CN209195375U - 一种定向射孔工具串 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种定向射孔工具串，属于煤层气开发技术领域。本实用新型实施例提供的定向射孔工具串，通过在射孔枪的弹药架本体的一侧侧壁上设置偏重块，并在弹药架本体的两端设置上旋转轴承和下旋转轴承，使得在重力作用下，偏重块可带动弹药架本体通过上旋转轴承和下旋转轴承转动，使至少一个装弹孔可朝向水平或水平下方180°的范围内的位置，从而实现定向射孔。通过定向射孔压裂形成的裂缝与周边邻井已有裂缝进行有效连通，增大降压面积，提高整体产气量，避免后期生产过程中产生由射孔孔眼掉落较大煤块堵塞井筒而导致停产的问题。

Description

一种定向射孔工具串

技术领域

本实用新型涉及煤层气开发技术领域，特别涉及一种定向射孔工具串。

背景技术

在煤层气井储层改造过程中，为了防止后期生产过程中由射孔孔眼掉落较大煤块而堵塞井筒，导致停产的问题，需要将射孔方向控制在水平及水平下方180°范围内，通过定向射孔压裂形成的裂缝与周边邻井已有裂缝进行有效连通，增大降压面积，提高整体产气量。

目前，通过采用油管传输射孔枪射孔的方法进行射孔，即，将事先配好的射孔枪接在油管柱的下端，下入到目的层预定深度，然后调整油管深度使射孔枪的射孔弹对准射孔层位，然后由点火器引燃射孔枪进行射孔。

但现有的射孔技术无法解决定向射孔问题，尤其对于煤层气小曲率井储层改造来说，层段需要定向(射孔方向控制在水平及水平下方180°范围内)的射孔压裂，使裂缝延面割理延展，防止裂缝窜层。如果没有定向射孔功能，储层无法有一个良好的改造。

实用新型内容

本实用新型提供一种定向射孔工具串，可解决上述技术问题。

具体而言，包括以下的技术方案：

提供了一种定向射孔工具串，包括：射孔枪和连接在所述射孔枪的一端的点火器；所述射孔枪包括：

弹药架本体，所述弹药架本体的侧壁上开设有多个装弹孔；

分别设置在所述弹药架本体的两端的上旋转轴承、下旋转轴承；

设置在所述弹药架本体的一侧的侧壁上的偏重块，所述偏重块在重力作用下使所述多个装弹孔中的至少一个装弹孔朝向水平或水平下方180°的范围内的方向；

安装在每个所述至少一个装弹孔中的弹药包；

连接所述弹药包的导火索；以及

以及套设在所述弹药架本体、所述上旋转轴承、所述下旋转轴承、所述偏重块、所述弹药包和所述导火索的外部的射孔枪本体；

其中，所述导火索与所述点火器连接。

在一种可能的设计方式中，所述多个装弹孔在所述弹药架本体上相对设置。

在一种可能的设计方式中，所述偏重块焊接在所述弹药架本体的侧壁上。

在一种可能的设计方式中，所述导火索的外部设置有护管。

在一种可能的设计方式中，所述定向射孔工具串还包括：引鞋；

所述引鞋连接在相对于所述点火器的所述射孔枪的另一端。

在一种可能的设计方式中，所述定向射孔工具串还包括：外卡瓦连接器；

所述外卡瓦连接器串联在所述点火器上；

所述外卡瓦连接器用于连接油管柱。

在一种可能的设计方式中，所述定向射孔工具串还包括：接箍定位器；

所述接箍定位器设置在所述外卡瓦连接器和所述点火器之间；

所述接箍定位器用于定位储层底部预置的短套管位置。

在一种可能的设计方式中，所述定向射孔工具串还包括：上扶正器和下扶正器；

所述上扶正器设置于所述外卡瓦连接器和所述接箍定位器之间，所述下扶正器设置于所述接箍定位器和所述点火器之间。

在一种可能的设计方式中，所述定向射孔工具串还包括：液压丢手；

所述液压丢手设置于所述外卡瓦连接器和所述上扶正器之间。

在一种可能的设计方式中，所述定向射孔工具串还包括：节流短接；

所述节流短接设置于所述上扶正器和所述接箍定位器之间。

本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是：

本实用新型实施例提供的定向射孔工具串，通过在弹药架本体的一侧侧壁上设置偏重块，并在弹药架本体的两端设置上旋转轴承和下旋转轴承，使得在重力作用下，偏重块可带动弹药架本体通过上旋转轴承和下旋转轴承转动，使至少一个装弹孔可朝向水平或水平下方180°的范围内的位置，从而实现定向射孔。通过定向射孔压裂形成的裂缝与周边邻井已有裂缝进行有效连通，增大降压面积，提高整体产气量，避免后期生产过程中产生由射孔孔眼掉落较大煤块而堵塞井筒而导致停产的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种定向射孔工具串的结构示意图；

