完井管柱、完井方法和燃气喷射器机构与流程

本发明涉及油气田完井技术领域，特别涉及一种完井管柱、完井方法和燃气喷射器机构。

背景技术：

近年来，油气开发对象逐渐转向低渗透、致密储层、深水、极地、深层/超深油气储层等，其中，深层/超深油气储层(>5000m)是我国西部地区(四川、塔里木、青海等)的主力油气资源，在深层/超深油气储层中大多数是典型的“三高”储层，即高温、高压、高含硫。大多数“三高”油气藏为低渗透碳酸盐岩油气藏，其具有储层温度高、压力高的特点，因此油气井在投产前需要进行酸化、压裂等储层改造措施，这对传统的完井射孔技术提出更高的要求。射孔技术作为建立井筒和储层的“桥梁”，在设计和应用时应充分与储层和实际井况相结合，如此才能为后期生产改造措施创造有利条件。

目前已申请的完井射孔技术和配套工具多数还是采用与中浅井完井相同的技术，没有针对深井/超深井进行更多的改进。因此，现有的完井射孔技术存在诸多问题，主要的问题例如有：1、在深井/超深井中，目的层的压力都很高，射孔枪身内部没有压力调节措施，导致枪身内外压差过大，进行完井射孔作业时聚能射流的作用效果显著下降，影响了穿深、孔径等射孔参数及指标；2、由于深井/超深井的高围压环境，为了保证射孔器材的整体强度，对其结构进行了改进，如增大壁厚、增加两端接头的尺寸等，导致射孔器材整体重量过大，内部空间减小，限制了射孔弹及配套起爆、传爆、电子仪器等装置的尺寸及装配工艺，不利于现场应用；3、深井/超深井对枪身的密封性能要求很高，完井射孔系统在下井过程中要承受很大的压差，如果发生泄漏，枪身进液，改变了射孔装药的燃烧性能，会引起“炸枪”、“炸井”等意外事故，因此现有深层完井射孔器材的密封系统设计指标都很高，导致系统成本很高，特别是配有测试工具的联作管柱，作业风险更高，一旦出现井下事故，会对作业方带来巨大损失；4、当完井射孔枪身内外压差过大时，在射孔瞬间会出现较大的压力脉冲，压力脉冲作用于射孔管串时会影响井下仪器、工具的定位，出现窜动、“卡枪”等事故，会磕碰仪器和设备，影响射孔系统的正常工作；5、现有的作业管柱配套的封隔器工具多为压缩式或扩张式，其座封和解封完全由地面控制，如管内或环空憋压、投球、上提等方式，封隔器内的中心孔与井筒连通，易受井筒压力的影响，导致座封异常和误动作，在深井/超深井中施工风险增大；6、部分井下作业系统采用了人工增压的技术，比如直接借助油管/套管环空的压力或由地面向环空泵压的方式，上述方式的问题在于设备安装复杂、井筒环境恶劣，液体杂质多，需要保护措施如过滤、防腐蚀等，因此可靠性较低。还有采用井下化学反应的方式，该种方式安全性差，另外也有通过下井前在管柱中配有加压气罐的方式，这导致系统变得复杂，下井前需要预先充气充压，且受限于管柱体积，使得气源所供的能量有限，影响井下作业的次数。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例所要解决的技术问题是提供了一种完井管柱、完井方法和燃气喷射器机构，其能够解决上述至少一种问题。

本发明实施例的具体技术方案是：

一种完井管柱，所述完井管柱包括：

封隔器，所述封隔器用于将待射孔层段的上方进行分隔；

连接在所述封隔器下端的酸液注入机构，所述酸液注入机构能够进行开闭以向储层中注入酸液；

连接在所述酸液注入机构下端的蓄能器机构，所述蓄能器机构包括：中心管、设置在所述中心管上的托筒，所述托筒内设置有第一压力生成单元，所述第一压力生成单元包括：形成在所述托筒中的空腔，设置在所述空腔内的活塞、液压控制单元、燃气喷射器单元、电控模块，活塞将空腔分隔成用于充入气体的第一腔室和用于充入液压油的第二腔室，燃气喷射器单元用于控制第一腔室的气压，电控模块用于控制燃气喷射器单元，液压控制单元与第二腔室相连通，其用于控制第二腔室的压力输出，与第一腔室相连通的燃气喷射单元包括：喷射器本体、设置在喷射器本体中的电极芯组、设置在所述喷射器本体中的喷射剂，所述喷射剂和所述电极芯组之间设置有绝缘层，所述喷射剂为电控固体推进剂；

连接在所述蓄能器机构下端的射孔机构，所述射孔机构包括射孔器枪体和设置在所述射孔器枪体内的射孔弹弹架，所述射孔器枪体和所述射孔弹弹架之间形成密封腔，所述密封腔与所述第一压力生成单元中的液压控制单元相连接。

