CN2457340Y - 一种在采油井中对地下油层实施射孔、造裂的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种在采油井中对地下油层实施射孔、造裂的装置,地下发射装置的构成主体为枪体,枪体为一实心圆柱体形状,在其边缘处竖直加工有两个滑动孔,并通过该滑动孔使枪体套装在滑轨上,另外,在枪体上从上至下依次等间距加工有多个发射孔和连接每个发射孔的电缆槽,在一侧滑动孔的内壁上、与每个发射孔的中心相平行对应的位置处都设置有固定触点,套装在该滑动孔上的滑轨的顶端设置有活动触点,两者在枪体沿滑轨向下滑动的过程中能形成接触。该装置可完成在同一位置的穿孔、扩孔和油层深度射孔及造裂,使射孔的方向、数量、孔径、深度和造裂效果均达到一个相对理想的程度。

Description

一种在采油井中对地下油层实施射孔、造裂的装置

本实用新型是一种在采油井中对地下油层实施射孔、造裂的装置，它可以通过连续多次在同一孔位射孔来满足不同射孔深度的要求，并在射孔的同时使油层形成纵向的裂纹，它涉及对现有装置结构及性能上的改进与提高。

采油过程中射孔的作用是射穿井下封闭油气产层的套管、水泥环并深入油气层，形成沟通井筒与油气产层的流体通道。根据目前可检索到的有关资料和文献记载，根据射孔方式的不同，射孔器材分为聚能射孔器、子弹式射孔器、水力喷砂射孔器、激光射孔器和复合射孔器等，用这些射孔器材在混凝土靶上所做的射孔试验表明：国外射孔深度最大为967.74mm，最大孔径为28.45mm，国内射孔深度最大为786mm，最大孔径为16.9mm，最近大庆油田研制成功的一米射孔弹代表了当前最先进的射孔技术。由于当前的射孔技术在射孔的孔径及孔深上都很有限，很难克服非均质性、低渗透、老井区块和污染严重的油层油藏环境结构对于原油流动的影响，使原油的深层次开采受到了限制。

本实用新型的目的正是针对上述问题而设计提供了一种沿油层的一定方向对地下油层实施射孔、造裂的装置，它在油层中形成的射孔的孔径和深度都远远大于现有技术装备所能达到的水平，从而有效地起到沟通和扩大孔道和裂缝延伸的范围，增加了油流通道，改善非均质性、低渗透、老井区块和污染严重的油层油藏环境结构，提高了单井原油的产量。

本实用新型的目的是通过以下措施来实现的：

本实用新型的目的是通过在一个射孔装置上载装多个不同功能的射孔弹，进行连续多次射孔的技术手段来实现的。首先由穿孔弹进行穿孔，其作用与常规射孔弹相同，用于射穿井下封闭油气产层的套管、水泥环，形成一个初步沟通井筒与油气产层的流体通道；而后由扩孔弹进行扩孔，其主要作用是扩大穿孔弹所造成的孔径，同时也与油层进行进一步的沟通；扩孔后通过射孔造裂弹在每个完成扩孔的孔位进行连续多次的射孔，由于每个弹体内部装满高能炸药，在深入油层后发生爆炸，产生高能气体，通过高能气体的巨大冲击力实现对孔道周围一定范围内的有效造裂。各种射孔弹的数量可根据不同油层的条件按需而定，其中，穿孔弹、扩孔弹的数量根据所要求的射孔数量和方向确定，射孔弹的数量根据所要求的射孔深度确定。经过这样一个完整的射孔过程后，能够使射孔的数量、深度和造裂效果均达到预定的要求。该种在采油井中对地下油层实施射孔、造裂的装置主要是由地面操作系统、地下定位装置和地下发射装置组成，其中，地下定位装置位于整个装置地下部分的下部，它包括底座和固定安装在其上部的两个圆柱形的滑轨，底座的下部依次安装有压力定位机构、油泵和电机，地下发射装置位于整个装置地下部分的上部，其结构设计特征在于，地下发射装置的构成主体为枪体，枪体为一实心圆柱体形状，在其边缘处竖直加工有两个滑动孔，并通过该滑动孔使枪体套装在滑轨上，另外，在枪体上从上至下依次等间距加工有多个发射孔和连接每个发射孔的电缆槽，在一侧滑动孔的内壁上、与每个发射孔的中心相平行对应的位置处都设置有固定触点，套装在该滑动孔上的滑轨的顶端设置有活动触点，两者在枪体沿滑轨向下滑动的过程中能形成接触。