图2为图1中射孔枪的结构示意图；

图3为图1中接箍定位器的结构示意图；

图4为图1中扶正器的结构示意图；

图5为图4中扶正器沿A-A方向的截面图；

图6为图1中液压丢手的结构示意图；

图7为图1中节流短接的结构示意图；

图8为图7中节流短接沿B-B方向的截面图。

图中的附图标记分别表示：

1-射孔枪；11-弹药架本体；1101-装弹孔；12-上旋转轴承；13-下旋转轴承；14-偏重块；15-导火索；16-射孔枪本体；

2-点火器；

3-引鞋；

4-外卡瓦连接器；

5-接箍定位器；51-定位器本体；52-定位块；53-弹簧片；

6-上扶正器；61-扶正器本体；62-扶正条；

7-下扶正器；

8-液压丢手；81-上丢手本体；82-下丢手本体；83-剪钉；84-环形球座台阶；

9-节流短接；91-节流短接本体；92-喷嘴。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。例如，以附图所示的左侧为“上”，附图所示的右侧为“下”。

本实用新型实施例提供了一种定向射孔工具串，如图1和2所示，该定向射孔工具串包括：射孔枪1和连接在射孔枪1的一端的点火器2；其中，射孔枪1包括：

弹药架本体11，弹药架本体11的侧壁上开设有多个装弹孔1101；

分别设置在弹药架本体11的两端的上旋转轴承12、下旋转轴承13；

设置在弹药架本体11的一侧的侧壁上的偏重块14，偏重块14使多个装弹孔1101中的至少一个装弹孔1101朝向水平或水平下方180°的范围内的位置；

安装在每个至少一个装弹孔1101中的弹药包；

连接弹药包的导火索15；以及

以及套设在弹药架本体11、上旋转轴承12、下旋转轴承13、偏重块14、弹药包和导火索15的外部的射孔枪本体16；

其中，导火索15与点火器2连接。

本实用新型实施例提供的定向射孔工具串，通过在弹药架本体11的一侧侧壁上设置偏重块14，并在弹药架本体11的两端设置上旋转轴承12和下旋转轴承13，使得在重力作用下，偏重块14可带动弹药架本体11通过上旋转轴承12和下旋转轴承13转动，使至少一个装弹孔1101可朝向水平或水平下方180°的范围内的位置，从而实现定向射孔。通过定向射孔压裂形成的裂缝与周边邻井已有裂缝进行有效连通，增大降压面积，提高整体产气量，避免后期生产过程中产生由射孔孔眼掉落较大煤块堵塞井筒而导致停产的问题。

应用时，上旋转轴承12和下旋转轴承13设置于弹药架本体11的两端，且位于弹药架本体11和射孔枪本体16之间，由此可使得弹药架本体11在射孔枪本体16中转动，且在偏重块14的重力作用下，调整弹药架本体11的偏重一侧始终在水平位置下方，进而使设置在偏重一侧的装弹孔1101始终朝向水平或水平下方180°的范围内，然后在朝向水平面及水平面以下的位置的装弹孔1101内装入弹药包(含有射孔弹)，并使弹药包通过导火索15连接。将射孔枪本体16套设在弹药架本体11、上旋转轴承12、下旋转轴承13、偏重块14、弹药包和导火索15的外部，然后将射孔枪本体16连接在油管柱的下端，并随油管柱下入到预定深度的目的层处，在重力作用下，弹药架本体11的偏重一侧始终在水平位置下方，进而使设置在弹药架本体11偏重一侧的装弹孔1101始终朝向水平或水平下方180°的范围内的方向，然后通过点火器2点燃导火索15，导火索15引爆偏重一侧的装弹孔1101内的弹药包，即可实现定向射孔。

可以理解的是，该定向射孔工具串主要应用在水平煤层气井中。“水平或水平下方180°的范围内”即指水平面及水平面以下的位置。

为了提高射孔效率，通常会使装弹孔1101分布在弹药架本体11的四周侧壁上，例如呈螺旋状分布，或呈间隔设置且相对开设。在实际应用中，可以根据目的层的实际射孔需要和装弹孔1101的设置方式来确定偏重块14的在弹药架本体11上的设置位置。