在一种优选的实施方式中，所述电极芯组位于所述喷射器本体的中部，所述喷射器本体和所述电极芯组之间为所述喷射剂，所述燃气喷射单元还包括：与所述喷射剂相连通的喷管。

在一种优选的实施方式中，所述电控固体推进剂包括硝酸羟氨、聚乙烯醇和水，其中硝酸羟氨为导电填料，聚乙烯醇为基体材料，水为溶剂。

在一种优选的实施方式中，所述封隔器包括：支撑本体、套设在所述支撑本体上的液压缸缸套、连接在所述支撑本体下端的底部接头、位于所述液压缸缸套和所述底部接头之间的胶筒、设置在所述支撑本体内的第二压力生成单元，所述液压缸缸套与所述支撑本体之间能够产生滑动，所述第二压力生成单元包括：形成在所述支撑本体中的空腔，设置在空腔内的活塞、液压控制单元、燃气喷射器单元、电控模块，活塞将空腔分隔成用于充入气体的第一腔室和用于充入液压油的第二腔室，燃气喷射器单元用于控制第一腔室的气压，电控模块用于控制燃气喷射器单元，液压控制单元与第二腔室相连通，其用于控制第二腔室的压力输出，所述液压缸缸套与所述支撑本体之间形成液压缸，所述液压缸与第二压力生成单元中的第二腔室相连通。

在一种优选的实施方式中，所述托筒内设置有第三压力生成单元，所述第三压力生成单元包括：形成在所述托筒中空腔，设置在所述空腔内的活塞、液压控制单元、燃气喷射器单元、电控模块，活塞将空腔分隔成用于充入气体的第一腔室和用于充入液压油的第二腔室，燃气喷射器单元用于控制第一腔室的气压，电控模块用于控制燃气喷射器单元，液压控制单元与第二腔室相连通，其用于控制第二腔室的压力输出，燃气喷射单元与第一腔室相连通；

所述酸液注入机构包括：具有第一凸起部的中心筒、套设在所述中心筒外的注入阀本体、下接头，所述中心筒、所述注入阀本体和所述下接头之间形成压力腔和容纳腔，所述容纳腔中设置有弹性件，所述弹性件的一端与所述注入阀本体相抵，所述弹性件的另一端与所述第一凸起部相抵，所述压力腔与所述第三压力生成单元中的第二腔室相连通，所述中心筒上开设有第一开孔，所述注入阀本体上开设有第二开孔，所述中心筒与所述注入阀本体能够滑动以使所述第一开孔与所述第二开孔相连通。

在一种优选的实施方式中，所述中心筒与所述注入阀本体之间通过销钉固定。

在一种优选的实施方式中，所述托筒内设置有第四压力生成单元，所述完井管柱还包括：连接在所述蓄能器机构与所述射孔机构之间的分离机构，所述分离机构包括：具有第二凸起部的滑动管、套设在所述滑动管外的顶端接头、套设在所述滑动管外的尾端接头，所述滑动管的第二凸起部与所述顶端接头之间形成腔体，所述腔体能与所述第四压力生成单元中的液压控制单元相连通，所述顶端接头的下部具有弹性的爪端部，所述爪端部夹设在所述滑动管和所述尾端接头之间，所述尾端接头内部具有对所述爪端部进行限位的凹槽，所述滑动管上具有缩径部，当所述爪端部滑入所述缩径部时，所述爪端部脱离所述凹槽，以使所述尾端接头与所述滑动管、所述顶端接头相脱离。

在一种优选的实施方式中，当所述爪端部位于所述凹槽中时，所述尾端接头与所述滑动管之间通过销钉固定。

在一种优选的实施方式中，所述完井管柱还包括：连接在所述分离机构与所述蓄能器机构之间的短节，所述短节的侧壁具有通孔。

一种采用如上述任一所述的完井管柱的完井方法，包括以下步骤：

将所述完井管柱下入油井中；

通过电控模块控制燃气喷射器单元发出点火信号，电极芯组通电产生电场，通过该电场促使电控固体推进剂燃烧；

所述电控固体推进剂产生的高压气体输送给第一腔室，通过活塞给第二腔室加压，以使第二腔室中的液压油给射孔机构中的密封腔进行增压，进而平衡射孔机构的内外压差；

通过射孔机构进行射孔作业；

将所述封隔器进行坐封，再开启酸液注入机构以向储层中注入酸液；

待储层酸化完成以后，将所述封隔器进行解封，随后起出完井管柱。

在一种优选的实施方式中，所述封隔器包括：支撑本体、套设在所述支撑本体上的液压缸缸套、连接在所述支撑本体下端的底部接头、位于所述液压缸缸套和所述底部接头之间的胶筒、设置在所述支撑本体内的第二压力生成单元，所述液压缸缸套与所述支撑本体之间能够产生滑动，所述第二压力生成单元包括：形成在所述支撑本体中的空腔，设置在空腔内的活塞、液压控制单元、燃气喷射器单元、电控模块，活塞将空腔分隔成用于充入气体的第一腔室和用于充入液压油的第二腔室，燃气喷射器单元用于控制第一腔室的气压，电控模块用于控制燃气喷射器单元，液压控制单元与第二腔室相连通，其用于控制第二腔室的压力输出，所述液压缸缸套与所述支撑本体之间形成液压缸，所述液压缸与第二压力生成单元中的第二腔室相连通；

