CN206458427U - 射孔单元以及射孔器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种射孔单元以及射孔器，其中射孔单元包括：弹架，沿第一轴线方向延伸；可调总成，具有沿第一轴线方向相对的第一端和第二端，可调总成包括射孔弹以及能驱使射孔弹绕第二轴线方向转动的调射角机构；位于弹架内的第一锥套，第一锥套固定设置在可调总成的第一端；位于弹架内的第二锥套，第二锥套固定设置在可调总成的第二端；位于弹架内的第一轴承，固定设置在第一锥套上，并能相对弹架绕第一轴线转动；位于弹架内的第二轴承，第二轴承能相对弹架绕第一轴线转动。本申请实施例中的射孔单元中的两种射孔参数均可调节，两种射孔参数可以分别调节，互不影响，有利于实现复杂的射孔作业和开发目标。

Description

射孔单元以及射孔器

技术领域

本实用新型涉及油气田完井技术领域，特别涉及一种射孔单元以及射孔器。

背景技术

随着低渗透、非常规以及滩海、偏远油气田的开发，大斜度井、丛式井、水平井以及斜层直井等特殊结构井不断涌现，对传统射孔技术提出新的要求。

目前已申请的射孔技术专利：专利号201420563236.1涉及一种悬臂梁式定面结构，包括悬臂梁、上支撑板、下支撑板和射孔弹，所述上支撑板和下支撑板上均贯通设置有用于与射孔弹配合的圆孔，上支撑板和下支撑板分别与悬臂梁固定连接，射孔弹分别通过两个圆孔套接固定在上支撑板和下支撑板上。本实用新型能够支撑与锁紧射孔弹，能够控制射孔射流在套管轴向截面上定面。专利号201310431399.4涉及一种油气井用定面射孔模块弹托，该弹托的下部由四个倾斜设置的面围拢形成，分别是两个对称设置的定位面、射孔弹穿出面和导爆索走位面，四个倾斜设置的面均与底面连接；模块弹托中开有弹孔，弹孔的一端贯穿所述射孔弹穿出面，另一端贯穿模块弹托的上部和顶面；所述弹孔的轴线与所述底面之间形成锐角。

现有射孔技术主要的问题有：(1)现有射孔器在调节射孔参数时，仅能调节一种参数，如射角、方向、相位等，不能同时调节两种以上的参数，这样就限制了一些复杂射孔工艺的应用，比如定面射孔工艺；(2)现有射孔工具定位可靠性不够，当现场需要多只射孔弹同时激发时，可能出现部分射孔弹发生偏离既定工艺参数的问题，影响了储层孔道的形成，不能实现射孔工程设计目标。

综上所述，现有射孔技术具有射孔调节参数单一、应用不便、定位可靠不足、激发时射孔弹产生偏离等缺点，需要进一步改进。为此，为了解决上述问题中的至少一种，急需一种射孔单元。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺陷中的至少一种，本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种射孔单元以及射孔器，其整体结构紧凑、现场应用简便、固定可靠、应用灵活。

本实用新型的具体技术方案是：

一种射孔单元，包括：

弹架，所述弹架沿第一轴线方向延伸；

可调总成，所述可调总成具有沿第一轴线方向相对的第一端和第二端，所述可调总成包括射孔弹以及能驱使所述射孔弹绕第二轴线方向转动的调射角机构，其中，所述第一轴线与所述第二轴线不平行；

位于弹架内的第一锥套，所述第一锥套固定设置在所述可调总成的第一端；

位于弹架内的第二锥套，所述第二锥套固定设置在所述可调总成的第二端；

位于弹架内的第一轴承，固定设置在所述第一锥套上，并能相对所述弹架绕所述第一轴线转动；

位于弹架内的第二轴承，所述第二轴承能相对所述弹架绕所述第一轴线转动，所述第二轴承与所述第二锥套之间设置有能沿第一轴线方向发生形变的弹性元件。

优选地，所述可调总成包括：连接钢构，所述连接钢构的第一端和第二端分别设置有第一法兰和第二法兰，所述第一法兰固设在所述第一锥套上，所述第二法兰固设在所述第二锥套上。

