直井定向射孔裝置及定角度工具的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供目的在于提供一種直井定向射孔裝置及定角度工具，其能夠在井筒與儲層存在一定夾角的情況下，通過調(diào)整射孔裝置內(nèi)射孔彈的夾角和轉(zhuǎn)動射孔管柱，使射孔方向指向較易壓開儲層的裂隙方向、節(jié)理方向或主應力的方向進行射孔，以降低壓裂實施難度，加大儲層有效泄流面積。本實用新型的直井定向射孔裝置具備由至少一支射孔槍組成的射孔槍組，在射孔槍組的兩端分別安裝有起爆器接頭和槍尾，在射孔槍組中利用連接裝置將射孔槍首尾連接，在射孔槍的槍身上形成有長條形盲孔，槍身內(nèi)安裝有沿軸向設置的彈架，放置有射孔彈的彈套以擺轉(zhuǎn)的方式安裝于彈架中。
【專利說明】直井定向射孔裝置及定角度工具
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及在石油勘探開發(fā)時使用的直井定向射孔裝置及定角度工具。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，頁巖氣、煤層氣、致密氣、致密油等非常規(guī)油氣資源已成為全球石油天然氣勘探開發(fā)的重點領域，非常規(guī)油氣無法用常規(guī)的射孔、壓裂方法和技術(shù)手段進行開發(fā)。從目前國外開發(fā)頁巖氣的經(jīng)驗來看，主要依靠鉆水平井及采用大液量多段壓裂完井方式來開發(fā)此類儲層。水平井多數(shù)為套管井，而且都要采用水力壓裂才能獲得產(chǎn)能，套管井必須通過射孔形成壓裂液進入地層的通道后才能實施水力壓裂。水力壓裂作業(yè)后所形成縫網(wǎng)系統(tǒng)的完善程度，決定了在儲層中是否能夠獲得最大的泄油面積，進而獲得產(chǎn)能。
[0003]目前在直井鉆井過程中，大多數(shù)情況下井眼軌跡都不會正好垂直于儲層的裂隙方向、節(jié)理方向或最大主應力方向。而常規(guī)射孔一般采用螺旋布孔方式，射孔孔眼只能垂直于井筒軸線并在井壁上按相位均布排列，孔眼無法指向較易壓開的儲層的裂隙方向、節(jié)理方向或主應力的方向，不僅造成后續(xù)的壓裂作業(yè)實施難度大，而且影響產(chǎn)能。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型正是鑒于上述情況完成的，其目的在于提供一種直井定向射孔裝置及定角度工具，其能夠在井筒與儲層存在一定夾角的情況下，通過調(diào)整射孔裝置內(nèi)射孔彈的夾角和轉(zhuǎn)動射孔管柱，使射孔方向指向較易壓開儲層的裂隙方向、節(jié)理方向或主應力的方向進行射孔，以降低壓裂實施難度，加大儲層有效泄流面積。
[0005]本實用新型的直井定向射孔裝置具備由至少一支射孔槍組成的射孔槍組，在射孔槍組的兩端分別安裝有起爆器接頭和槍尾，在射孔槍組中利用連接裝置將射孔槍首尾連接，其特征在于，在射孔槍的槍身上形成有長條形盲孔，槍身內(nèi)安裝有沿軸向設置的彈架，放置有射孔彈的彈套以擺轉(zhuǎn)的方式安裝于彈架中。
[0006]彈架為中空管狀，在與彈架延伸方向垂直的方向開設有貫穿彈架橫向的擺轉(zhuǎn)軸孔，彈套的通過擺轉(zhuǎn)軸樞軸安裝于擺轉(zhuǎn)軸孔中，并且彈套在彈架內(nèi)繞擺轉(zhuǎn)軸擺轉(zhuǎn)，在彈架上對應的位置開設有兩個貫通孔，這兩個貫通孔分別配置于射孔彈的前后側(cè)。
[0007]通過將彈架設置成中空管狀，并在彈架上開設擺轉(zhuǎn)軸孔，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)彈套的擺轉(zhuǎn)。從而能夠根據(jù)需要對射孔彈的射孔方向進行調(diào)整，使射孔方向指向較易壓開儲層的裂隙方向、節(jié)理方向或主應力的方向并進行射孔，以降低壓裂實施難度，加大儲層有效泄流面積。此外，彈架上的兩個貫通孔分別用于供射孔彈的射流通過和方便安裝導爆索。