在步骤将所述封隔器进行坐封中，通过电控模块控制燃气喷射器单元产生高压气体，以输送给第一腔室，通过活塞给第二腔室加压，以使第二腔室中的液压油给液压缸进行增压，液压缸挤压液压缸缸套从而使得封隔器坐封。

在一种优选的实施方式中，所述托筒内设置有第三压力生成单元，所述第三压力生成单元包括：形成在所述托筒中空腔，设置在所述空腔内的活塞、液压控制单元、燃气喷射器单元、电控模块，活塞将空腔分隔成用于充入气体的第一腔室和用于充入液压油的第二腔室，燃气喷射器单元用于控制第一腔室的气压，电控模块用于控制燃气喷射器单元，液压控制单元与第二腔室相连通，其用于控制第二腔室的压力输出，燃气喷射单元与第一腔室相连通；

所述酸液注入机构包括：具有第一凸起部的中心筒、套设在所述中心筒外的注入阀本体、下接头，所述中心筒、所述注入阀本体和所述下接头之间形成压力腔和容纳腔，所述容纳腔中设置有弹性件，所述弹性件的一端与所述注入阀本体相抵，所述弹性件的另一端与所述第一凸起部相抵，所述压力腔与所述第三压力生成单元中的第二腔室相连通，所述中心筒上开设有第一开孔，所述注入阀本体上开设有第二开孔，所述中心筒与所述注入阀本体能够滑动以使所述第一开孔与所述第二开孔相连通；

在步骤再开启酸液注入机构以向储层中注入酸液中，在第三压力生成单元中通过电控模块控制燃气喷射器单元产生高压气体，以输送给第一腔室，通过活塞给第二腔室加压，以使第二腔室中的液压油给压力腔进行增压，第一凸起部推动中心筒上移以使所述第一开孔与所述第二开孔相连通；向完井管柱中注入酸液，酸液通过所述第一开孔与所述第二开孔流向储层。

在一种优选的实施方式中，所述托筒内设置有第四压力生成单元，所述完井管柱还包括：连接在所述蓄能器机构与所述射孔机构之间的分离机构，所述分离机构包括：具有第二凸起部的滑动管、套设在所述滑动管外的顶端接头、套设在所述滑动管外的尾端接头，所述滑动管的第二凸起部与所述顶端接头之间形成腔体，所述腔体能与所述第四压力生成单元中的液压控制单元相连通，所述顶端接头的下部具有弹性的爪端部，所述爪端部夹设在所述滑动管和所述尾端接头之间，所述尾端接头内部具有对所述爪端部进行限位的凹槽，所述滑动管上具有缩径部，当所述爪端部滑入所述缩径部时，所述爪端部脱离所述凹槽，以使所述尾端接头与所述滑动管、所述顶端接头相脱离；

在将所述封隔器进行解封以后，在第四压力生成单元中，通过电控模块控制燃气喷射器单元产生高压气体，以输送给第一腔室，通过活塞给第二腔室加压，以使第二腔室中的液压油给腔体进行增压，滑动管向下滑动，尾端接头与所述滑动管、所述顶端接头相脱离。

一种燃气喷射器机构，所述燃气喷射器机构包括：

燃气喷射单元，所述燃气喷射单元包括：喷射器本体、设置在喷射器本体中的电极芯组、设置在所述喷射器本体中的喷射剂、与所述喷射剂相连通的喷管，所述喷射剂和所述电极芯组之间设置有绝缘层，所述喷射剂为电控固体推进剂；

电控模块，所述电控模块与所述电极芯组相连接，其用于控制所述电极芯组产生电场。

在一种优选的实施方式中，所述电控固体推进剂包括硝酸羟氨、聚乙烯醇和水，其中硝酸羟氨为导电填料，聚乙烯醇为基体材料，水为溶剂。

本发明的技术方案具有以下显著有益效果：

本完井管柱中的蓄能器机构性能可靠，专门满足高压、低排量的应用要求，其核心部件是电控型燃气喷射器单元，在该燃气喷射器单元中采用了可多次启动的电控固体推进剂，该电控固体推进剂点火后压力上升平稳可控，对电信号的响应迅速，撤去电压信号后燃气喷射器单元立即熄火，调节输入电压可改变ECESP的燃速，进而改变第一腔室压力，调节系统输出端的输出压力值，电控型燃气喷射器直接采用数字控制技术，便于日后的开发和系统升级。其次，第一压力生成单元与井筒环境相隔离，该第一压力生成单元基于内置燃气喷射器单元，不从井筒环境中抽取能量，不受周围环境的影响，从而可以省去配套的过滤、节流等措施，显著提高了作业的可靠性。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为本发明实施例中完井管柱的整体结构示意图；