优选地，所述第一法兰具有截面大体呈梯形的第一突出部，所述第一锥套具有与所述第一突出部匹配的第一锥形槽；所述第二法兰具有截面大体呈梯形的第二突出部，所述第二锥套具有与所述第二突出部匹配的第二锥形槽。

优选地，所述第一法兰具有第一本体，所述第一本体与所述第一锥套朝向所述连接钢构一端的端面相贴，所述第二法兰具有第二本体，所述第二本体与所述第二锥套朝向所述连接钢构一端的端面相贴。

优选地，所述第一法兰上设置有多个沿所述第一轴线的圆周方向排布的第一孔，所述第一本体上设置有多个沿所述第一轴线的圆周方向排布的第二孔，所述射孔单元包括穿设于所述第一孔和所述第二孔之间的第一定位销；所述第二法兰上设置有多个沿所述第一轴线的圆周方向排布的第三孔，所述第二本体上设置有多个沿所述第一轴线的圆周方向排布的第四孔，所述射孔单元包括穿设于所述第三孔和所述第四孔之间的第二定位销。

优选地，当所述可调总成相对所述第一法兰以及第二法兰转动至一定角度时，所有的所述第一孔与所有的所述第二孔相对应，所有的所述第三孔与所有的所述第四孔相对应。

优选地，所述第一法兰、所述第二法兰以及所述连接钢构通过焊接固定。

优选地，所述弹性元件为多个，多个所述弹性元件沿所述第一轴线的圆周方向排布。

优选地，所述第一轴承和所述第二轴承为预设重量，以使所述可调总成处于平衡状态。

优选地，所述第一轴承和/或所述第二轴承为滚子轴承。

优选地，所述可调总成包括连接钢构，所述调射角机构包括开设在所述连接钢构上并沿所述第二轴线的周向延伸的弧形槽、开设在所述连接钢构上的并沿所述第二轴线的轴线排布的多个第一定位孔、设置在所述射孔弹上转动销、设置在所述射孔弹上的导向销、以及设置在所述射孔弹上的第二定位孔，所述转动销能绕所述第二轴线相对所述连接钢构转动，所述导向销插设于所述弧形槽内，当所述转动销相对所述连接钢构转动至一定角度时，其中一个所述定位孔与所述第二定位孔相对，以供一销轴穿设。

本申请实施例公开了一种射孔器，包括：如上述的射孔单元。

本申请实施例中的射孔单元中的两种射孔参数均可调节，两种射孔参数可以分别调节，互不影响，有利于实现复杂的射孔作业和开发目标。本申请实施例中的射孔单元结构简单可靠：调节机构采用纯机械方式，在下入井筒的过程中，单元整体可保持初始设置的姿态，有效保证射孔作业的顺利实施。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。

图1为本申请实施例中的射孔单元的结构示意图。

图2为本申请实施例中的可调总成的结构示意图。

图3为图2的左视图。

以上附图的附图标记为：1、弹架；2、可调总成；3、连接钢构；31、第一端；32、第二端；4、第一法兰；41、第一突出部；42、第一本体；43、第一孔；5、第二法兰；51、第二突出部；52、第二本体；6、射孔弹；7、调射角机构71、弧形槽；72、第一定位孔；73、转动销；74、导向销；8、第一锥套；81、第一锥形槽；9、第二锥套；91、第二锥形槽；10、第一轴承；11、第二轴承；12、弹性元件；13、定位销。

具体实施方式

结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参照图1所示，本申请实施例公开了一种射孔单元，包括：弹架1，所述弹架1沿第一轴线方向延伸；可调总成2，所述可调总成2具有沿第一轴线方向相对的第一端31和第二端32，所述可调总成2包括射孔弹6、以及能驱使所述射孔弹6绕第二轴线方向转动的调射角机构7，其中，所述第一轴线与所述第二轴线不平行；位于弹架1内的第一锥套8，所述第一锥套8固定设置在所述可调总成2的第一端31；位于弹架1内的第二锥套9，所述第二锥套9固定设置在所述可调总成2的第二端32；位于弹架1内的第一轴承10，固定设置在所述第一锥套8上，并能相对所述弹架1绕所述第一轴线转动；位于弹架1内的第二轴承11，所述第二轴承11能相对所述弹架1绕所述第一轴线转动，所述第二轴承11与所述第二锥套9之间设置有能沿第一轴线方向发生形变的弹性元件12。