[0008]另外，在本實用新型的直井定向射孔裝置中，彈架截面呈矩形，兩個貫通孔為矩形孔，并分別設在彈架的兩個寬面，擺轉(zhuǎn)軸孔貫穿設在彈架的兩個窄面，在一側(cè)的窄面上的擺轉(zhuǎn)軸孔的對稱側(cè)設有螺紋孔，螺紋孔中設有對彈套進行夾緊固定的頂緊螺釘。
[0009]彈套的軸向長度大于彈架的厚度，并且彈套兩端分別從貫通孔突出，彈套的突出部與貫通孔的孔沿的抵接將彈套的擺轉(zhuǎn)限制在預定的擺轉(zhuǎn)范圍內(nèi)。[0010]相鄰的兩個射孔彈的射孔方向相反。
[0011]預定的擺轉(zhuǎn)范圍是夾角為O度?40度的范圍，所述夾角是指與彈架延伸方向垂直的方向與射孔彈的射孔方向之間的夾角。
[0012]利用彈套的突出部與貫通孔的孔沿的抵接能夠?qū)椞椎臄[轉(zhuǎn)限制在預定的擺轉(zhuǎn)范圍內(nèi)。此外，利用頂緊螺釘就能夠簡單地對調(diào)整好角度的彈套進行固定，該結(jié)構(gòu)簡單，容易制造而且便于操作。通過將相鄰的兩個射孔彈的射孔方向設置成相反，能夠在直井定向射孔裝置的兩側(cè)同時沿著儲層的裂隙方向、節(jié)理方向或主應力的方向進行射孔，從而提高了作業(yè)效率。
[0013]彈套由彈性材料制成，在彈套徑向兩側(cè)設有與彈架內(nèi)表面接觸的端平面。
[0014]由彈性材料制成彈套，更容易將彈套安裝到彈架上。利用在彈套徑向兩側(cè)設置的端面與彈架內(nèi)表面的接觸，能夠使彈套在擺轉(zhuǎn)時不會發(fā)生偏移，并且在利用頂緊螺釘進行固定時，能夠更穩(wěn)定且牢固的固定住彈套。
[0015]本實用新型還提供一種定角度工具，其用于調(diào)整上述直井定向射孔裝置的射孔方向，其特征在于，所述定角度工具由定位桿和主體部構(gòu)成，定位桿的一端形成有能夠卡合于彈套外壁的卡合盤，另一端形成凸伸的桿狀體，主體部卡裝在彈架上，在主體部的一側(cè)樞設一與桿狀體抵靠的L形指針，在主體部上設有一與指針擺轉(zhuǎn)角度相對應的刻度部。
[0016]定位桿的擺轉(zhuǎn)中心、彈套的擺轉(zhuǎn)中心以及指針的擺轉(zhuǎn)中心相同，指針與定位桿平行。
[0017]利用上述結(jié)構(gòu)的定角度工具，能夠容易且準確地設定直井定向射孔裝置的射孔角度。從而能夠使射孔方向準確地指向較易壓開儲層的裂隙方向、節(jié)理方向或主應力的方向進行射孔，以降低壓裂實施難度，加大儲層有效泄流面積。
[0018]另外，在本實用新型的定角度工具中，在主體部設有與彈架上的螺紋孔對應的通孔。
[0019]利用上述結(jié)構(gòu)，在彈架上裝有定角度工具的情況下，即使不卸下定角度工具，也能夠利用頂緊螺釘對彈套進行固定，從而防止在將定角度工具移開后，彈套的位置發(fā)生改變，造成射孔方向的偏差。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型的直井定向射孔裝置中射孔槍的剖視圖。
[0021]圖2是在射孔槍的彈架上裝配有射孔彈的情況的剖視圖。
[0022]圖3是在射孔槍的彈架上裝配有射孔彈的情況的立體圖。
[0023]圖4是定角度工具的立體圖。
[0024]圖5是在裝配射孔彈時在彈架上裝有定角度工具的情況的立體圖。
[0025]標號說明
[0026]1:射孔槍；
[0027]11:槍身；
[0028]111:盲孔；
[0029]112:定向孔；
[0030]113:定向螺釘；[0031]12:彈架；
[0032]121:貫通孔；
[0033]122:擺轉(zhuǎn)軸孔；
[0034]123:螺紋孔；
[0035]124:頂緊螺釘；
[0036]13:定位環(huán)組件；
[0037]14:彈套；
[0038]15:射孔彈；
[0039]2:起爆器接頭；
[0040]3:槍尾；
[0041]4:連接裝置；
[0042]41:上接頭；
[0043]42:下接頭；
[0044]5:定角度工具5 ；