图2为本发明实施例中完井管柱中蓄能器机构的结构示意图；

图3为本发明实施例中完井管柱中燃气喷射器单元的结构示意图；

图4为本发明实施例中完井管柱中射孔机构的结构示意图；

图5为本发明实施例中完井管柱中酸液注入机构的结构示意图；

图6为本发明实施例中完井管柱中封隔器的结构示意图；

图7为本发明实施例中完井管柱中分离机构的结构示意图；

图8为本发明实施例中完井管柱中蓄能器机构的电控系统图；

图9为本发明实施例中完井管柱中封隔器的电控系统图；

图10为本发明实施例中完井管柱中射孔机构的工作流程图；

图11为本发明实施例中完井管柱中封隔器座的工作流程图；

图12为本发明实施例中完井管柱中分离机构的工作流程图；

图13为本发明实施例中完井管柱中酸液注入机构的工作流程图。

以上附图的附图标记：

1、封隔器；11、支撑本体；12、液压缸缸套；13、底部接头；14、胶筒；15、第二压力生成单元；16、顶部接头；17、销钉；18、隔环；19、液压缸；2、酸液注入机构；21、上接头；22、中心筒；221、第一凸起部；222、第一开孔；23、注入阀本体；231、第二开孔；24、下接头；25、安全销钉；26、弹性件；27、压力腔；28、容纳腔；29、液压接头；3、蓄能器机构；31、中心管；32、托筒；33、燃气喷射器单元；331、电极芯组；332、喷射剂；333、绝缘层；334、喷射器本体；335、喷管；336、上挡板；337、下挡板；34、活塞；35、液压控制单元；36、电控模块；37、第一腔室；38、第二腔室；39、液压接头；4、分离机构；41、顶端接头；411、爪端部；42、尾端接头；421、凹槽；43、腔体；44、滑动管；441、第二凸起部；442、缩径部；45、销钉；46、液压接头；5、短节；6、射孔机构；61、射孔器枪体；62、射孔弹弹架；63、枪头；64、枪尾；65、聚能射孔弹；66、电缆；67、液压接头。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为了克服现有深井/超深井完井射孔技术的缺点，满足各类深层/超深层油气井的射孔完井、酸化施工要求以及碳酸盐岩油气藏的完井和改造等，在本申请中提出了一种完井管柱，图1为本发明实施例中完井管柱的整体结构示意图，图2为本发明实施例中完井管柱中蓄能器机构3的结构示意图，图3为本发明实施例中完井管柱中燃气喷射器单元的结构示意图，图4为本发明实施例中完井管柱中射孔机构的结构示意图，如图1至图4所示，该完井管柱包括：封隔器1，封隔器1用于将待射孔层段的上方进行分隔；连接在封隔器1下端的酸液注入机构2，酸液注入机构2能够进行开闭以向储层中注入酸液；连接在酸液注入机构2下端的蓄能器机构3，蓄能器机构3包括：中心管31、设置在中心管31上的托筒32，托筒32内设置有第一压力生成单元，第一压力生成单元包括：形成在托筒32中空腔，设置在空腔内的活塞34、液压控制单元35、燃气喷射器单元33、电控模块36，活塞34将空腔分隔成用于充入气体的第一腔室37和用于充入液压油的第二腔室39，燃气喷射器单元33用于控制第一腔室37的气压，电控模块36用于控制燃气喷射器单元33，液压控制单元35与第二腔室39相连通，其用于控制第二腔室39的压力输出，与第一腔室37相连通的燃气喷射单元包括：喷射器本体334、设置在喷射器本体334中的电极芯组331、设置在喷射器本体334中的喷射剂332，喷射剂332和电极芯组331之间设置有绝缘层333，喷射剂332为电控固体推进剂；连接在蓄能器机构3下端的射孔机构6，射孔机构6包括射孔器枪体61和设置在射空气枪体内的射孔弹弹架62，射空气枪体和射孔弹弹架62之间形成密封腔，密封腔与第一压力生成单元中的液压控制单元35相连接。

本申请中的完井管柱采用了蓄能器机构3，并配套了酸液注入机构2。蓄能器机构3专门用于满足高压、低排量的应用要求，其中设有多组电控型燃气喷射器单元33，在电信号的作用下，喷射器单元可多次反复点火、排气，使第一腔室37升压，利用活塞34将压力传递至液压的第二腔室39。通过液压控制单元35，第二腔室39中的压力被调节成不同的压力，分配输送至射孔机构6，以平衡射孔机构6的内外压差，因此，该完井管柱特别适用于深井井下作业。同时，酸液注入机构2可以使得完井管柱可以采用射孔-酸化联合作业放的方式，进而满足碳酸盐岩油气藏的开发要求。

为了更好的了解本申请中的完井管柱，下面将对其做进一步解释和说明。图2为本发明实施例中完井管柱中蓄能器机构3的结构示意图，如图2所示，蓄能器机构3可以包括：中心管31、设置在中心管31上的托筒32，托筒32内设置有第一压力生成单元，第一压力生成单元包括：形成在托筒32中空腔，设置在空腔内的活塞34、液压控制单元35、燃气喷射器单元33、电控模块36，活塞34将空腔分隔成用于充入气体的第一腔室37和用于充入液压油的第二腔室39，燃气喷射器单元33用于控制第一腔室37的气压，电控模块36用于控制燃气喷射器单元33，液压控制单元35与第二腔室39相连通，其用于控制第二腔室39的压力输出，燃气喷射单元与第一腔室37相连通。液压控制单元35上连接有液压接头39，通过液压接头39以便将液压输出至射孔机构6或其它机构中。中心管31与所连接的作业管柱等通径，便于地面施工泵送液体、投球等作业。在其它优选的实施方式中，托筒32内设置有用于给酸液注入机构2输送压力的第三压力生成单元、用于给分离机构4输送压力的第四压力生成单元等。图8为本发明实施例中完井管柱中蓄能器机构3的电控系统图，如图8所示，该电控系统可以包括有温度保护模块、控制器、I/O接口、喷射器驱动模块、系统时钟、可充电电源、存储模块、调制解调模块等组成，通过该电控系统，可以分别控制射孔机构电控模块、分离机构电控模块、酸液注入机构电控模块、燃气喷射器、管内压力传感器、地面压力脉冲发射系统等。