示例地，可使多个装弹孔1101在弹药架本体11上相对设置。进一步地，如图2所示，可使每相邻两对装弹孔1101呈垂直排列，以在弹药架本体11上设置尽可能多的装弹孔1101。

基于此，在设置偏重块14时，可根据射孔需要，选择适当的设置位置，以使得在重力作用下装弹孔1101朝向预设方向。具体可如图2所示，将偏重块14设置在相对设置的装弹孔1101的正下方，可使装弹孔1101朝向水平位置方向。

进一步地，在地面安装射孔弹时，还可根据预设的射孔角度方向，把弹药射出方向与偏重一侧的方向按一定角度安装在装弹孔1101中，以进一步满足定向射孔需求。

其中，为了便于固定，可使偏重块14焊接在弹药架本体11的侧壁上。同时，本实用新型也不排除采用其他方式设置偏重块14。

在上述的定向射孔工具串中，点火器2用于引燃导火索15，点火器2采用本领域中常规点火器件即可。其工作原理可为：通过连续管打压剪切销钉挤压点火。其中，可根据不同井、不同射孔段的深度来确定安装的剪切销钉根数，每根销钉的截面剪切压力值可为3Mpa。

另外，为了保证井下导火索15干燥，避免受潮而不能被引燃，可使导火索15的外部设置有护管。护管可包覆在导火索15的外部，防止井液打湿导火索15。

在上述的定向射孔工具串中，还可使该工具串包括：外卡瓦连接器4，用于将射孔枪本体16连接在油管柱的下端。

示例地，如图1所示，可使外卡瓦连接器4串联在点火器2上。

外卡瓦连接器4是油管柱与工具串的连接点，外卡瓦连接器4的优势在于不缩小管柱内通径、不节流。另外，连接好后可进行拉拔试验，试验合格后连接其下端工具。

在上述的定向射孔工具串中，考虑到工具串能顺利下入目的层，可使该定向射孔工具串还包括：引鞋3，引鞋3连接在相对于点火器2的射孔枪1的另一端的。引鞋3设置在射孔枪1的下端(如图1所示的右侧)，可用于防止工具串底部碰刮或插入井壁，引导工具串顺利下入井底目的层。

在上述的定向射孔工具串中，还可使该工具串包括：接箍定位器5，用于定位储层底部预置的短套管位置，从而调整深度数据，实现目的层定位。

示例地，如图1所示，可使接箍定位器5设置在外卡瓦连接器4和点火器2之间。

更具体地，可使接箍定位器5的具体结构如图3所示，接箍定位器5可包括定位器本体51、定位块52和弹簧片53；定位器本体51的侧壁上开设有凹槽，定位块52安装在凹槽中，弹簧片53安装在定位块52与凹槽的底壁之间，在弹簧片53的作用下，定位块52可沿定位器本体51的径向上下活动。该接箍定位器5的工作原理为：将连接有接箍定位器5的工具串下入目的储层中，在短套管内上提油管柱的过程中，定位块52会卡入短套管内空台上，且在弹簧片53的作用力下，油管柱会短时增加一定的附加拉力，通过控制室仪表采集的拉力脉冲变化和深度计数器数据，就可以确定该接箍定位器5的位置深度。

在上述的定向射孔工具串中，还可使该工具串包括：上扶正器6和下扶正器7，用于扶正工具串，确保工具串在井筒内的正常行径。

示例地，如图1所示，可使上扶正器6设置于外卡瓦连接器4和接箍定位器5之间，下扶正器7设置于接箍定位器5和点火器2之间。

上扶正器6和下扶正器7可采用相同的结构。具体地，以上扶正器6为例，可使上扶正器6具体结构如图4所示，上扶正器6包括扶正器本体61和均匀地设置在扶正器本体61上的六个扶正条62；该扶正器的最大外径比套管内径小(例如，小4mm)，比工具串(不含接箍定位器5的定位块52)最大外径大，如此设置，可确保工具串在井筒内的正常行径。

