压裂专用射孔枪、压裂专用的FracGun复合射孔装置的制作方法

本实用新型属于油气勘探开发领域，特别涉及一种压裂专用射孔枪、压裂专用的FracGun复合射孔装置。

背景技术：

随着油气田开发进入后期，采用射孔完井已经无法满足油田产能开发的需要，压裂完井越来越成为油田开发的主要方式，而射孔逐步成为压裂完井的预处理。

但由于传统射孔器内的弹架孔旋转分布，两个同相位的孔间距较大，压裂时压力只有足够大超过底层的破裂压力才能产生裂缝，其结果是井口压力往往很高，高压作业一方面成本较高，另一方面施工过程的安全隐患较大。同时火药爆燃气体使岩石产生的裂缝受地层压力的作用有闭合倾向，影响了后续压裂的施工。

技术实现要素：

为了解决背景技术中现有射孔技术中压裂时高压作业成本较高、安全隐患较大的问题，本实用新型提供一种压裂专用射孔枪、压裂专用的FracGun复合射孔装置。

本实用新型通过如下技术方案实现：

首先介绍一下，本实用新型提出的压裂专用射孔枪，包括枪身、定位环、弹架管、枪尾、导爆索、压裂火药、射孔弹以及枪头；其改进之处是：所述弹架管上每个相位上安装至少2个射孔弹；所述枪身每个相位设置有与射孔弹一一对应的盲孔。

其中，每个相位上的至少2个射孔弹既可以沿着弹架管的轴向并排布置或者还可以沿着弹架管的径向并排布置，通常情况下采用沿弹架管轴向方向布置。

优选的，上述盲孔为台阶盲孔。

优选的，上述射孔枪的压裂火药设置方式为射孔弹之间装药或者射孔枪内多级装药；所述定位环采用TCP和泵送射孔分开式结构或采用TCP和泵送射孔互换的结构。

根据上述压裂专用射孔枪，本实用新型还提供了压裂专用FracGun复合射孔装置，包括雷管，依次串接的上接头、上压裂药柱、上转换接头、射孔枪、下转换接头、下压裂药柱以及下接头；

所述射孔枪包括枪身、定位环、弹架管、枪尾、导爆索、压裂火药、射孔弹以及枪头；

所述雷管有三段；其中两段分别位于上转换接头和下转换接头内，并且通过导爆索连接；另一段安装在下接头内；

其改进之处是：所述弹架管上每个相位上安装至少2个射孔弹；所述枪身每个相位设置有与射孔弹一一对应的盲孔。

为了使地层裂缝始终存在，需要将地层中填充压裂砂，因此该射孔装置还包括与下接头连接的压裂砂总成；压裂砂总成包括砂筒、压裂砂和丢手枪尾；砂筒的一端与下压裂药柱连接，另一端与丢手枪尾连接；压裂砂填充在砂筒内。

其中，每个相位上的至少2个射孔弹既可以沿着弹架管的轴向并排布置或者还可以沿着弹架管的径向并排布置，通常情况下采用沿弹架管轴向方向布置。

优选的，上述盲孔为台阶盲孔。

优选的，上述压裂专用射孔枪的压裂火药设置方式为射孔弹之间装药或者射孔枪内多级装药；所述定位环采用TCP和泵送射孔分开式结构或采用TCP和泵送射孔互换的结构。

基于上述对压裂专用的FracGun复合射孔装置的结构描述，现对该装置的压裂方法进行简述，其具体方法包括以下步骤：

1)将压裂专用的FracGun复合射孔装置下放至井下的套管内；

2)在射孔枪作业时首先激发下接头上的雷管，雷管剪切丢手枪尾上的剪切销，丢手枪尾脱落，压裂砂从砂筒内排除，压裂砂排出后悬浮在管串与套管的环空内；

3)调整压裂专用的FracGun复合射孔装置位置，使射孔枪和环空压裂砂处于射孔层段；

4)起爆射孔枪、上压裂药柱和下压裂药柱，射孔枪单相位上的多个射孔弹各自形成的多个连续射孔孔道，在每个相位上各自形成裂缝；由于在射孔枪射孔同时上压裂药柱和下压裂药柱也被激发，在整个压裂专用的FracGun复合射孔装置和套管环空形成高压气体，高压气体短时间内对射孔枪层段形成封压，悬浮在环空内压裂砂在高压气体的作用下进入地层裂缝中，阻碍了裂缝的闭合。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型的射孔枪、射孔装置采用单相位多射孔弹的布置方式，多个射孔弹各自形成的多个连续射孔孔道，在地层形成应力集中，射孔枪内复合推进剂爆燃所产生高温高压气体压裂下，在每个相位上各自形成裂缝，同时压裂该裂缝大大降低了底层的破裂压力，不仅降低了压裂时高压作业的成本、安全性也有所保障。