如图3所示，燃气喷射单元可以包括：喷射器本体334、设置在喷射器本体334中的电极芯组331、设置在喷射器本体334中的喷射剂332，喷射剂332和电极芯组331之间设置有绝缘层333，喷射剂332为电控固体推进剂。燃气喷射单元还包括：与喷射剂332相连通的喷管335，该喷管335用于将喷射剂332产生的气体输出喷射器本体334。喷射器本体334可以通过外螺纹与托筒32相连接，喷射器本体334的下部可以为锥面结构，如此可以有利于安装时的定位。电极芯组331呈圆筒状，可以位于喷射器本体334的中部，喷射器本体334和电极芯组331之间为喷射剂332，电极芯组331的中部也可以为喷射剂332，喷射器本体334内部的上端可以设置有上挡板336，喷射器本体334内部的下端可以设置有下挡板337，上挡板336和下挡板337可以对喷射剂332、电极芯组331进行有效固定，同时上挡板336和下挡板337上设计了多孔结构，有利于气体的自由流动。电极芯组331被喷射剂332所紧密包裹。绝缘层333紧贴喷射器本体334内表面和电极芯组331的表面，使各金属件与喷射剂332之间隔开，只在靠近喷管335的一侧有小面积的金属没有绝缘层333。其中，喷管335的尺寸大致可以为：其喉径的尺寸为2.5mm左右，扩张角为70°，扩张比为2.4。

喷射剂332装药采用了电控固体推进剂(ECESP)，ECESP属于复合导电高分子材料，其导电填料主要是硝酸羟氨(HAN)，基体材料是聚乙烯醇(PVA)，水充当溶剂。ECESP工作过程包含以下4个机理：ECESP导电机理、HAN电解机理、HAN热解机理、ECESP电控点火熄火机理。ECESP导电性取决于导电填料的含量。电解反应主要产生H2、O2和羟胺(HA)，H₂和O₂的产生将促进HAN的燃烧。当电控模块使得电极芯组331对喷射剂332输入外加电场时，ECESP中的水先被电解产生H₂和O₂，同时又由于喷射剂332具有一定电阻，在外加电场作用下，会产生一定的热量，进而点燃两电极区域的H₂和O₂的混合气体，从而进一步点燃喷射剂332药柱，并促使其分解；当切断外加电压时，喷射剂332中的水不再电解产生H₂和O₂，而喷射剂332的其他热解气体产物不能支持对自身燃烧，使喷射剂332本身燃烧反馈回喷射剂332表面的热量要小于HAN和粘合剂稳定燃烧所需能量，因此，无法维持推进剂正常稳定燃烧，推进剂随即熄火，从而实现对ECESP电点火和熄火的控制。燃气喷射器单元33采用了电控固体推进剂可以具有以下优点：1、安全性和稳定性好：喷射剂以硝酸羟氨、粘合剂等为主要成分，属于惰性混合物，对于明火、高温等危险源刺激不敏感，被意外引燃的概率较小，适合在油田井下环境中使用。不同于液体喷射剂，固体喷射剂的工作稳定性好，便于运输和长期储存，可在井筒环境中长期处于待命状态。2、易于制备、成本低：传统固体推进剂的生产过程须严格控制环境温度、湿度等条件，且需要使用双螺杆等复杂设备，生产条件严格。ECESP电控固体推进剂可在常温和常规湿度下进行生产，且只需简单的加工装置(如玻璃容器和磁力搅拌棒等)即可，有利于降低成本。3、对环境友好：喷射剂332毒性低，生产过程绿色环保，燃烧尾气以水蒸气、氮气和二氧化碳为主，不会对环境造成污染，可满足油田严格的HSE要求。

