一种吸能解堵射孔装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种吸能解堵射孔装置，所述装置包括：射孔单元，用于在井筒套管壁上射孔，使地层流体通过所述射孔孔道流入套管内；吸能单元，在射孔的同时泄压弹在所述装置的吸能枪壁上形成吸能孔，用于吸收因射孔在所述井筒套管内产生的压力；连接单元，用于连接和隔断所述射孔单元和所述吸能单元。该装置解决了射孔弹射孔后，地层物质受到高温、高压射流冲击、挤压，在射孔孔道周围产生一定厚度的压实带，降低孔隙度和渗透率，严重影响油气井产能的问题。
【专利说明】
一种吸能解堵射孔装置
技术领域
[0001]本发明涉及油气井射孔完井技术领域。更具体地，涉及一种吸能解堵射孔装置。
【背景技术】
[0002]油气田钻井、固井后，需要进行油井射孔，打开地层与井筒套管间通道，让流体流入井筒套管内。射孔弹在射开井筒套管和地层的同时，会粉碎地层中的岩石颗粒，这些破碎颗粒，在高温、高压气流冲击下，将发生运移堵塞孔隙，产生近孔压实带，同时射孔弹爆炸后残余物也会留在射孔孔道内，使压实带区域内的孔隙度和渗透率明显降低，严重影响油气井的产能。
[0003]CN201310476366.1公开的射孔装置，使用液力实现桥塞坐封、丢手，没有使用雷管、火药等火工品，但这种射孔方式工作效率低，采油量低，而采用聚能炸药可使井增产，这是因为传入地层的冲击波能够增强射孔的有效性并使从地层流出的流体流动增强。
[0004]CN200880012703.9公开了对使用聚能炸药的射孔器的改进方法，其是从改进射孔器的衬里对射孔器做出改进。
[0005]在已知的各种射孔器中，尚没有公开如何解决射孔弹射孔后，地层物质受到高温、高压射流冲击、挤压，在射孔孔道周围产生一定厚度的压实带，而降低了孔隙度和渗透率，影响油气井产能的问题。
[0006]针对现有技术中存在的上述问题，特提出本发明。
【发明内容】
[0007]本发明的一个目的在于提供一种吸能解堵射孔装置。
[0008]为达到上述目的，本发明采用下述技术方案:
[0009]—种吸能解堵射孔装置，所述装置包括:
[0010]射孔单元，用于在井筒套管壁上的射孔，使地层流体通过所述射孔流入井筒套管内；
[0011]吸能单元，在射孔的同时在所述装置的壁上形成吸能孔，用于吸收因射孔在所述井筒套管内产生的压力；
[0012]连接单元，用于连接和隔断所述射孔单元和所述吸能单元；
[0013]所述吸能单元包括至少一支吸能枪，所述吸能枪包括轴向两端开口的枪壳和设于枪壳内的泄压弹架总成。
[0014]进一步的，所述装置还包括装载在所述泄压弹架总成上的只能在枪壳壁上开孔而不损伤井筒套管壁的泄压弹。
[0015]进一步的，所述吸能枪的筒壁在对应装载于所述泄压弹架总成上的泄压弹射流中心的位置处设有内盲孔和外盲孔。
[0016]进一步的，所述连接单元包括在轴向的两端设有螺纹、中部设有轴向通孔的中间接头;在所述中间接头轴向的一端中部还设有台间孔。
[0017]进一步的，在所述台间孔处设有用于隔断相邻射孔单元与吸能单元压力串通的隔断密封件，所述隔断密封件的中心部设有与中间接头轴向通孔相通的通孔;所述隔断密封件采用柔性材料。
[0018]进一步的，所述射孔单元包括至少一支射孔枪。
[0019]进一步的，所述装置还包括用于引爆所述射孔单元和所述吸能单元的引爆单元。
[0020]所述装置还包括用于封闭所述装置的尾部。
[0021]本发明的有益效果如下:
[0022]本发明所述的吸能解堵射孔装置，由于将射孔枪与吸能枪有效地结合，在射孔弹射孔的同时引爆泄压弹，泄压弹射流穿透吸能枪管壁，与井筒套管内压力沟通，因而能快速吸收井筒套管内的残余爆轰能量，使井筒套筒内的压力在射孔后瞬间下降，同时也令射孔孔道内产生瞬间的冲击流，冲刷射孔孔道，从而解除压实带堵塞，增大孔眼隙度，提高孔眼渗透率和导流能力，提高油气井产能。
【附图说明】
[0023]图1是本发明所述装置的结构示意图；
[0024]图2是本发明所述装置的中间接头结构示意图；
[0025]图3是本发明所述装置的泄压弹装配结构示意图；
[0026]图4是本发明所述装置的吸能枪结构示意图。
[0027]图中所示:
[0028]1-井筒套管；2-起爆器转接件;3-密封圈；4-射孔枪;5-射孔弹架总成;6_导爆索；7-射孔弹;8-隔断密封件;9-中间接头;10-泄压弹架总成;11-泄压弹；12-吸能枪;13-尾部。
【具体实施方式】
[0029]为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明所述装置做进一步的说明。
