CN207598223U - 一种用于油气井水力压裂的等孔径定面复合射孔装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于石油勘探开发领域，公开了一种用于油气井水力压裂的等孔径定面复合射孔装置，其目的主要在于解决现有定面射孔技术在套管上形成射孔孔眼大小在各相位大小不一的问题。该装置包括至少一个射孔压裂单元，所述射孔压裂单元包括枪身、设置在枪身中的弹架，所述弹架内设有至少两组射孔弹，相邻两组射孔弹之间设有火药单元，所述射孔弹为等孔径射孔弹；所述射孔弹的安装位置设有分布在弹架上的贯通孔道，所述贯通孔道的前后两端开孔边缘均设有与弹架一体成型的条形延伸部，作为固定压片用于在载弹时对射孔弹头部或尾部进行限位。

Description

一种用于油气井水力压裂的等孔径定面复合射孔装置

技术领域

本实用新型属于石油勘探开发领域，特别是涉及一种用于油气井水力压裂的等孔径定面复合射孔装置。

背景技术

随着完井技术的迅速发展，低孔、低渗致密油气藏及非常规油气藏的开发已经非常普遍，大型水力压裂技术已成为目前改造地层裂缝的主流手段，然而在水力压裂的前期，射孔是降低地层破裂压力的主要手段。在此项工艺中，射孔的目的已经不单是射开套管和地层，简单建立起地层与井筒间的油流通道，而是要配合水力压裂建立更为理想的压裂通道。而在目前的大型水力压裂中，常规的聚能射孔一般采用螺旋布孔方式，射孔后，在井筒套管内表面形成螺旋状均布排列的多个孔眼，压裂时，大多数情况下裂缝只能沿垂直于天然最小主应力的方向扩展，裂缝走向不能控制，极有可能造成段与段之间压裂裂缝的交叉串通，影响压裂效果。定面射孔可克服上述不足，但仍存在以下几点不足：

1、目前使用的射孔弹对套管的间隙比较敏感，而射孔枪往往在套管内很难居中，特别是水平井射孔，靠近套管的射孔孔眼较大，而远离套管的射孔孔眼较小，由于注入液体的孔径存在差异，孔径大的孔眼压开后孔径较小的孔眼存在压不开的可能，直接影响后续压裂的效果。

2、定面射孔通常采用大孔径射孔弹提高导流能力,而大孔径射孔由于孔径增大，导致套管损伤严重，套管强度降低，套管寿命缩短，后续增产服务过程中风险增加，引起油田用户的抱怨。

3、传统定面射孔为周向的三个孔形成的裂缝，压裂时裂缝沿周向扩张，可实际岩石结构不同裂缝有轴向也有其他形状，传统定面射孔为周向的三个孔形成的裂缝需要完善，适应地层的需要。

4、由于地质特点的差异，有的岩石破裂压力高，定面射孔后水力压裂无法压开。

5、现有定面射孔装弹需要将射孔弹先安装在弹套内，后安装于弹架，固定射孔弹的方向，以保证射孔弹起爆后成形成同一平面裂缝。装配繁琐、成本高、射孔弹对正率精度偏低、弹套由于塑料材料受环境影响较大(高温软化，低温发脆)，弹架装入射孔枪时弹套易损伤，影响射孔效果。

发明内容

本实用新型目的主要在于解决现有定面射孔技术在套管上形成的射孔孔眼大小在各相位大小不一的问题，而提供一种用于油气井水力压裂的等孔径定面复合射孔装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用技术方案的基本构思是：

一种用于油气井水力压裂的等孔径定面复合射孔装置，包括至少一个射孔压裂单元，所述射孔压裂单元包括枪身、设置在枪身中的弹架，所述弹架内设有至少两组射孔弹，相邻两组射孔弹之间设有火药单元，其特殊之处在于：所述射孔弹为等孔径射孔弹；所述射孔弹的安装位置设有分布在弹架上的贯通孔道，所述贯通孔道的前后两端开孔边缘均设有与弹架一体成型的条形延伸部，作为固定压片用于在载弹时对射孔弹头部或尾部进行限位。