燃气喷射器单元33的工作原理可以如下：在地面指令下，电控模块36向燃气喷射器单元33发出点火信号，电极芯组331通电，与喷射器本体334、喷射剂332形成内部封闭导电回路，喷射剂332被引燃。喷射剂332能够持续稳定燃烧的条件是绝缘层333的燃烧退移速度要略微快于喷射剂332的燃烧退移速度，保证喷射剂332药柱与电极芯组331可有效接触。喷射剂332燃烧产生高温高压燃气，燃气通过喷管335后排出产生高压气体。通过调节输入电压，可以改变喷射剂332的燃烧性质，如燃速和燃速压强指数，改变所生成气体的速率和第一腔室37中的压力。当需要降低第一腔室37的压力时，电控模块36降低输出电压。当需要停止系统充压时，电控模块36向燃气喷射器单元33发出熄火信号，电极芯组331断电，内部由通路变为断路，喷射剂332继续燃烧的条件消失，自动熄火。该燃气喷射器单元33可多次反复启动与关闭，燃气生成速率可调。与传统技术相比，基于ECESP的燃气喷射器单元33由电极通电直接引燃，省去了点火装置等危险源，避免了传统点火药易受外界激发产生误响应的潜在危害，提高了安全性。同时，调节电压控制燃烧的方式有利于实现工具控制的数字化和智能化，便于系统升级。

如图4所示，射孔机构6可以靠连接在蓄能器机构3下端。射孔机构6可以包括射孔器枪体61、设置在射空气枪体内的射孔弹弹架62、连接在射孔器枪体61上端的枪头63、连接在射孔器枪体61下端的枪尾64、安装在射孔弹弹架62上的聚能射孔弹65、连接聚能射孔弹65的电缆66以及设置在射孔器枪体61内的管内压力传感器，射空气枪体和射孔弹弹架62之间形成密封腔，密封腔中充满液体如液压油，密封腔与第一压力生成单元中的液压控制单元35相连接。射孔器枪体61上可以设置有液压接头67，通过液压接头67与蓄能器机构3中第一压力生成单元中的液压控制单元35上的液压接头39相连接。在完井管柱下入的过程中，随着深度的不断增加，射孔机构6枪体内外的压差逐渐增大，图10为本发明实施例中完井管柱中射孔机构6的工作流程图，如图10所示，系统开启增压工作流程，高压经液压管线传至射孔器枪体61内部，以减小管内外压差，保护射孔器的密封系统，提高作业的安全性和可靠性。射孔器在完成射孔作业后根据现场要求可以被丢手置于井底，也可以随完井管柱一起起出。

封隔器1位于完井管柱的最上端，用于将待射孔层段的上方进行分隔。在本申请中提出了一种新型的封隔器1，图6为本发明实施例中完井管柱中封隔器1的结构示意图，如图6所示，封隔器1可以包括：支撑本体11、套设在支撑本体11上的液压缸缸套12、连接在支撑本体11下端的底部接头13、位于液压缸缸套12和底部接头13之间的胶筒14、设置在支撑本体11内的第二压力生成单元15、连接在支撑本体11上端的顶部接头16。液压缸缸套12与支撑本体11之间设置有销钉17，当销钉17被切断时，液压缸缸套12与支撑本体11之间能够产生滑动。胶筒14的数量可以为多个，多个胶筒14之间通过使用隔环18隔开。第二压力生成单元15包括：形成在支撑本体11中的空腔，设置在空腔内的活塞、液压控制单元、燃气喷射器单元、电控模块，活塞将空腔分隔成用于充入气体的第一腔室和用于充入液压油的第二腔室，燃气喷射器单元用于控制第一腔室的气压，电控模块用于控制燃气喷射器单元，液压控制单元与第二腔室相连通，其用于控制第二腔室的压力输出，液压缸缸套12与支撑本体11之间形成液压缸19，液压缸19与第二压力生成单元15中的第二腔室相连通，液压缸19内可以设置有液压缸压力传感器。当封隔器1需要座封时，地面发射相应的压力脉冲信号，封隔器1的电控模块解调信号，第二压力生成单元15中的燃气喷射器单元33开始工作，向第一腔室排气、增压，并通过活塞34将压力传递给第二腔室。液压控制单元向封隔器1的液压缸19加压，当压力达到某一值时，销钉17被剪断，液压缸缸套12下行并压缩胶筒14和隔环18。胶筒14受压缩后发生径向膨胀，贴紧上层套管内壁，完成座封。座封状态由液压缸19的高压维持。当酸洗作业结束、需要对封隔器1解封时，液压控制单元中的溢流阀工作，液压腔泄压，胶筒14由于自身弹性而自动回复，封隔器1恢复成初始状态，现场开始起升完井管柱。封隔器1在更换、补充销钉17和燃气喷射器单元的喷射剂后，可以继续使用。图9为本发明实施例中完井管柱中封隔器1的电控系统图，如图9所示，该电控系统可以包括有温度保护模块、控制器、I/O接口、喷射器驱动模块、系统时钟、可充电电源、存储模块、调制解调模块等组成，通过该电控系统，可以分别控制封隔器电控模块、燃气喷射器、液压缸压力传感器、地面压力脉冲发射系统等。图11为本发明实施例中完井管柱中封隔器1座的工作流程图，封隔器1的座封和解封流程如附图11所示。当然的，本申请中的所能使用的封隔器不限制上述封隔器，其它类型的封隔器均能够在本申请中使用。