2、本实用新型采用射孔装置增加压裂砂总成，使得多个射孔弹产生的地层裂缝始终存在，保证了井下的油顺利流出。

3、由于泵送射孔的第一段是TCP工艺，目前的TCP定位环是在泵送工艺定位换上增加一个堵头或更换成TCP定位环，成本高且管理难度大，本实用新型的定位环采用TCP和泵送射孔分开式结构或采用TCP和泵送射孔互换的结构，克服了上述的问题。

附图说明

图1为压裂专用射孔枪的结构示意图；

图2为压裂专用的FracGun复合射孔装置的结构示意图。

附图标记如下：

1-枪身、2-定位环、3-弹架管、4-枪尾、5-导爆索、6-压裂火药、7-射孔弹、8-枪头、9-盲孔、10-雷管、11-上接头、12-上压裂药柱13-上转换接头、14-射孔枪、15-下转换接头、16-下压裂药柱、17-下接头、18-压裂砂总成、19-砂筒、20-压裂砂、21-丢手枪尾。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提供了一种压裂专用射孔枪，该射孔枪包括枪身1、定位环2、弹架管3、枪尾4、导爆索5、压裂火药6、射孔弹7以及枪头8；

该射孔枪的改进之处是：

弹架管3上每个相位上安装至少2个射孔弹7；所述枪身1每个相位设置有与射孔弹7一一对应的盲孔。

其中每个相位上的至少2个射孔弹沿着弹架管的轴向并排布置或者沿着弹架管的径向并排布置，并且在在井下作业时，要求同一方向上1m长度的地层，射孔弹的孔道数不超过16个，如果大于这个数字，射孔后射孔枪会产生形变。

由于井下空间有限，既要保证地层中出现射孔的裂缝，又要考虑实际生产的可实施性，该射孔枪的射孔弹7的数量为2-4个，其射孔弹对应的盲孔(或台阶盲孔)的数量为2-4个。

压裂火药设置方式为射孔弹之间装药或者射孔枪内多级装药，可根据作业的不同要求进行装药。

由于泵送射孔的第一段是TCP工艺，目前的TCP定位环是在泵送工艺定位换上增加一个堵头或更换成TCP定位环，成本高且管理难度大，定位环2采用TCP和泵送射孔分开式结构或采用TCP和泵送射孔互换的结构。

根据上述压裂专用射孔枪，本实用新型还提供了压裂专用FracGun复合射孔装置，如图2所示，该射孔装置包括雷管10、按照油井自上而下的方向依次串接的上接头11、上压裂药柱12、上转换接头13、射孔枪14、下转换接头15、下压裂药柱16以及下接头17；

枪身1、定位环2、弹架管3、枪尾4、导爆索5、压裂火药6、射孔弹7以及枪头8；

雷管10有三段；其中两段分别位于上转换接头13和下转换接头15内，并且通过导爆索5连接；另一段安装在下接头17内；

弹架管3上每个相位上安装至少2个射孔弹7；所述枪身1每个相位设置有与射孔弹7一一对应的盲孔。

为了使地层裂缝始终存在，需要将地层中填充压裂砂，因此该射孔装置还包括与下接头连接的压裂砂总成18；压裂砂总成18包括砂筒19、压裂砂20和丢手枪尾21；砂筒19的一端与下压裂药柱16连接，另一端与丢手枪尾21连接；压裂砂20填充在砂筒19内。

根据上述对射孔装置结构的描述，现将其工作方法进行简述：

步骤1)将压裂专用的FracGun复合射孔装置下放至井下的套管内；

步骤2)在射孔枪作业时首先激发下接头上的雷管，雷管剪切丢手枪尾上的剪切销，丢手枪尾脱落，压裂砂从砂筒内排除，由于该压裂砂与压井液匹配设计，压裂砂排出后悬浮在管串与套管的环空内；

步骤3)调整压裂专用的FracGun复合射孔装置位置，使射孔枪和环空压裂砂处于射孔层段；

步骤4)起爆射孔枪、上压裂药柱和下压裂药柱，射孔枪单相位上的多个射孔弹各自形成的多个连续射孔孔道，在每个相位上各自形成裂缝；由于在射孔枪射孔同时上压裂药柱和下压裂药柱也被激发，其压力峰值和有效压力持续时间均高于射孔枪内火药形成的压力峰值和有效压力作用时间，压裂射孔枪形成裂缝时，高压气体短时间内对射孔枪层段形成封压，悬浮在环空内压裂砂在高压气体的作用下进入地层裂缝中，阻碍了裂缝的闭合。

后续进行水力压裂时，由于压裂专用射孔枪枪形成的裂缝，使压裂的泵压降低明显，其结果是压裂成本减小，同时水力压裂作业过程的危险程度降低，压裂效果显著提高。