具体的，弹架1为大体沿第一轴线方向(图1的宽度方向)延伸的筒状体。弹架1的中部开口，以用于安置可调总成2。

在本实施方式中，可调总成2包括连接钢构3、射孔弹6以及调射角机构7。连接钢构3具有沿第一轴线方向相对的第一端31(图1中的左侧)和第二端32(图1中的右侧)。射孔弹6设置在所述连接钢构3上。射孔弹6为大孔径BH48RDX-1型。所述调射角机构7可以驱使所述射孔弹6绕第二轴线方向转动。其中，第二轴线(图1中垂直于纸面的方向)垂直于第一轴线。

所述第一锥套8位于弹架1内并位于所述连接钢构3的图1中的左侧。所述第一锥套8固定设置在所述连接钢构3的第一端31。所述第二锥套9位于弹架1内并位于所述连接钢构3的图1中的右侧。所述第二锥套9固定设置在所述连接钢构3的第二端32。第一锥套8以及第二锥套9的锥形结构有利于可调总成2的自定心和定位。

第一轴承10位于弹架1内并位于所述第一锥套8的图1中的左侧。第一轴承10固定设置在所述第一锥套8上。第一轴承10能相对所述弹架1绕所述第一轴线转动。

第二轴承11位于所述弹架1内并位于所述第二锥套9的图1中的右侧。第二轴承11能相对所述弹架1绕所述第一轴线转动，所述第二轴承11与所述第二锥套9之间设置有能沿第一轴线方向发生形变的弹性元件12。

具体的，第一轴承10和/或所述第二轴承11为滚子轴承，用于调整可调总成2的质心以保证所述可调总成2相对于弹架1自由转动。

本申请实施例中的射孔单元中的两种射孔参数均可调节，两种射孔参数可以分别调节，互不影响，有利于实现复杂的射孔作业和开发目标。本申请实施例中的射孔单元结构简单可靠：调节机构采用纯机械方式，在下入井筒的过程中，单元整体可保持初始设置的姿态，有效保证射孔作业的顺利实施。

本申请实施例中的射孔单元现场应用简便，射孔参数在地面调好后，直接装枪、成串，下井后的施工工序与现有工序相同，油田容易接受。本申请实施例中的射孔单元灵活性高，由于采用单元式的结构，可根据储层和井筒特点，将多只不同方向角和射角参数的单元串联起来，组成可满足复杂孔道形态成形要求的射孔枪串组合。

本申请实施例中的射孔单元克服了传统射孔技术的缺点，实现了同时对射角和方向角联合调节的目的，并提高了工具整体结构的可靠性。目前，油气田开发对象中低渗透、非常规资源比例越来越高，储层改造技术是经济有效动用这类资源的重要手段，而可联动调节的射孔器为后续储层改造的实施做好充分的准备，该技术具有很好的市场前景。

本申请实施例中的射孔单元克服了现有射孔技术的缺点，可用于各类复杂结构井完井，老井压裂前的补孔、解堵等作业，为定面射孔等复杂射孔工艺提供有效的技术手段。应用该技术可提高施工人员的作业效率，提高射孔的井下成功率。

参照图2所示，在本实施方式中，所述连接钢构3的第一端31和第二端32分别设置有第一法兰4和第二法兰5，所述第一法兰4固设在所述第一锥套8上，所述第二法兰5固设在所述第二锥套9上。

具体的，所述第一法兰4具有第一本体42以及截面大体呈梯形的第一突出部41。所述第一本体42与所述第一锥套8朝向所述连接钢构3一端的端面相贴。所述第一锥套8具有与所述第一突出部41匹配的第一锥形槽81。第一法兰4的第一突出部41穿设在所述第一锥形槽81内，并且第一突出部41的外壁面与所述第一锥形槽81的槽内壁相贴。所述第一本体42的左侧面与所述第一锥套8的右侧面相贴。