进一步地，所述贯通孔道的前后开孔为设在弹架上两个深浅不同的斜向切口，深斜向切口为第一斜向切口，浅斜向切口为第二斜向切口，所述第一斜向切口和第二斜向切口相对设置并且形成一个具有回落台阶的弧形切口，其中第一斜向切口设有与弹架一体成型的条形延伸部，作为固定压片用于在载弹时对射孔弹头部或尾部进行限位。

进一步地，每组射孔弹包括两个射孔弹单元，每个射孔弹单元包括三发射孔弹，该组射孔弹的六个射孔弹沿装置轴向依次安装。

进一步地，枪身的外壁上与各射孔弹对应的位置分别设有盲孔，每个射孔弹单元对应一个盲孔单元，每个盲孔单元包括三个盲孔，三个盲孔沿枪身的轴向间隔设置。

进一步地，三个盲孔沿枪身的周向呈放射状分布的方式开设在所述枪身筒壁上的一侧，其中一个盲孔位于枪身的一个横截面上，该横截面为中间横截面，其余两个盲孔在轴向分别位于中间横截面右侧和左侧的横截面上，并在周向分别位于相对于中间盲孔下侧和上侧的位置。

进一步地，每组射孔弹包括两个射孔弹单元，每个射孔弹单元包括五发射孔弹，该组射孔的十个射孔弹沿装置轴向依次安装。

进一步地，枪身的外壁上与各射孔弹对应的位置分别设有盲孔，每个射孔弹对应一个盲孔单元，每个盲孔单元包括五个盲孔，其中三个盲孔沿枪身的轴向间隔设置，其余两个盲孔沿周向分别分布在三个盲孔的中间盲孔上下两侧，并且在轴向分别位于中间盲孔的右侧和左侧。

进一步地，所述射孔压裂单元的数量至少为两个，相邻两个射孔压裂单元同轴连通，二者连接部套装有扶正接头。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本实用新型射孔弹的安装位置设有分布在弹架上的贯通孔道，贯通孔道的前后两端开孔边缘均设有与弹架一体成型的条形延伸部，作为固定压片用于在载弹时对射孔弹头部或尾部进行限位。无需使用弹套，使得射孔器受装弹因素的影响大大降低，提高了射孔对位率；零件减少，简化了装配过程，降低了产品成本，提高了装配的可靠性。

2、所有射孔弹采用等孔径射孔弹，等孔径射孔弹在套管上的射孔孔眼大小在各相位一致，孔眼直径在10-11mm范围内，标准偏差非常小，可有效改善压裂压力分布，提高孔眼压开的概率。

3、与大孔径射孔弹相比，定面射孔采用等孔径射孔弹对枪身的损伤较小，套管承受剪切能力提高约16.7％，套管寿命提高。

4、由枪身的外壁上盲孔地分布方式分为轴向、周向和混合三种分布方式，可知相应射孔弹的布弹方向，根据岩石的特点使用不同的布弹方式，最大程度的保证等孔径定面射孔后的压裂效果。

5、在相邻两组射孔弹间设置火药单元，射孔弹射出的同时火药爆燃产生高温高压气体，在射孔通道形成裂缝或微裂缝，降低岩石的破裂压力，降低压裂时的井口泵压，提高了压裂作业的安全性；同时复合射孔提高了导流能力，砂量提高岩石支撑加强，延长了裂缝的闭合时间，提高了产能。

6、在相邻的两个压裂射孔单元设置扶正接头，可使两个压裂射孔单元对齐，同时也能够保证整个射孔压裂装置在井筒中的居中，使其与套管内壁间距相同，保证射孔后在套管内壁形成的孔径误差在可控范围内。