酸液注入机构2连接在封隔器1下端，酸液注入机构2能够进行开闭以向储层中注入酸液。当完井管柱射孔操作完成以后，可以将本完井管柱中的酸液注入机构2开启，从而通过该完井管柱直接向储层中注入酸液。在本申请中提出了一种新型的酸液注入机构2，当使用该酸液注入机构2时，托筒32内设置有第三压力生成单元，第三压力生成单元包括：形成在托筒32中空腔，设置在空腔内的活塞、液压控制单元、燃气喷射器单元、电控模块，活塞将空腔分隔成用于充入气体的第一腔室和用于充入液压油的第二腔室，燃气喷射器单元用于控制第一腔室的气压，电控模块用于控制燃气喷射器单元，液压控制单元与第二腔室相连通，其用于控制第二腔室的压力输出，燃气喷射单元与第一腔室相连通。图5为本发明实施例中完井管柱中酸液注入机构的结构示意图，如图5所示，酸液注入机构2可以包括：具有第一凸起部221的中心筒22、套设在中心筒22外的注入阀本体23、下接头24、连接在注入阀本体23上端的上接头21，中心筒22与注入阀本体23之间设置有安全销钉25，中心筒22、注入阀本体23和下接头24之间形成压力腔27和容纳腔28，容纳腔28中设置有弹性件26，弹性件26的一端与注入阀本体23相抵，弹性件26的另一端与第一凸起部221相抵，下接头24上开设有液压接头29。通过该液压接头29以使压力腔27与第三压力生成单元中的第二腔室相连通，中心筒22上开设有第一开孔222，注入阀本体23上开设有第二开孔231，中心筒22与注入阀本体23能够滑动以使第一开孔222与第二开孔231相连通。在装配后，中心筒22的第一开孔222与注入阀本体23的第二开孔231相互错开，酸液注入机构2的初始状态为关闭状态。当射孔作业完成后需要进行酸洗施工时，蓄能器机构3中的第三压力生成单元产生高压，经液压接头29进入酸液注入机构2中的压力腔27。当压力上升到某一值时，剪断安全销钉25，中心筒22克服弹性件26的载荷而上行运动，当到达上接头21的行程端点时停止运动，中心筒22的第一开孔222与注入阀本体23的第二开孔231重合，酸液注入机构2转为打开状态。地面开始向井下泵送酸液，执行酸洗改造储层的任务。当全部酸液完成注入后，酸液注入机构2中的压力腔27泄压，中心筒22在弹性件26的作用下而下行、复位，酸液注入机构2重新转为关闭状态，为地面起升管柱做准备。图13为本发明实施例中完井管柱中酸液注入机构2的工作流程图，酸液注入机构2的工作流程如如图13所示。

在一种优选的实施方式中，完井管柱还可以包括：连接在蓄能器机构3与射孔机构6之间的分离机构4。分离机构4能够脱离断开，以使分离机构4以下的射孔机构6等被丢手。当完井管柱具有分离机构4该种结构时，托筒32内需要设置有第四压力生成单元，第四压力生成单元包括：形成在托筒32中空腔，设置在空腔内的活塞、液压控制单元、燃气喷射器单元、电控模块，活塞将空腔分隔成用于充入气体的第一腔室和用于充入液压油的第二腔室，燃气喷射器单元用于控制第一腔室的气压，电控模块用于控制燃气喷射器单元，液压控制单元与第二腔室相连通，其用于控制第二腔室的压力输出，燃气喷射单元与第一腔室相连通。图7为本发明实施例中完井管柱中分离机构4的结构示意图，如图7所示，分离机构4可以包括：具有第二凸起部441的滑动管44、套设在滑动管44外的顶端接头41、套设在滑动管44外的尾端接头42，滑动管44的第二凸起部441与顶端接头41之间形成腔体43，顶端接头41上连接有与腔体43连通的液压接头46，腔体43通过液压接头46能与第四压力生成单元中的液压控制单元相连通，顶端接头41的下部具有弹性的爪端部411，爪端部411夹设在滑动管44和尾端接头42之间，尾端接头42内部具有对爪端部411进行限位的凹槽421，同时，当爪端部411位于凹槽421中时，尾端接头42与滑动管44之间通过销钉45固定。滑动管44上具有缩径部442，当爪端部411滑入缩径部442时，爪端部411脱离凹槽421，以使尾端接头42与滑动管44、顶端接头41相脱离。装配完成后顶端接头41的爪端部411被滑动管44和尾端接头42的凹槽421所限位，爪端部411处于受迫扩张状态，从而将顶端接头41和尾端接头42连接在一起，并承受分离机构4下端连接的机构的拉伸载荷。分离机构4通过液压接头46与液压管线与蓄能器机构3中的第四压力生成单元中的液压控制单元相连。当高压经液压管线传至分离机构4的腔体43后，作用于第二凸起部441并给销钉45施加载荷。当载荷超过销钉45的剪切强度后，销钉45被剪断，滑动管44下行，脱离与顶端接头41的爪端部411的接触，爪端部411进入滑动管44的缩径部442，爪端部411收缩，由受迫扩张状态恢复成自由状态，并与底端接头脱开，完井管柱在分离机构4处分离，分离机构4以下的部分被丢手。图12为本发明实施例中完井管柱中分离机构4的工作流程图，如图12所示，分离机构4的工作流程如附图12所示。