[0045]51:主體部；
[0046]511:刻度部；
[0047]512:指針；
[0048]513:通孔；
[0049]52:定位桿；
[0050]521:桿狀體；
[0051]522:卡合盤；
[0052]夾角:α。
【具體實施方式】
[0053]以下，對本實用新型中的直井定向射孔裝置的具體結(jié)構(gòu)進行說明。
[0054]如圖1所示，本實用新型的直井定向射孔裝置具備由至少一支射孔槍I組成的射孔槍組，在射孔槍組的兩端分別安裝有起爆器接頭2和槍尾3，在射孔槍組中利用連接裝置4將射孔槍I首尾連接。連接裝置4由上接頭41和下接頭42構(gòu)成，它們通過螺紋分別連接在兩個射孔槍I的槍身11的端部，從而將兩個射孔槍I連接在一起。在射孔槍I的槍身11的兩端部設有定向孔112，定向螺釘113經(jīng)由定向孔112安裝于上接頭41和下接頭42，從而實現(xiàn)了對射孔槍的連接方向的定位。對于起爆器接頭2和槍尾3與射孔槍I的連接，采用了與上述連接裝置4與射孔槍I的連接相同的接頭，都是利用螺紋進行連接，同時利用定向孔112和定向螺釘113進行方向的定位。
[0055]在射孔槍I的槍身11上設有長條形的盲孔111，其滿足射孔彈15繞擺轉(zhuǎn)軸孔122擺轉(zhuǎn)O度?40度的范圍，射孔彈15爆轟后產(chǎn)生的射流通過盲孔111而在槍身11上形成孔眼。另外，定向孔112與盲孔111在同一軸線上，從而能夠使各射孔槍I彼此的射孔彈15的射孔方向保持一致。
[0056]如圖2及圖3所示，在射孔槍I的槍身11內(nèi)設有彈架12。彈架12通過定位環(huán)組件13安裝于槍身11內(nèi)，具體地，定位環(huán)組件13安裝于彈架12的兩端，使定位環(huán)組件13上的定位片進入槍身11內(nèi)壁的定位槽中，并用螺釘緊固，由此將彈架12安裝于槍身11內(nèi)。在彈架12上安裝有若干彈套14，彈套14內(nèi)放置有射孔彈15。
[0057]彈架12為截面呈矩形的中空管狀結(jié)構(gòu)，在其管壁上開設有一系列孔組，每一孔組對應一個射孔彈15。所述孔組包括:兩個貫通孔121，它們分別設在彈架12的兩個寬面上，并配置于射孔彈15的前后側(cè)；擺轉(zhuǎn)軸孔122，其設在彈架的兩個窄面，并沿與彈架12延伸方向垂直的方向貫穿彈架12橫向；和兩個螺紋孔123，其設在一側(cè)的窄面上的擺轉(zhuǎn)軸孔122的對稱側(cè)。
[0058]彈套14由彈性材料制成，并且在彈套14徑向兩側(cè)設有擺轉(zhuǎn)軸和與彈架12內(nèi)表面接觸的端平面。通過彈套14的擺轉(zhuǎn)軸與彈架12的擺轉(zhuǎn)軸孔122的配合，彈套10能夠繞擺轉(zhuǎn)軸孔14擺轉(zhuǎn)。利用在彈套14徑向兩側(cè)設置的端面與彈架12內(nèi)表面的接觸，能夠使彈套14在擺轉(zhuǎn)時不會發(fā)生偏移，并且在利用后述頂緊螺釘124進行固定時，也能夠更穩(wěn)定且牢固的固定住彈套14。
[0059]另外，彈套14的沿射孔方向的軸向長度大于彈架12的厚度，從而彈套14兩端分別從貫通孔121突出。其中，與彈首端對應的一個貫通孔121供射孔彈15的射流通過，與彈尾端對應的另一個貫通孔121用于對射孔彈15安裝導爆索。另外，由于彈套14中兩個貫通孔121突出，所以彈套14的突出部與貫通孔121的孔沿的抵接將彈套14的擺轉(zhuǎn)限制在預定的擺轉(zhuǎn)范圍內(nèi)。優(yōu)選該范圍是夾角α為O度?40度的范圍，所述夾角α是指與彈架12延伸方向垂直的方向與射孔彈15的射孔方向之間的夾角。
[0060]另外，相鄰的兩個射孔彈15的射孔方向相反，即，在兩個射孔彈15的所述夾角α在相同的情況下，射孔彈15的射孔方向相反，并且，兩個射孔彈15都只能沿順時針方向或逆時針方向中的一個方向擺轉(zhuǎn)40度。例如，如圖2所示，各個射孔彈15朝向相反的射孔方向交錯配置，并且都只能在沿順時針方向夾角為O度?40度的范圍內(nèi)擺轉(zhuǎn)。由此，即使在調(diào)整了射孔彈15的射孔方向后，也能夠保證相鄰的射孔彈15在同一方向上的射孔方向相反。