附图的图面说明如下：

图1为本实用新型装置的结构示意图

图2为图1的侧剖视图

以下将结合附图和实施例对本实用新型作进一步地详述：

参见附1-2所示，本实用新型所述在采油井中对地下油层实施射孔、造裂的装置采用现有装置的外形标准尺寸，并对其地下部分的内部的结构进行了重新的开发和设计。该装置的不同组件在实际射孔作业时由其所处位置和功用不同，可分为地面操作系统、地下定位装置A和地下发射装置B。地面操作系统的作用及结构与常规射孔所用基本相同，其作用主要是将地下部分准确送至井管内预定射孔油层位置，通过对上面操作键的操作，控制地下各组件的动作。地下定位装置A位于整个装置地下部分的下部，它包括底座8和固定安装在其上部的两个圆柱形的滑轨7，滑轨7的外侧面加工成齿形滑动面，底座8的下部依次安装有压力定位机构24、油泵11和电机12，它可在预定油层射孔深度将该整个装置牢固地固定在油井套管上。地下发射装置B位于整个装置地下部分的上部，其特征在于，地下发射装置B的构成主体为枪体6，枪体6为一实心圆柱体形状，在其边缘处竖直加工有两个滑动孔25，并通过该滑动孔25使枪体6套装在滑轨7上，另外，在枪体6上从上至下依次等间距加工有多个发射孔5和连接每个发射孔5的电缆槽4，电缆槽4上有电缆槽盖板2。发射孔5内用于安装射孔弹3，发射孔5的方向在枪体6的水平面上与滑动孔25的方向垂直，在枪体6垂直面上与其轴线方向垂直。在一侧滑动孔25的内壁上、与每个发射孔5的中心相平行对应的位置处都设置有固定触点21，套装在该滑动孔25上的滑轨7的顶端设置有活动触点23，活动触点23固定在活动触点架22上，固定触点21和活动触点23在枪体6沿滑轨7向下滑动的过程中能形成接触。在没有固定触点21的另一个滑动孔25的下端安装有限位杆17，该限位杆17与该滑动孔25内的滑轨7的顶端设置的限位锁18能在枪体6上拉时形成锁紧连接以保证整个装置完成回收。在该装置中，通过穿线孔16内布设的电缆19实现地面对地下的控制。上述组件中，压力固定机构24是由中空的环形橡胶圈9、油管10和吸油孔13构成，油管10用于连接环形橡胶圈9的环形空心与吸油孔13，而吸油孔13则与油泵11连接。另外，油管10还与泄压阀14连接，泄压阀14通过泄压杆15动作，泄压杆15的顶部作用端处于底座8顶部并受作用于枪体6下落到底部的压力。

该装置在使用过程中，通过吊环1将装置地下部分垂直放至准备进行射孔作业的井管内，此时限位板17与限位锁18接触锁紧，通过地面操作系统用钢丝缆绳将装置地下部分缓慢送至预定油层射孔深度，由地面操作人员送电控制地下定位装置动作，将整个装置牢固地固定在油井套管上。地面操作人员逐渐放松缆绳，使发射系统依靠自身的重力，缓慢沿带有精密刻度的圆柱形滑轨7向下滑动，滑动速度控制在100mm/分种。当发射装置向下滑动到半个弹距的距离时，与穿孔弹处于同一水平位置的固定触点21与圆柱形滑轨7顶部的活动触点22接触，接通电源，自动起爆穿孔弹3，依靠它所喷出的高温火焰，射穿封闭油气产层的套管和水泥环，形成一个直径为15mm，深度为0.8m左右的圆柱形孔。穿孔弹3起爆的同时，发射系统仍以原速度向下滑动，由于弹体内高能材料的起爆时间仅为微秒至毫秒级，所产生的穿孔位置误差是非常小的。穿孔动作完成后，扩孔弹接着向下滑到1个弹距的距离时，下一个固定触点21与活动触点22接触，自动起爆扩孔弹，喷射出直径较穿孔弹3大一倍的高温火焰，形成一个直径为30mm、深度为1.6m的油流通道。以后各级的发射原理均与以上穿孔弹3的发射原理相同，所不同的是以后各级均为射孔造裂弹，弹头中装有高能炸药，当它穿入油层2.5-3m时能够自动爆炸并释放出大量的高能气体，其速度达1000-1100m/s，在油层内造裂，以造裂点为中心，形成半径为2m左右辐射网状造裂带。全部10枚射造裂弹发射完后，即在油层中形成了一条直径为30mm，长度为10m左右的油流通道。最后一级射孔造裂弹发射后，发射系统接着向下滑动，当滑动底座8附近时，与泄压杆15接触，依靠重力通过泄压杆15作用于泄压阀14对压力固定机构24进行泄压，这时地面操作人员可通过地面操作系统将地下部分逐渐提升至井外。