附图说明

图1为本实用新型复合射孔装置的结构示意图；

图2为本实用新型中射孔弹和火药单元在弹架内的分布图；

图3为本实用新型射孔弹在弹架内的安装方式示意图；

图4为图3中贯通弹道结构以及在弹架上的分布示意图；

图5为图4的局部放大图；

图6、图7和图8分别为盲孔单元在枪身上的三种分布方式图，其中：

图6为轴向分布方式示意图；

图7为周向分布方式示意图；

图8为混合分布方式示意图；

图9、图10和图11分别为射孔弹在套管壁上形成孔眼的三种分布方式图；

图9为轴向分布方式示意图；

图10为周向分布方式示意图；

图11为混合分布方式示意图；

图12为本实用新型扶正接头在复合射孔装置上的安装方式示意图。

图中：1-射孔弹，2-火药单元，3-枪身，6-弹架，7-套管，8-扶正接头，31-盲孔，61-第一斜向切口，62-第二斜向切口，63-条形延伸部，71-孔眼。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明：

如图12所示，一种用于油气井水力压裂的等孔径定面复合射孔装置，包括两个射孔压裂单元，相邻两个射孔压裂单元同轴连通，二者连接部套装有扶正接头8。

参见图1至图5，所述射孔压裂单元包括枪身3、设置在枪身3中的弹架6，所述弹架6内设有两组射孔弹1，相邻两组射孔弹1之间设有火药单元2，所述射孔弹1为等孔径射孔弹；所述射孔弹1的安装位置设有分布在弹架6上的贯通孔道，所述贯通孔道的前后开孔为设在弹架6上两个深浅不同的斜向切口，深斜向切口为第一斜向切口61，浅斜向切口为第二斜向切口62，所述第一斜向切口61和第二斜向切口62相对设置并且形成一个具有回落台阶的弧形切口，其中第一斜向切口61设有与弹架一体成型的条形延伸部62，作为固定压片用于在载弹时对射孔弹1头部或尾部进行限位，并满足在射孔弹发射时该条形延伸部在冲击作用下在前端开孔处断裂。

每组射孔弹包括两个射孔弹单元，每个射孔弹单元包括三发射孔弹1，该组射孔弹的六个射孔弹1沿装置轴向依次安装，枪身3的外壁上与各射孔弹1对应的位置分别设有盲孔31。如图6所示，每组射孔弹1对应两个盲孔单元，每个盲孔单元包括三个盲孔31，三个盲孔31沿枪身3的轴向间隔设置。

如图9所示，两个射孔弹单元中的一个射孔弹单元的射孔弹1在套管7壁一个轴线上形成三个孔眼71，另一个射孔弹单元的射孔弹1在套管7壁另一个轴线上形成三个孔眼71。

每组射孔弹包括两个射孔弹单元，每个射孔弹单元包括三发射孔弹1，该组射孔弹的六个射孔弹1沿装置轴向依次安装，枪身3的外壁上与各射孔弹1对应的位置分别设有盲孔31。如图7所示，每组射孔弹对应两个盲孔单元，每个盲孔单元包括三个盲孔31，三个盲孔31沿枪身3的轴向间隔设置并且沿枪身3的周向呈放射状分布的方式开设在所述枪身3筒壁上的一侧，其中一个盲孔31位于枪身3的一个横截面上，该横截面为中间横截面，其余两个盲孔31在轴向分别位于中间横截面右侧和左侧的横截面上，并在周向分别位于相对于中间盲孔下侧和上侧的位置。

如图10所示，两个射孔弹单元中的一个射孔弹单元在套管7壁上形成三个孔眼71，在第一横截面的半圆周上均布，另一个射孔弹单元在套管7壁上形成的三个孔眼71在第二横截面的半圆周上均布，从装置的轴向看，第一横截面的半圆周和第二横截面的半圆周形成一个整圆周，该组射孔弹在套管7壁上形成的孔眼71沿着该整圆周均匀分布。

每组射孔弹包括两个射孔弹单元，每个射孔弹单元包括五发射孔弹，该组射孔弹的十个射孔弹1沿装置轴向依次安装，枪身3的外壁上与各射孔弹1对应的位置分别设有盲孔31。如图8所示，每组射孔弹对应两个盲孔单元，每个盲孔单元包括五个盲孔31，其中三个盲孔31沿枪身3的轴向间隔设置，其余两个盲孔31沿周向分别分布在三个盲孔的中间盲孔上下两侧，并且在轴向分别位于中间盲孔的右侧和左侧。