图5为图4中扶正器沿A-A方向的截面图，六个扶正条62均匀分布在扶正器本体61的侧壁上。

在上述的定向射孔工具串中，还可使该工具串包括：液压丢手8。示例地，如图1所示，可使液压丢手8设置于外卡瓦连接器4和上扶正器6之间。

更具体地，可使液压丢手8的具体结构如图6所示，液压丢手8包括上丢手本体81、下丢手本体82、剪钉83和环形球座台阶84，上丢手本体81和下丢手本体82之间通过剪钉83，环形球座台阶84设置在上丢手本体81内。当工具串在井筒内遇到特殊情况卡住时，可以通过打压向管柱内投球，球坐落于环形球座台阶84上，剪钉83剪断，使下丢手本体82脱落，从而丢手下端工具串，及时提出油管柱，避免发生重大损失和事故。

在上述的定向射孔工具串中，还可使该工具串包括：节流短接9。示例地，如图1所示，可使节流短接9设置于上扶正器6和接箍定位器5之间。

更具体地，可使节流短接9的具体结构如图7所示，节流短接9可包括节流短接本体91和设置在节流短接本体91的侧壁上的喷嘴92，喷嘴92使节流短接9的内外连通。当在工具串的过程中，遇卡需要投球打压丢手时，油管和套管通过节流短接9建立循环通道，用小排量液体可把球送至液压丢手球座，避免引爆射孔枪枪弹；当射孔完成后，工具串在井下遇阻、遇卡或者其它井下特殊情况时，油管和套管可通过节流短接9建立循环通道，实现正反洗井。

图8为图7中节流短接沿B-B方向的截面图，四个喷嘴92均匀分布在节流短接本体91的侧壁上。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本实用新型的技术方案，并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种定向射孔工具串，包括：射孔枪(1)和连接在所述射孔枪(1)的一端的点火器(2)；其特征在于，所述射孔枪(1)包括：

弹药架本体(11)，所述弹药架本体(11)的侧壁上开设有多个装弹孔(1101)；

分别设置在所述弹药架本体(11)的两端的上旋转轴承(12)、下旋转轴承(13)；

设置在所述弹药架本体(11)的一侧的侧壁上的偏重块(14)，所述偏重块(14)在重力作用下使所述多个装弹孔(1101)中的至少一个装弹孔(1101)朝向水平或水平下方180°的范围内的方向；

安装在每个所述至少一个装弹孔(1101)中的弹药包；

连接所述弹药包的导火索(15)；以及

以及套设在所述弹药架本体(11)、所述上旋转轴承(12)、所述下旋转轴承(13)、所述偏重块(14)、所述弹药包和所述导火索(15)的外部的射孔枪本体(16)；

其中，所述导火索(15)与所述点火器(2)连接。

2.根据权利要求1所述的定向射孔工具串，其特征在于，所述多个装弹孔(1101)在所述弹药架本体(11)上相对设置。

3.根据权利要求1所述的定向射孔工具串，其特征在于，所述偏重块(14)焊接在所述弹药架本体(11)的侧壁上。

4.根据权利要求1所述的定向射孔工具串，其特征在于，所述导火索(15)的外部设置有护管。

5.根据权利要求1所述的定向射孔工具串，其特征在于，所述定向射孔工具串还包括：引鞋(3)；

所述引鞋(3)连接在相对于所述点火器(2)的所述射孔枪(1)的另一端。

6.根据权利要求1所述的定向射孔工具串，其特征在于，所述定向射孔工具串还包括：外卡瓦连接器(4)；

所述外卡瓦连接器(4)串联在所述点火器(2)上；

所述外卡瓦连接器(4)用于连接油管柱。

7.根据权利要求6所述的定向射孔工具串，其特征在于，所述定向射孔工具串还包括：接箍定位器(5)；

所述接箍定位器(5)设置在所述外卡瓦连接器(4)和所述点火器(2)之间；

所述接箍定位器(5)用于定位储层底部预置的短套管位置。

8.根据权利要求7所述的定向射孔工具串，其特征在于，所述定向射孔工具串还包括：上扶正器(6)和下扶正器(7)；

所述上扶正器(6)设置于所述外卡瓦连接器(4)和所述接箍定位器(5)之间，所述下扶正器(7)设置于所述接箍定位器(5)和所述点火器(2)之间。

9.根据权利要求8所述的定向射孔工具串，其特征在于，所述定向射孔工具串还包括：液压丢手(8)；

所述液压丢手(8)设置于所述外卡瓦连接器(4)和所述上扶正器(6)之间。

10.根据权利要求9所述的定向射孔工具串，其特征在于，所述定向射孔工具串还包括：节流短接(9)；

所述节流短接(9)设置于所述上扶正器(6)和所述接箍定位器(5)之间。