所述第一法兰4上设置有多个沿所述第一轴线的圆周方向排布的第一孔43(参照图3所示)，所述第一本体42上设置有多个沿所述第一轴线的圆周方向排布的第二孔，所述射孔单元包括穿设于所述第一孔43和所述第二孔之间的第一定位销13。

特别的，多个第一孔43可以沿圆周方向均匀排布。每一个第一孔43确定一个射孔方向。第一孔43和第二孔的数量可根据射孔工程设计要求进行调整。

所述第二法兰5具有第二本体52以及截面大体呈梯形的第二突出部51。所述第二本体52与所述第二锥套9朝向所述连接钢构3一端的端面相贴。所述第二锥套9具有与所述第二突出部51匹配的第二锥形槽91。第二法兰5的第二突出部51穿设在所述第二锥形槽91内，并且第二突出部51的外壁面与所述第二锥形槽91的槽内壁相贴。所述第二本体52的右侧面与所述第二锥套9的左侧面相贴。

所述第二法兰5上设置有多个沿所述第一轴线的圆周方向排布的第三孔，所述第二本体52上设置有多个沿所述第一轴线的圆周方向排布的第四孔，所述射孔单元包括穿设于所述第三孔和所述第四孔之间的第二定位销13。

特别的，多个第三孔可以沿圆周方向均匀排布。每一个第三孔确定一个射孔方向。第三孔和第四孔的数量可根据射孔工程设计要求进行调整。

当所述可调总成2相对所述第一法兰4以及第二法兰5转动至一定角度时，所有的所述第一孔43与所有的所述第二孔相对应，所有的所述第三孔与所有的所述第四孔相对应。

在本实施方式中，所述调射角机构7包括开设在所述连接钢构3上并沿所述第二轴线的周向延伸的弧形槽71、开设在所述连接钢构3上的并沿所述第二轴线的轴线排布的多个第一定位孔72、设置在所述射孔弹6上转动销73、设置在所述射孔弹6上的导向销74、以及设置在所述射孔弹6上的第二定位孔，所述转动销73能绕所述第二轴线相对所述连接钢构3转动，所述导向销74插设于所述弧形槽71内，当所述转动销73相对所述连接钢构3转动至一定角度时，其中一个所述定位孔与所述第二定位孔相对，以供一销轴穿设。

优选地，所述第一法兰4、所述第二法兰5以及所述连接钢构3通过焊接固定。

更优选地，所述弹性元件12为多个，多个所述弹性元件12沿所述第一轴线的圆周方向排布。

更优选地，所述第一轴承10和所述第二轴承11为预设重量，以使所述可调总成2处于平衡状态。

在将可调总成2装入弹架1时，先克服弹性元件12的弹性力，压紧第二端32的第二锥套9，将可调总成2装入弹架1，使第一法兰4与第一锥套8的锥孔相配合，调整可调总成2在弹架1内的位置。可调总成2与弹架1同轴后松开弹性元件12，第二锥套9在弹性元件12的作用下自动复位，顶住可调总成2，对可调总成2进行固定、限位。周向上，转动可调总成2，调节可调总成2的方向角至设计位置，用定位销13固定。当射角和方向调节完毕后，向弹架1两端装入第一轴承10和第二轴承11，以使可调总成2相对于弹架1转动，自动保持设定好的位置。

当现场需要定面射孔工艺时，需要采用3个射孔单元。各个射孔单元分别调节方向和射角至各自设计位置，然后按上述安装过程将3个射孔单元串联组装。

本申请实施例还公开了一种射孔器，包括如上述的射孔单元。射孔器的结构可以参照上文描述，在此不再累述。

本申请实施例中的射孔器具有整体结构紧凑、现场应用简便、固定可靠、应用灵活等优点。由于采用单元式的结构，可根据储层和井筒特点，将多只不同方向角和射角参数的射孔单元串联起来，组成可满足复杂孔道形态成形要求的射孔枪串组合。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的实用新型主题的一部分。