[0030]如图1所示，所述装置包括起爆器转接件2、射孔枪4、射孔弹架总成5、导爆索6、射孔弹7、隔断密封件8、中间接头9、泄压弹架总成10、泄压弹11、吸能枪12、尾部13。
[0031 ]射孔单元包括至少一支射孔枪4，射孔枪4包括轴向两端开口的枪壳，枪壳内部固设射孔弹架总成5，射孔弹7安装在射孔弹架总成5上，导爆索6缠绕在射孔弹7上;射孔弹7起爆后产生射流，打开地层与井筒套管I间通道。
[0032]吸能单元包括至少一支吸能枪12，吸能枪12包括轴向两端开口的枪壳，枪壳内部固设泄压弹架总成10，泄压弹11安装在泄压弹架总成10上，根据具体的井底情况，泄压弹架总成10上装载一个或多个泄压弹11;吸能枪12的枪壳壁在正对泄压弹11射流中心的位置处设有内盲孔和外盲孔，导爆索6缠绕在泄压弹11上，起爆后泄压弹11产生射流，只穿透吸能枪12管壁，不损害井筒套管I。
[0033]本实施例中的泄压弹架总成10与射孔枪弹架总成5结构相似，通过泄压弹架前盘、后盘固定在吸能枪12的枪壳内，设有薄壁钢管上按实际需要加工的若干个可承载泄压弹11的孔;泄压弹11与射孔弹7结构相似，但用药量及可开出的孔的大小不同。
[0034]连接单兀为中间接头9，中间接头9的两?而分别连接射孔枪4和吸能枪12，中间接头9内有台间孔，台间孔内安装隔断密封8;隔断密封件8为柔性体并安装在中间接头9内，隔断密封件8的内孔穿过导爆索6，遇压时所述内孔封闭，隔断相邻射孔枪4与吸能枪12的压力串通。
[0035]引爆单元包括起爆器和起爆器转接件2；起爆器转接件2上端连接起爆器，起爆器内的点火装置可点燃导爆索6，起爆器转接件2与射孔枪4通过中间接头9连接;起爆器转接件2连接在中间接头9设有台间孔的一端，在所述台间孔处安装有隔断密封件8;射孔枪4连接在中间接头9的另一端。
[0036]所述吸能解堵射孔装置包括一个起到密封作用尾部13。
[0037]根据井底的实际情况，可以选择所述装置中的射孔枪4和吸能枪12的数目，并根据井底情况，安排射孔枪4与吸能枪12的连接顺序。
[0038]如图2所示，中间接头9两端部加工有螺纹和密封槽，螺纹分别连接射孔枪4和吸能枪12，并且通过密封圈3予以密封，中间接头9的中心有台阶式通孔，与隔断密封件8过盈配合安装，隔断密封件8中心孔可穿过导爆索6，隔断密封件8的材质为高弹性橡胶，自由状态下保持原始状态，在遇射孔弹7射孔产生高压气体时，压力作用在隔断密封件8的端面上，使之压缩，阻断射孔枪4与吸能枪12的壳体内腔压力的沟通，保证吸能枪12壳体内有足够的泄压空间。
[0039]如图3所示，泄压弹11通过泄压弹架总成10固定在吸能枪12的壳体内，与射孔弹7同时起爆后，只穿透吸能枪12的枪壳壁，并在吸能枪12的枪壳壁上射开相应面积的孔，且完全不损害井筒套管I;泄压弹11具有开孔孔径大、孔径均匀、无毛刺的特点。
[0040]井筒套管I内的压力在射孔时会瞬间上升，当射开地层后，井内流体进入吸能枪12后井筒套管I内的压力急剧下降，要使射孔后井筒套管I内的残余压力快速瞬间下降，产生瞬间返流冲洗孔道，应有一个相应的最小(临界)负压值，负压值过低起不到返流冲洗孔道作用，过大会引起地层出砂或引起井筒套管I的损伤，因此必须对射孔负压值进行计算，适当设置泄压弹11的数量，也就是吸能枪12上的泄压孔的开孔数量，以保证返流面积，以及吸能枪12的数量，以保证吸能枪12的吸能空间。
[0041 ] 1.根据井深校核确定最小(临界)负压值:
[0042]根据井深和压力梯度可计算出井底处的孔隙流压为:
[0043]Pp=GpXH (I)
[0044]式(I)中，Pp为地层孔隙流压，单位为MPa;Gp为地层压力梯度，单位为MPa/m;H为井深单位为m;
[0045]井筒中液体所产生的静液柱压强为:
[0046]Ph = 0.00981 PH (2)
[0047]式(2)中，Ph为射孔液静液柱压强，单位为MPa；P为射孔液密度，单位为g/cm3；H为液柱垂直高度井深，单位为m ；
[0048]2.最大负压值计算:
[0049]Δ pmax=Pp-0.2Ph (3)
[0050]式⑶中，Pp为地层孔隙压强，单位为MPa; Ph为射孔液静液柱压强，单位为MPa;
[0051]3.射孔孔眼周围地层是否出砂的限制:
[0052]针对垂直井，将射孔孔眼看成一组小直径的水平井，将负压值的确定与孔眼的稳定性、出砂趋势以及原油性质、地层压力、岩石强度和井深等参数结合起来综合考虑。
[0053]井壁岩石所受的最大压应力(^为:
[0054]Ot = (3-4v) / (1-V) X (I O-6Pg H-Ps)+2 (Ps-Pwf) (4)
[0055]根据岩石破坏理论，当岩石的抗压强度小于最大压应力?时，井壁岩石不坚固，将会引起岩石结构的破坏而出砂，因此，井壁岩石的坚固程度判别式为:
[0056]C彡(3-4v)/(l_v)X(10—6Pg H-Ps)+2(Ps_Pwf) (5)
[0057]式(4)和(5)中:
[0058]Ot—井壁岩石的最大压应力，单位为MPa
[0059]C—地层岩石的抗压强度，单位为MPa
[0060]V—岩石的泊松比
[0061]P—上覆岩层的平均密度，单位为kg/m3
[0062]g—重力加速度，单位为m/s2
[0063]H—地层深度，单位为m
[0064]Ps—地层流压，单位为MPa
[0065]Pwf—油井生产时的井底流压，单位为MPa
[0066]如果式(5)成立，S卩Oot，则表明在上述生产压差Ps-Pwf下，井壁岩石是坚固的，不会引起岩石结构的破坏。
[0067]如图4所示，吸能枪12的上端与中间接头9螺纹连接，吸能枪12的壳体内装有泄压弹架总成10，在正对泄压弹11射孔中心位置，在吸能枪12的枪体管壁上设有圆形的内盲孔和外盲孔，内盲孔和外盲孔之间的超薄壁厚不但能保证承受井筒套管I内的原始压力，而且能使泄压弹11容易打开吸能枪12，完全不损害井筒套管I，更不会产生翻边、毛刺；内盲孔、外盲孔的组合使泄压弹11的装药量减少，从而使吸能枪12的壳体的吸能空间得到保证。
[0068]所述吸能解堵射孔装置的配置中，吸能枪12的数量可以为多个，因为单个吸能枪12壳体内容积恒定，其泄压孔数为多个，因为单个泄压孔面积恒定。
[0069]根据返冲洗原理，本发明中的吸能枪12满足如下条件，泄压弹11开孔迅速，且具有足够数量的泄压弹，以保证开出相应面积的泄压孔，使泄压孔周围的液体通过泄压孔道迅速进入吸能枪12的壳体内，井筒套管I内产生较负压差，达到返冲洗射孔孔道的目的；吸能枪12的长度与井筒套管I内液柱高度、泄压孔开孔数量是非线性关系；在井深确定时，吸能枪12的长度越长，开孔数量越多，吸能解堵效果越好。实际生产应用中，根据井况计算出吸能枪12的长度和开孔数量。
[0070]所述吸能解堵射孔装置，适用于油管输送和电缆输送的油气井射孔作业，是将射孔枪与吸能枪有效地结合在一起，泄压弹11与射孔弹7同时起爆，泄压孔开孔迅速、面积大，吸能枪12内壁的内盲孔、外盲孔组合，避免了提枪时枪身孔眼处翻边毛刺对井筒套管的刮伤；隔断密封件8保证了吸能枪12腔体有足够的泄压空间(射孔弹7射孔时的压力被隔断密封件8阻断，不串入吸能枪12腔体内)；所述吸能解堵射孔装置能充分实现消解射孔孔道堵塞的目的，提尚孔眼渗透率和导流能力，提尚油气井广能。
[0071]显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
【主权项】
1.一种吸能解堵射孔装置，其特征在于，所述装置包括: 射孔单元，用于在井筒套管壁上射孔，使地层流体通过所述射孔流入套管内； 吸能单元，在射孔的同时在所述装置的壁上形成吸能孔，用于吸收因射孔在所述井筒套管内产生的压力； 连接单元，用于连接和隔断所述射孔单元和所述吸能单元； 所述吸能单元包括至少一支吸能枪，所述吸能枪包括轴向两端开口的枪壳和设于枪壳内的弹架总成。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述装置还包括装载在所述弹架总成上的只能在枪壳壁上开孔而不损伤井筒套管壁的泄压弹。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于:所述吸能枪的筒壁在对应装载于所述弹架总成上的泄压弹射流中心的位置处设有内盲孔和外盲孔。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述连接单元包括在轴向的两端设有螺纹、中部设有轴向通孔的中间接头;在所述中间接头轴向的一端中部还设有台间孔。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于:在所述台间孔处设有用于隔断相邻射孔单元与吸能单元压力串通的隔断密封件，所述隔断密封件的中心部设有与中间接头轴向通孔相通的通孔;所述隔断密封件采用柔性材料制造。6.根据权利要求1至5任一项所述的装置，其特征在于:所述射孔单元包括至少一支射孔枪。7.根据权利要I至6任一项所述的装置，其特征在于:所述装置还包括用于引爆所述射孔单元和所述吸能单元的引爆单元。
【文档编号】E21B43/116GK106014353SQ201610339840
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】马新民, 雷跃生, 石莹
【申请人】大庆华翰邦石油装备制造有限公司