如图11所示，其中轴向射孔单元的射孔弹在套管7壁轴线上形成三个孔眼71，径向射孔单元的射孔弹在套管7壁圆周上形成两个孔眼72，两个孔眼71对称分布在所述轴线的两侧。

以上所述仅列举了本实用新型较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，应当得知，凡是不脱离本实用新型构思的实施方式均落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于油气井水力压裂的等孔径定面复合射孔装置，包括至少一个射孔压裂单元，所述射孔压裂单元包括枪身(3)、设置在枪身(3)中的弹架(6)，所述弹架(6)内设有至少两组射孔弹(1)，相邻两组射孔弹(1)之间设有火药单元(2)，其特征在于：所述射孔弹(1)为等孔径射孔弹；所述射孔弹(1)的安装位置设有分布在弹架(6)上的贯通孔道，所述贯通孔道的前后两端开孔边缘均设有与弹架一体成型的条形延伸部(63)，作为固定压片用于在载弹时对射孔弹头部或尾部进行限位。

2.根据权利要求1所述的用于油气井水力压裂的等孔径定面复合射孔装置，其特征在于：所述贯通孔道的前后开孔为设在弹架(6)上两个深浅不同的斜向切口，深斜向切口为第一斜向切口(61)，浅斜向切口为第二斜向切口(62)，所述第一斜向切口(61)和第二斜向切口(62)相对设置并且形成一个具有回落台阶的弧形切口，其中第一斜向切口(61)设有与弹架一体成型的条形延伸部(63)，作为固定压片用于在载弹时对射孔弹(1)头部或尾部进行限位。

3.根据权利要求1或2所述的用于油气井水力压裂的等孔径定面复合射孔装置，其特征在于：每组射孔弹包括两个射孔弹单元，每个射孔弹单元包括三发射孔弹(1)，该组射孔弹的六个射孔弹(1)沿弹架(6)轴向依次安装。

4.根据权利要求1或2所述的用于油气井水力压裂的等孔径定面复合射孔装置，其特征在于：每组射孔弹包括两个射孔弹单元，每个射孔弹单元包括五发射孔弹(1)，该组射孔弹的十个射孔弹(1)沿弹架(6)轴向依次安装。

5.根据权利要求3所述的用于油气井水力压裂的等孔径定面复合射孔装置，其特征在于：枪身(3)的外壁上与各射孔弹(1)对应的位置分别设有盲孔(31)，每个射孔弹单元对应一个盲孔单元，每个盲孔单元包括三个盲孔(31)，三个盲孔(31)沿枪身(3)的轴向间隔设置。

6.根据权利要求5所述的用于油气井水力压裂的等孔径定面复合射孔装置，其特征在于：三个盲孔(31)沿枪身(3)的周向呈放射状分布的方式开设在所述枪身(3)筒壁上的一侧，其中一个盲孔(31)位于枪身(3)的一个横截面上，该横截面为中间横截面，其余两个盲孔(31)在轴向分别位于中间横截面右侧和左侧的横截面上，并在周向分别位于相对于中间盲孔下侧和上侧的位置。

7.根据权利要求4所述的用于油气井水力压裂的等孔径定面复合射孔装置，其特征在于：枪身(3)的外壁上与各射孔弹(1)对应的位置分别设有盲孔(31)，每个射孔弹(1)对应一个盲孔单元，每个盲孔单元包括五个盲孔(31)，其中三个盲孔(31)沿枪身(3)的轴向间隔设置，其余两个盲孔沿周向分别分布在三个盲孔的中间盲孔上下两侧，并且在轴向分别位于中间盲孔的右侧和左侧。

8.根据权利要求1所述的用于油气井水力压裂的等孔径定面复合射孔装置，其特征在于：所述射孔压裂单元的数量至少为两个，相邻两个射孔压裂单元同轴连通，二者连接部套装有扶正接头(8)。