[0061]另外，在彈架12上還安裝有頂緊螺釘124，通過將頂緊螺釘124螺入彈架12的螺紋孔123并與彈套14兩側(cè)的端平面抵接，能夠?qū)椞?4進行固定。
[0062]根據(jù)上述直井定向射孔裝置，利用簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了彈套的擺轉(zhuǎn)，從而能夠在井筒與儲層存在一定夾角的情況下，通過調(diào)整射孔裝置內(nèi)射孔彈的夾角和轉(zhuǎn)動射孔管柱，使射孔方向指向較易壓開儲層的裂隙方向、節(jié)理方向或主應力的方向進行射孔，以降低壓裂實施難度，加大儲層有效泄流面積。
[0063]以下，對本實用新型的在裝配本實用新型的直井定向射孔裝置中專用的定角度工具5的結(jié)構(gòu)進行說明。
[0064]如圖4及圖5所示，定角度工具5主要由定位桿52和主體部51構(gòu)成。
[0065]定位桿52的一端形成有能夠卡合于彈套14外壁的卡合盤522,另一端形成凸伸的桿狀體521。利用該結(jié)構(gòu)，定位桿52能夠隨彈套14 一體地擺轉(zhuǎn)，并且，桿狀體521的延長線通過擺轉(zhuǎn)中心。
[0066]主體部51卡裝在彈架12上，在主體部51的一側(cè)樞設一與桿狀體521抵靠的L形指針512。該指針512的擺轉(zhuǎn)中心與彈套14的擺轉(zhuǎn)中心一致，并且指針512與定位桿52的桿狀體521保持平行。另外，在主體部上設有一與指針512擺轉(zhuǎn)角度相對應的刻度部511。利用該刻度部511，能夠測量出彈套14的擺轉(zhuǎn)角度。
[0067]另外，在主體部51還設有與彈架12上的螺紋孔123對應的通孔513。由此，不卸下定角度工具5，也能夠利用頂緊螺釘124對彈套14進行固定，從而防止在將定角度工具5移開后，彈套14的位置發(fā)生改變，造成射孔方向的偏差。
[0068]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的定角度工具，能夠容易且準確地設定直井定向射孔裝置的射孔角度。從而能夠使射孔方向準確地指向較易壓開儲層的裂隙方向、節(jié)理方向或主應力的方向進行射孔，以降低壓裂實施難度，加大儲層有效泄流面積。
[0069]以下，對裝配本實施方式的直井定向射孔裝置的具體方式進行說明。
[0070]首先，將彈套14安裝至彈架12，即，將彈套14的擺轉(zhuǎn)軸安裝于彈架12的擺轉(zhuǎn)軸孔122，并且使彈套14兩側(cè)的兩個端平面與彈架12的內(nèi)表面接觸。然后將射孔彈15放入彈套14內(nèi)。
[0071]接著，將定角度工具5的定位桿52卡裝至彈套14，使得定角度工具5的擺轉(zhuǎn)中心與彈套14的擺轉(zhuǎn)中心重合。再將定角度工具5的主體部51卡裝于彈架12，使主體部51上的指針512的擺轉(zhuǎn)中心與彈套14的擺轉(zhuǎn)中心一致。
[0072]然后，使定位桿51的桿狀體521與指針52的抵靠部抵接，并將它們調(diào)整至預定的角度后，經(jīng)由主體部53上的通孔513向螺紋孔123內(nèi)旋入頂緊螺釘124，實現(xiàn)對彈套14的固定。
[0073]采用與上述相同的方法，將彈架12上的其他射孔彈15都調(diào)整至預定的射角方向并固定后，即完成了一個彈架12上的射孔彈15的裝配。
[0074]然后，連接導爆索等火工品，將整根彈架12穿入射孔槍I中，調(diào)整射孔相位，使定位環(huán)組件13上的定位片進入槍身11內(nèi)壁的定位槽中，并用螺釘緊固。
[0075]再利用上接頭41和下接頭42等部件將多根射孔槍I連接成射孔槍組。之后，在射孔槍組的兩端分別安裝起爆器接頭2和槍尾3。由此完成了整個直井定向射孔裝置的裝配。