如图1所示，在一种优选的实施方式中，完井管柱还可以包括：连接在分离机构4与蓄能器机构3之间的短节5，短节5的侧壁具有通孔。该短节5可以用于在完井管柱下入过程中进行循环、洗井等作业。

在本申请中还提出了一种燃气喷射器机构，燃气喷射器机构包括：燃气喷射单元，燃气喷射单元包括：喷射器本体、设置在喷射器本体中的电极芯组、设置在喷射器本体中的喷射剂、与喷射剂相连通的喷管，喷射剂和电极芯组之间设置有绝缘层，喷射剂为电控固体推进剂；电控模块，电控模块与电极芯组相连接，其用于控制电极芯组产生电场。

采用本申请中的完井管柱的完井方法可以包括以下步骤：

将完井管柱下入油井中。

通过电控模块控制燃气喷射器单元33发出点火信号，电极芯组331通电产生电场，通过该电场促使电控固体推进剂燃烧。

电控固体推进剂产生的高压气体输送给第一腔室，通过活塞给第二腔室加压，以使第二腔室中的液压油给射孔机构6中的密封腔进行增压，进而平衡射孔机构6的内外压差。

通过射孔机构6进行射孔作业。

将封隔器1进行坐封，再开启酸液注入机构2以向储层中注入酸液。在步骤将封隔器1进行坐封中，通过电控模块控制燃气喷射器单元产生高压气体，以输送给第一腔室，通过活塞给第二腔室加压，以使第二腔室中的液压油给液压缸19进行增压，液压缸19挤压液压缸缸套12从而使得封隔器1坐封。在步骤再开启酸液注入机构2以向储层中注入酸液中，在第三压力生成单元中通过电控模块控制燃气喷射器单元产生高压气体，以输送给第一腔室，通过活塞给第二腔室加压，以使第二腔室中的液压油给压力腔27进行增压，第一凸起部221推动中心筒22上移以使第一开孔222与第二开孔231相连通；向完井管柱中注入酸液，酸液通过第一开孔222与第二开孔231流向储层。

待储层酸化完成以后，在第四压力生成单元中，可以通过电控模块控制燃气喷射器单元产生高压气体，以输送给第一腔室，通过活塞给第二腔室加压，以使第二腔室中的液压油给腔体43进行增压，滑动管44向下滑动，尾端接头42与滑动管44、顶端接头41相脱离，从而完成丢手。然后再将封隔器1进行解封，随后起出完井管柱。

本申请中的完井管柱可以特别适用于深层/超深层油气井新井的射孔和老井补孔作业、需要采用射孔-酸化联作工艺的碳酸盐岩油气井、深井井下作业等，蓄能器机构3用于深井井下作业中井下工具的动作与控制，如封堵调层、井筒冲洗、解堵解卡等。

本申请中的完井管柱具有以下优点：1、蓄能器机构3性能可靠，专门满足高压、低排量的应用要求，其核心部件是电控型燃气喷射器单元，在该燃气喷射器单元中采用了可多次启动的固体含能体(ECESP)，该含能材料点火后压力上升平稳可控，对电信号的响应迅速，撤去电压信号后燃气喷射器单元立即熄火，调节输入电压可改变ECESP的燃速，进而改变第一腔室压力，调节系统输出端的输出压力值，电控型燃气喷射器直接采用数字控制技术，便于日后的开发和系统升级。2、第一压力生成单元与井筒环境相隔离，该第一压力生成单元基于内置燃气喷射器单元33，不从井筒环境中抽取能量，不受周围环境的影响，从而可以省去配套的过滤、节流等措施，显著提高了作业的可靠性。3、完井管柱中各机构井下动作可靠，相互不受影响。传统井下管柱各工具主要依靠管内打压实现动作，为防止各工具之间形成干扰，需要在各工具的额定工作压力之间设置足够的压力区间，当井下工具数量较多时，可能难以设置安全的压力区间，导致完井方案设计的难度大大增加。采用该完井管柱后，封隔器1、分离机构4和酸液注入机构2等工具依靠内置的蓄能器机构3进行动作，相互之间不受干扰，有利于简化工具的结构设计，有利于增加工具数量和完井方案的设计，可取代现有的投球、管内憋压等方式。4、该完井管柱工作方式灵活，其采用集中式和分布式两种调压方式，可兼顾很宽的输出压力工况范围，满足现场要求。5、整个完井管柱轻量化，在保证作业安全的前提下，可以有效减小工具壁厚，避免了对密封系统过高的要求，降低了工具生产成本。6、本完井管柱可以提高渗透率和解除近井地带的污染：通过射孔后的基质酸化工艺，可有效提高碳酸盐岩储层的渗透率，恢复近井筒储层的导流能力，降低储层的破裂压力和孔眼磨阻，为后续压裂液的注入和支撑剂铺置做好准备。7、作业效率高，传统技术从地面向井下打压、泵送流体，耗费时间长，需要达到好几个小时，而本完井管柱中的蓄能器机构3临近需要执行的机构，工作时响应速度。另外，完井管柱采用联作工艺，将两趟不同工艺的管柱(射孔和酸化)合并为一趟作业管柱，符合当今油气井一体化井下施工的发展趋势。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。