管；20、井下套管射孔枪n。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本实用新型的结构作详细的描述。

如图1-图3所示，本实用新型实施例提供的井下套管射孔装置包括射孔枪本体11，射孔枪本体11的外部套装有密封外壳1；射孔枪本体11内镶嵌安装有井下控制电路板4，井下控制电路板4的信号输入端与压力传感器3电连接，压力传感器3的感压端与导压孔2相连通，导压孔2设置在射孔枪本体11内部，与射孔枪本体11内壁贯通；射孔枪本体11上还安装有点火器5、第一导爆索7，第二导爆索9和射孔弹10。井下控制电路板4的信号输出端连接点火器5，点火器5与第一导爆索7连接，第二导爆索9沿射孔枪本体外壁铺设(第二导爆索9与第一导爆索7为同一根导爆索，第二导爆索9为第一导爆索7的延长部分，如图1所示)，穿过射孔弹10；射孔枪本体11内部镶嵌安装有井下电池组8，井下电池组8通过导线与井下控制电路板4电连接，也同时为压力传感器3和点火器5供电。另外井下电池组8与点火器5连接的电路中，只有当井下控制电路板4发出命令后，井下电池组8与点火器5连接的电路才导通。

所述射孔枪本体11的下端设置有通孔12，通孔12上加工有内螺纹，射孔弹10通过螺纹安装在通孔12上。

所述密封外壳1与所述射孔枪本体11通过螺纹连接，射孔枪本体11外侧安装有与密封外壳1相匹配的密封圈6。

射孔枪本体11的下端设置有带内螺纹的通孔，射孔弹通过螺纹安装在射孔枪本体上的通孔内；射孔弹相位角可根据需要按照30°、45°、60°、90°、120°其中之一进行排列；也可以根据特殊需要以0～180°之间任意角度进行排列；导爆索沿射孔枪本体11外侧铺设。

本实用新型另一目的在于提供一种适用于上述井下套管射孔枪的压裂酸化系统，该压裂酸化系统包括压裂酸化地面设备14，井口13通过管道与地面高压动力设备14的输出端相连通，完井方式为下套管固井完井，套管19从上到下依次连接有第一井下套管射孔枪17、第二井下套管射孔枪18、…、井下套管射孔枪n20。

下面结合工作原理对本实用新型的结构作进一步的描述。

井下套管射孔枪随套管19一起送入井下，射孔弹10通过螺纹安装在通孔12上。密封外壳1通过密封圈6把井下控制电路板4和井下电池组8密封在射孔枪本体11上的控制腔内。当地面操作人员需要让井下套管射孔枪进行射孔时，在地面向井下发送控制信号，井下套管射孔枪接收到控制信号后，井下控制电路板4控制点火器5点火，引爆导爆索(包括第一导爆索7与第二导爆索9，如图1所示，第二导爆索与第一导爆索是同一根导爆索，第二导爆索是第一导爆索的延长部分)，触发射孔弹10射孔，实现井下套管射孔枪完成射孔动作。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种井下套管射孔装置，其特征在于，所述井下套管射孔装置设置有：

射孔枪本体；

所述射孔枪本体的外部套装有密封外壳；射孔枪本体内镶嵌安装有井下控制电路板，井下控制电路板的信号输入端与压力传感器电连接，压力传感器的感压端与导压孔相连通，导压孔设置在射孔枪本体内部，与射孔枪本体内壁贯通；

所述射孔枪本体上还安装有点火器、导爆索和射孔弹；井下控制电路板的信号输出端连接点火器，点火器与第一导爆索连接，第二导爆索穿过射孔弹；第二导爆索与第一导爆索是同一根导爆索，第二导爆索是第一导爆索的延长部分；射孔枪本体内部镶嵌安装有井下电池组，井下电池组通过导线与井下控制电路板电连接。

2.如权利要求1所述的井下套管射孔装置，其特征在于，所述射孔枪本体的下端设置有带内螺纹的通孔，射孔弹通过螺纹安装在射孔枪本体上的通孔内；射孔弹相位角可根据需要按照30°、45°、60°、90°、120°其中之一进行排列；也可以根据特殊需要以0～180°之间任意角度进行排列；导爆索沿射孔枪本体外侧铺设。

3.如权利要求1所述的井下套管射孔装置，其特征在于，所述密封外壳与所述射孔枪本体通过螺纹连接，射孔枪本体外侧安装有与密封外壳相匹配的密封圈。

4.如权利要求1所述的井下套管射孔装置，其特征在于，所述射孔枪本体上下两端均通过螺纹与套管或其他井下工具连接。

5.一种安装有适用于如权利要求1所述井下套管射孔装置的压裂酸化系统，其特征在于，所述压裂酸化系统包括压裂酸化地面设备，井口通过高压管线与压裂酸化地面设备的输出端相连通，完井方式为下套管固井完井，套管上从下到上依次连接有若干井下套管射孔枪。