[發(fā)明專利]油氣井用射面定向射孔器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410682610.4
• 申請(qǐng)日: 2014-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN104358549A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張會(huì)之;盧朝喜;翟玉蘭;周京風(fēng);朱曉晨;盧現(xiàn)飛;曹海霞;楊陽;肖冰;石國富
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東北方民爆器材有限公司
• 主分類號(hào): E21B43/116
• 分類號(hào): E21B43/116;E21B43/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于油氣勘探開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種射孔面與套管軸線垂直的油氣井用射面定向射孔器。

背景技術(shù)

目前，隨著科技的進(jìn)步，油氣射孔完井技術(shù)得到了較快發(fā)展，尤其是開發(fā)了各種新結(jié)構(gòu)射孔器，有效打通了地層和油井的通道。但射孔彈的排布方式仍已單螺旋、多螺旋和縱向?yàn)橹鳎淇卓椎酪彩侨绱伺帕小Ｔ谶M(jìn)行分段壓裂時(shí)，在地層內(nèi)，以單個(gè)射孔孔道為軸線形成了較為分散、方向不一的縫網(wǎng)系統(tǒng)，存在以下兩點(diǎn)不足：一是射孔孔道在地層空間是均勻排布，不能形成與射孔器軸線相對(duì)垂直的射孔面，壓裂時(shí)不能引導(dǎo)裂縫趨向應(yīng)力集中方向，壓裂困難，壓裂后泄流面積小；二是壓裂時(shí)容易產(chǎn)生縱向裂縫，對(duì)于厚度小于20米的儲(chǔ)集層，在某些情況下可能引起相鄰地層壓裂裂縫交叉串通，對(duì)后續(xù)開采產(chǎn)生不利影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)射孔器的射孔彈排布方式有缺陷，在進(jìn)行分段壓裂時(shí)不能引導(dǎo)裂縫趨向應(yīng)力集中方向，壓裂困難，壓裂后泄流面積小，壓裂時(shí)容易產(chǎn)生縱向裂縫的缺陷，提供一種油氣井用射面定向射孔器，采用本發(fā)明進(jìn)行射孔作業(yè)時(shí)，射孔單元的3發(fā)射孔彈射孔孔道能夠形成扇形射孔面，射孔面主體部分與套管中心軸線成90°夾角。在進(jìn)行水力壓裂時(shí)，扇形射孔面能夠引導(dǎo)裂縫走向，降低破裂壓力，產(chǎn)生多個(gè)與井筒垂直的徑向壓裂面，完善地層縫網(wǎng)系統(tǒng)，增加泄流面積，提高油氣產(chǎn)量。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

即一種油氣井用射面定向射孔器，包括槍體，其特征在于槍體內(nèi)設(shè)有2～8個(gè)射孔單元，相鄰射孔單元徑向夾角為180°或135°，所述每個(gè)射孔單元由一段彈架和3發(fā)射孔彈組成，彈架上開設(shè)有3個(gè)彈孔，射孔彈安裝在彈孔上，射孔彈在彈架上為右螺旋排布，相位角為60°，單元內(nèi)射孔彈射流在地層內(nèi)形成垂直于井套管軸線的扇形射孔面，導(dǎo)爆索依次連接所有射孔單元的射孔彈。

本發(fā)明的每個(gè)射孔單元里，中間為1發(fā)M型射孔彈，兩側(cè)各為1發(fā)L型射孔彈。

本發(fā)明的M型射孔彈與彈架軸線垂直，兩側(cè)L型射孔彈開口方向均向中間M型射孔彈傾斜，L型射孔彈軸線與彈架軸線傾角為60°～85°。

上述傾角(60°～85°)，最優(yōu)方案為78°，可根據(jù)彈間距、射流在地層穿透深度等計(jì)算得出。平均穿透深度大的彈型夾角小，平均穿透深度小的彈型夾角大，以實(shí)現(xiàn)射孔孔道終點(diǎn)在同一個(gè)橫截面上，該橫截面和套管軸線垂直。作為一個(gè)整體，3發(fā)射孔彈射流形成一個(gè)扇形射孔面，以此為基礎(chǔ)，在進(jìn)行水力壓裂時(shí)形成與套管軸線垂直的壓裂面。

本發(fā)明的每個(gè)彈架上的彈孔由裝彈孔、定位孔和壓彈棱邊組成，M型射孔彈對(duì)應(yīng)的彈孔為M型彈孔，M型彈孔的裝彈孔為M型裝彈孔，M型裝彈孔為圓形，直徑與M型射孔彈外徑吻合，M型裝彈孔兩側(cè)切弧形槽，形成壓彈棱邊，M型裝彈孔對(duì)應(yīng)的M型定位孔為圓形。L型射孔彈對(duì)應(yīng)的裝彈孔為L型裝彈孔，L型裝彈孔的形狀為裝配時(shí)射孔彈外圓和彈架斜交的相貫線，每個(gè)L型裝彈孔靠近M型裝彈孔那一側(cè)切弧形槽，形成壓彈棱邊，L型裝彈孔對(duì)應(yīng)的L型定位孔形狀為裝配時(shí)射孔彈小端圓柱面和彈架斜交的相貫線，壓彈棱邊與對(duì)應(yīng)的裝彈孔同心。

本發(fā)明的裝彈孔、定位孔尺寸根據(jù)射孔彈外形尺寸及裝彈方位設(shè)置，孔間距、相位角和傾角根據(jù)射孔作業(yè)要求設(shè)計(jì)。中間M型彈孔和彈架軸線垂直，兩側(cè)L型彈孔和彈架軸線斜交，夾角為60°～85°，兩夾角相等，方向相對(duì)。在裝彈孔正上方徑向觀察，中間M型裝彈孔為圓形，直徑與彈體外徑吻合；兩側(cè)L型裝彈孔為非圓形，其形狀為裝配時(shí)射孔彈外圓和彈架斜交的相貫線，中間M型定位孔為圓形，兩側(cè)L型裝彈孔對(duì)應(yīng)的L型定位孔為非圓形，其形狀為裝配時(shí)射孔彈小端圓柱面和彈架斜交的相貫線，中間M型裝彈孔兩側(cè)開槽形成壓彈棱邊，兩側(cè)L型裝彈孔僅在靠近M型裝彈孔一側(cè)開槽形成壓彈棱邊，壓彈棱邊與對(duì)應(yīng)的裝彈孔同心。每個(gè)彈架上的三個(gè)裝彈孔相位角為60°，按右螺旋順序排列。

本發(fā)明的射孔彈優(yōu)選但不限于大孔徑深穿透射孔彈。

使用大孔徑深穿透射孔彈既可以在套管上形成較大孔徑，同時(shí)在地層也具有較深的穿透深度，在進(jìn)行水力壓裂時(shí)，能夠降低破裂壓力，延伸裂縫長度。所用射孔彈通常為同型號(hào)產(chǎn)品，僅彈體外形尺寸不同。裝配時(shí)，M型射孔彈軸線與彈架軸線垂直，故較短；L型射孔彈軸線與彈架軸線傾斜，故較長。彈型可根據(jù)套管孔徑、穿透深度等射孔要求確定。

本發(fā)明的槍體上設(shè)有外盲孔，外盲孔設(shè)置在槍體上射流出口位置，M型射孔彈對(duì)應(yīng)的外盲孔為圓孔，L型射孔彈對(duì)應(yīng)的外盲孔為長圓孔。

設(shè)置外盲孔的目的是減小介質(zhì)阻力，降低射孔外毛刺對(duì)后續(xù)作業(yè)影響，提高射流在地層穿透深度。