Claims (12)

1.一种射孔单元，其特征在于，包括：

弹架，所述弹架沿第一轴线方向延伸；

可调总成，所述可调总成具有沿第一轴线方向相对的第一端和第二端，所述可调总成包括射孔弹以及能驱使所述射孔弹绕第二轴线方向转动的调射角机构，其中，所述第一轴线与所述第二轴线不平行；

位于弹架内的第一锥套，所述第一锥套固定设置在所述可调总成的第一端；

位于弹架内的第二锥套，所述第二锥套固定设置在所述可调总成的第二端；

位于弹架内的第一轴承，固定设置在所述第一锥套上，并能相对所述弹架绕所述第一轴线转动；

位于弹架内的第二轴承，所述第二轴承能相对所述弹架绕所述第一轴线转动，所述第二轴承与所述第二锥套之间设置有能沿第一轴线方向发生形变的弹性元件。

2.根据权利要求1所述的射孔单元，其特征在于，所述可调总成包括：

连接钢构，所述连接钢构的第一端和第二端分别设置有第一法兰和第二法兰，所述第一法兰固设在所述第一锥套上，所述第二法兰固设在所述第二锥套上。

3.根据权利要求2所述的射孔单元，其特征在于，所述第一法兰具有截面大体呈梯形的第一突出部，所述第一锥套具有与所述第一突出部匹配的第一锥形槽；所述第二法兰具有截面大体呈梯形的第二突出部，所述第二锥套具有与所述第二突出部匹配的第二锥形槽。

4.根据权利要求2所述的射孔单元，其特征在于，所述第一法兰具有第一本体，所述第一本体与所述第一锥套朝向所述连接钢构一端的端面相贴，所述第二法兰具有第二本体，所述第二本体与所述第二锥套朝向所述连接钢构一端的端面相贴。

5.根据权利要求4所述的射孔单元，其特征在于，所述第一法兰上设置有多个沿所述第一轴线的圆周方向排布的第一孔，所述第一本体上设置有多个沿所述第一轴线的圆周方向排布的第二孔，所述射孔单元包括穿设于所述第一孔和所述第二孔之间的第一定位销；所述第二法兰上设置有多个沿所述第一轴线的圆周方向排布的第三孔，所述第二本体上设置有多个沿所述第一轴线的圆周方向排布的第四孔，所述射孔单元包括穿设于所述第三孔和所述第四孔之间的第二定位销。

6.根据权利要求5所述的射孔单元，其特征在于，当所述可调总成相对所述第一法兰以及第二法兰转动至一定角度时，所有的所述第一孔与所有的所述第二孔相对应，所有的所述第三孔与所有的所述第四孔相对应。

7.根据权利要求2所述的射孔单元，其特征在于，所述第一法兰、所述第二法兰以及所述连接钢构通过焊接固定。

8.根据权利要求1所述的射孔单元，其特征在于，所述弹性元件为多个，多个所述弹性元件沿所述第一轴线的圆周方向排布。

9.根据权利要求1所述的射孔单元，其特征在于，所述第一轴承和所述第二轴承为预设重量，以使所述可调总成处于平衡状态。

10.根据权利要求1所述的射孔单元，其特征在于，所述第一轴承和/或所述第二轴承为滚子轴承。

11.根据权利要求1所述的射孔单元，其特征在于，所述可调总成包括连接钢构，所述调射角机构包括开设在所述连接钢构上并沿所述第二轴线的周向延伸的弧形槽、开设在所述连接钢构上的并沿所述第二轴线的轴线排布的多个第一定位孔、设置在所述射孔弹上转动销、设置在所述射孔弹上的导向销、以及设置在所述射孔弹上的第二定位孔，所述转动销能绕所述第二轴线相对所述连接钢构转动，所述导向销插设于所述弧形槽内，当所述转动销相对所述连接钢构转动至一定角度时，其中一个所述定位孔与所述第二定位孔相对，以供一销轴穿设。

12.一种射孔器，其特征在于，包括：如权利要求1至11任一项所述的射孔单元。