[0076]另外，本實用新型的直井定向射孔裝置及定角度工具不限于上述實施方式，在不脫離主旨的范圍內(nèi)，能夠進行各種變更。
[0077]例如，彈架的形狀不限于截面呈矩形的中空管狀，也可以形成為圓形、橢圓形等其他的形狀。彈架上的螺紋孔的數(shù)量不限于兩個，也可以在擺轉(zhuǎn)軸孔的周圍對稱地設置三個或三個以上的螺紋孔，以更牢固地固定彈套。
【權(quán)利要求】
1.一種直井定向射孔裝置，其具備由至少一支射孔槍組成的射孔槍組，在射孔槍組的兩端分別安裝有起爆器接頭和槍尾，在射孔槍組中利用連接裝置將射孔槍首尾連接，其特征在于， 在射孔槍的槍身上形成有長條形盲孔，槍身內(nèi)安裝有沿軸向設置的彈架，放置有射孔彈的彈套以擺轉(zhuǎn)的方式安裝于彈架中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直井定向射孔裝置，其特征在于， 彈架為中空管狀， 在與彈架延伸方向垂直的方向開設有貫穿彈架橫向的擺轉(zhuǎn)軸孔，彈套的通過擺轉(zhuǎn)軸樞軸安裝于擺轉(zhuǎn)軸孔中，并且彈套在彈架內(nèi)繞擺轉(zhuǎn)軸擺轉(zhuǎn)， 在彈架上對應的位置開設有兩個貫通孔，這兩個貫通孔分別配置于射孔彈的前后側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直井定向射孔裝置，其特征在于， 彈架截面呈矩形，兩個貫通孔為矩形孔，并分別設在彈架的兩個寬面，擺轉(zhuǎn)軸孔貫穿設在彈架的兩個窄面，在一側(cè)的窄面上的擺轉(zhuǎn)軸孔的對稱側(cè)設有螺紋孔，螺紋孔中設有對彈套進行夾緊固定的頂緊螺釘。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的直井定向射孔裝置，其特征在于， 彈套的軸向長度大于彈架的厚度，并且彈套兩端分別從貫通孔突出，彈套的突出部與貫通孔的孔沿的抵接將彈套的擺轉(zhuǎn)限制在預定的擺轉(zhuǎn)范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直井定向射孔裝置，其特征在于， 相鄰的兩個射孔彈的射孔方向相反。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直井定向射孔裝置，其特征在于， 預定的擺轉(zhuǎn)范圍是夾角為O度?40度的范圍，所述夾角是指與彈架延伸方向垂直的方向與射孔彈的射孔方向之間的夾角。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的直井定向射孔裝置，其特征在于， 彈套由彈性材料制成，在彈套徑向兩側(cè)設有與彈架內(nèi)表面接觸的端平面。
8.一種定角度工具，其用于調(diào)整權(quán)利要求1至7所述的直井定向射孔裝置的射孔方向，其特征在于， 所述定角度工具由定位桿和主體部構(gòu)成， 定位桿的一端形成有能夠卡合于彈套外壁的卡合盤，另一端形成凸伸的桿狀體， 主體部卡裝在彈架上，在主體部的一側(cè)樞設一與桿狀體抵靠的L形指針，在主體部上設有一與指針擺轉(zhuǎn)角度相對應的刻度部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的定角度工具，其特征在于， 定位桿的擺轉(zhuǎn)中心、彈套的擺轉(zhuǎn)中心以及指針的擺轉(zhuǎn)中心相同， 指針與定位桿平行。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的定角度工具，其特征在于， 在主體部設有與彈架上的螺紋孔對應的通孔。
【文檔編號】E21B43/119GK203420687SQ201320396266
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月4日
【發(fā)明者】劉合, 吳奇, 王峰, 裴曉含, 高揚 申請人:中國石油天然氣股份有限公司