不同深度的射孔和向多个不同方向孔位射孔的实施步骤均与以上方法相同，只是在射孔装置的射孔弹装载数量和方向的分布上有所不同。

本发明与现有技术相比其优点是扩大了孔道和裂缝向油层水平方向的延伸范围，这将对石油开采产生重要作用和很多积极效果：1、疏通油层孔隙，增加油流通道，消除孔道周围压实和污染形成的阻力，可更大限度地达到增产增注的目的。2、使非均质性、低渗透、老井区块和污染严重的油层油藏结构得到较大改善，延长可采时间，增加采出量，最终提高油田采收率。3、应用该技术不仅直接成本低，而且对石油开采系统工程能起到一定的优化作用，同时可大幅度地降低石油开采成本。

Claims (6)

1、一种在采油井中对地下油层实施射孔、造裂的装置，它主要是由地面操作系统、地下定位装置A和地下发射装置B组成，其中，地下定位装置A位于整个装置地下部分的下部，它包括底座(8)和固定安装在其上部的两个圆柱形的滑轨(7)，底座(8)的下部依次安装有压力固定机构(24)、油泵(11)和电机(12)，地下发射装置B位于整个装置地下部分的上部，其特征在于：地下发射装置B的构成主体为枪体(6)，枪体(6)为一实心圆柱体形状，在其边缘处竖直加工有两个滑动孔(25)，并通过该滑动孔(25)使枪体(6)套装在滑轨(7)上，另外，在枪体(6)上从上至下依次等间距加工有多个发射孔(5)和连接每个发射孔(5)的电缆槽(4)，在一侧滑动孔(25)的内壁上、与每个发射孔(5)的中心相平行对应的位置处都设置有固定触点(21)，套装在该滑动孔(25)上的滑轨(7)的顶端设置有活动触点(23)，两者在枪体(6)沿滑轨(7)向下滑动的过程中能形成接触。

2.根据权利要求1所述的在采油井中对地下油层实施射孔、造裂的装置，其特征在于：压力固定机构(24)是由中空的环形橡胶圈(9)、油管(10)和吸油孔(13)构成，其中，油管(10)用于连接环形橡胶圈(9)的环形空心与吸油孔(13)，而吸油孔(13)则与油泵(11)连接。

3.根据权利要求2所述的在采油井中对地下油层实施射孔、造裂的装置，其特征在于：油管(10)还与泄压阀(14)连接，泄压阀(14)通过泄压杆(15)动作，泄压杆(15)的顶部作用端处于底座(8)顶部并受作用于枪体(6)下落到底部的压力。

4.根据权利要求1所述的在采油井中对地下油层实施射孔、造裂的装置，其特征在于：在没有固定触点(21)的另一个滑动孔(25)的下端安装有限位杆(17)，该限位杆(17)与该滑动孔(25)内的滑轨(7)的顶端设置的限位锁(18)能在枪体(6)上拉时形成锁紧连接以保证整个装置完成回收。

5.根据权利要求1所述的在采油井中对地下油层实施射孔、造裂的装置，其特征在于：滑轨(7)的外侧面加工成齿形滑动面。

6.根据权利要求1所述的在采油井中对地下油层实施射孔、造裂的装置，其特征在于：发射孔(5)的方向在枪体(6)的水平面上与滑动孔(25)的方向垂直，在枪体(6)垂直面上与其轴线方向垂直。

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