一种油气井射孔用水平井分簇射孔器材的定向结构的制作方法

本发明涉及油气井射孔技术领域，具体为一种油气井射孔用水平井分簇射孔器材的定向结构。

背景技术：

非常规油气藏勘探开发进入规模化商业应用，致密油、致密气、页岩气等非常规油气资源开采需要配套一系列新工艺技术，储层改造技术成为最有效手段之一，而体积压裂技术成为非常规油气资源开发的主要技术，定面射孔等新技术是一种为体积压裂提供引导孔道应力集中的重要工艺，为后续储层形成缝网奠定了基础。

申请号为201210507015.8的中国专利公布了一种用于套管完井水平井分段压裂的定面射孔方法及装置，它可使岩层裂缝的走向尽可能地沿井筒径向扩展，避免段与段之间压裂裂缝的交叉串通。申请号为201310431108.1的中国专利公开了一种油气井用模块弹托定面射孔器，包括弹架和安装在弹架上的模块弹托，所述模块弹托的下部由四个倾斜设置的面围拢形成，分别是两个对称设置的定位面、射孔弹穿出面和导爆索走位面，四个倾斜设置的面均与底面连接；模块弹托中开有弹孔，弹孔的一端贯穿所述射孔弹穿出面，另一端贯穿模块弹托的上部和顶面；所述弹孔的轴线与所述底面之间形成锐角。申请号为201420563296.3的中国专利公开了一种悬臂梁式套管定面射孔器，包括射孔枪、弹架结构和定面结构，所述弹架结构设置在射孔枪内，弹架结构包括悬挂环、弹架管和支撑环，弹架管一端与悬挂环固定连接，另一端与支撑环固定连接，弹架管上设置有大孔径射孔弹和定面结构安装孔，定面结构固定设置在定面结构安装孔内；定面结构包括悬臂梁、上支撑板、下支撑板和射孔弹，所述上支撑板和下支撑板上均贯通设置有用于与射孔弹配合的圆孔，上支撑板和下支撑板分别与悬臂梁固定连接，射孔弹分别通过两个圆孔套接固定在上支撑板和下支撑板上。

因此，现有技术中的分簇射孔器材只能实现定面射孔，在一些特殊需求井中不能实现既定面又定向的需求。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种油气井射孔用水平井分簇射孔器材的定向结构，在实现水平井定面射孔作业的同时又能实现定向射孔作业，还能应用在分簇射孔作业中，具有较好的应用前景。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种油气井射孔用水平井分簇射孔器材的定向结构，包括绝缘触点组件，以及设置在射孔枪内的弹架管、大孔径射孔弹、配重块和轴承组件；

所述的轴承组件包括轴承、第一定位盘和第二定位盘，弹架管两侧的端口内壁均安装有轴承，每个轴承的两侧分别固定有第一定位盘和第二定位盘，第一定位盘与绝缘触点组件的一端固定设置；

所述弹架管中装配有大孔径射孔弹，配重块固定在弹架管的管壁上，配重块的高度低于弹架管的中心轴线，配重块和大孔径射孔弹分布在弹架管管壁的两侧，配重块与大孔径射孔弹沿弹架管的长度方向间隔设置，配重块和大孔径射孔弹与对应位置的第二定位盘间隔设置。

优选的，所述的轴承为滚珠轴承。

优选的，所述的弹架管为钢管。

优选的，所述弹架管的厚度为1～2mm。

优选的，所述配重块的底部设置有凸起，配重块通过凸起固定插接在弹架管的管壁上。

优选的，还包括安装在射孔枪空腔中的电子选发块，电子选发块的输入端和输出端均与绝缘触点组件中的导线连接。

进一步，所述导线的两端从射孔枪内穿过后分别连接在绝缘触点组件的导电桩上。

优选的，还包括分簇射孔级间隔离装置，分簇射孔级间隔离装置的触针与绝缘触点组件的铜触点固定连接。

优选的，所述绝缘触点组件的绝缘套与第一定位盘固定设置。

优选的，还包括双公接头，双公接头的一端与分簇射孔级间隔离装置连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明一种油气井射孔用水平井分簇射孔器材的定向结构，在弹架管两侧的端口内壁均安装轴承，每个轴承的两侧分别固定第一定位盘和第二定位盘，这样可以支撑轴承在弹架管中的位置，在轴承的支撑作用下，弹架管可以在射孔枪内沿轴向灵活地旋转；将配重块固定在弹架管的管壁上，配重块的高度低于弹架管的中心轴线，配重块和大孔径射孔弹分布在弹架管管壁的两侧，同时使配重块与大孔径射孔弹沿弹架管的长度方向间隔设置，依靠配重块改变弹架管重心偏移的位置，依靠两端能够灵活转动的轴承组件实现重力定向，通过重力定向作用，使射孔器材的重心始终偏于一边，实现了水平井定向射孔作业；采用本发明的分簇射孔器材能够在水平井套管的同一个轴向截面平面上形成三个孔道，孔眼落在同一环面上，套管孔道形成扇形布局，使得地层应力沿射孔孔道集中，便于后续压裂作业，适用于页岩气等水平井定向射孔作业，有效控制射孔后裂缝分布及走向，有利于控制后续储层改造的裂缝走向。

进一步的，由于当前的分簇射孔技术一般采用导线传输的方式进行选发通信操作，因此通过在电子选发块的输入端和输出端连接导线，导线的两端从射孔枪内穿过后分别连接在绝缘触点组件的导电桩上，可避免因重力定向的方式导致弹架旋转而造成的导线断脱。

附图说明

图1为本发明所述的油气井射孔用水平井分簇射孔器材的定向结构整体示意图。

图2为图1中的射孔枪结构示意图。

图3为图1中虚线左侧的放大图。

图4为图1中虚线右侧的放大图。

图5为图2中定面结构的放大图。

图中：双公接头1，分簇射孔级间隔离装置2，绝缘触点组件3，射孔枪4，电子选发块5，轴承61，第一定位盘62，第二定位盘63，螺钉7，定面结构8，弹架管9，大孔径射孔弹10，配重块11，悬臂梁81，射孔弹82，上支撑板83和下支撑板84。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明一种油气井射孔用水平井定面定向分簇射孔器材，如图1、图3和图4所示，包括双公接头1、分簇射孔级间隔离装置2、绝缘触点组件3、射孔枪4和电子选发块5，图1的上半段为示意图，下半段为剖视图。

分簇射孔级间隔离装置2包括触针、中间接头、隔离芯轴、贯通线和压帽，可实现多次点火射孔各级之间检测、点火信号的传输，解决了各级射孔器材和工具在点火前后的隔离和密封难题，该装置可与多种型号的射孔枪进行配接。分簇射孔级间隔离装置2作为一个整体安装在双公接头1的两端，双公接头1与分簇射孔级间隔离装置2连接后起的作用是一簇射孔后密封下一簇射孔枪。

绝缘触点组件3包括绝缘套、塑料盖板、铜触点、弹簧和导线，铜触点与分簇射孔级间隔离装置2的触针进行连接，实现分簇射孔供电、地址查询功能，同时绝缘触点组件3的绝缘套安装在射孔枪4的两端。

电子选发块5安装在射孔枪4的空腔中，电子选发块5的输入端与导线连接，电子选发块5的输出端与导线连接，起到分簇射孔的电子选发、控制及射孔功能。导线从射孔枪4内穿过分别连接在绝缘触点组件3的导电桩上。

如图2所示，射孔枪4内设置有弹架管9、轴承组件、定面结构8、螺钉7、大孔径射孔弹10和配重块11。

轴承组件6包括轴承61、第一定位盘62和第二定位盘63，弹架管9为一个厚度为1～2mm的钢管，钢管上加工有槽和孔。轴承61安装在弹架管9两端的端口内壁，第一定位盘62和第二定位盘63分别焊接在轴承61的两侧，用于支撑轴承61在弹架管9中的位置，安装好轴承61后，在轴承61的支撑作用下，弹架管9可以在射孔枪4内沿轴向灵活地旋转。

本发明的轴承61为滚珠轴承。第一定位盘62与绝缘触点组件3的绝缘套固定设置。

弹架管9上设置有定面结构8和螺钉7，如图5所示，定面结构8包括悬臂梁81、射孔弹82、上支撑板83和下支撑板84，上支撑板83和下支撑板84上均贯通设置有用于与射孔弹82配合的圆孔，上支撑板83和下支撑板84分别与悬臂梁81固定连接，射孔弹82分别通过两个圆孔套接固定在上支撑板83和下支撑板84上。上支撑板83和下支撑板84均呈椭圆状结构，在椭圆状结构的长轴一侧为一平面，另一侧设置有方形槽，中心设置为圆孔；射孔弹82包括圆柱体和与圆柱体呈一个整体的锥面体，锥面体底部设置有台阶，台阶与顶部之间的锥面上设置有与下支撑板84配合的卡槽，锥面体顶部设置有卡口。定面结构8为现有结构，具体可参见申请号为201420563296.3的中国专利。悬臂梁81上插接有螺钉7，螺钉7通过悬臂梁81将定面结构8固定在弹架管9中。定面结构8能实现水平井套管定面需要的倾角，而且能够锁紧射孔弹82。弹架管9能够配合定面结构8，将定面结构8放入弹架管9内，而且通过卡槽和螺钉7实现限位与锁紧定面结构8。

弹架管9上装配有大孔径射孔弹10，配重块11的底部设置有凸起，配重块11通过凸起固定插接在弹架管9的管壁上，配重块11的高度低于弹架管9的中心轴线，配重块11和大孔径射孔弹10分布在弹架管9管壁的两侧，配重块11与大孔径射孔弹10沿弹架管9的长度方向间隔设置，配重块11和大孔径射孔弹10与对应位置的第二定位盘63间隔设置，配重块11的具体重量可根据弹架管9的重量进行配置，配重块11的重心位置位于弹架管9下方。

本发明的油气井射孔用水平井分簇射孔器材在进行定向使用时，包括以下步骤：

步骤1，根据需要实施作业的储层特性，确定射孔作业要满足的对地层开孔的数量；

步骤2，根据射孔作业要满足对地层开孔的数量确定射孔弹的数量，在射孔枪4中按预定的角度设置多发射孔弹；

步骤3，启动电子选发块5，在电子选发块5的作用下，大孔径射孔弹10和射孔弹82从射孔枪4中射出，对水平井套管及地层进行射孔，大孔径射孔弹10爆轰后产生的射流在水平井套管同一横截面的套管壁上形成多个按圆周分布的孔眼；

步骤4，多个孔眼以及与多个孔眼对应的地层中的孔道在地层形成了沿井筒径向的应力集中，该应力集中引导压裂时裂缝向井筒径向扩展，以控制裂缝的走向。