專利名稱：一種射孔、造裂方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于油田采油的射孔、造裂方法和裝置，特別涉及一種通過連續(xù)多次在同一孔位射孔來滿足不同射孔深度要求，并在射孔的同時進行造裂的特深射孔、造裂方法和裝置。
采油過程中射孔的作用是射穿井下封閉油氣產(chǎn)層的套管、水泥環(huán)并深入油氣層，形成溝通井筒與油氣產(chǎn)層的流體通道。根據(jù)目前可檢索到的有關(guān)資料和文獻記載，根據(jù)射孔方式的不同，射孔器材分為聚能射孔器、子彈式射孔器、水力噴砂射孔器、激光射孔器和復合射孔器等，用這些射孔器材在混凝土靶上所做的射孔試驗表明國外射孔深度最大為967．74mm，最大孔徑為28．45mm，國內(nèi)射孔深度最大為786mm，最大孔徑為16．9mm，最近大慶油田研制成功的一米射孔彈代表了當前最先進的射孔技術(shù)。由于當前的射孔技術(shù)在射孔的孔徑及孔深上都很有限，很難克服非均質(zhì)性、低滲透、老井區(qū)塊和污染嚴重的油層油藏環(huán)境結(jié)構(gòu)對于原油流動的影響，使原油的深層次開采受到了限制。
本發(fā)明的目的在于提供一種向油層水平方向一定深度連續(xù)多次射孔、造裂的方法和裝置，從而起到溝通和擴大孔道和裂縫延伸范圍，增加油流通道，改善非均質(zhì)性、低滲透、老井區(qū)塊和污染嚴重的油層油藏環(huán)境結(jié)構(gòu)，提高單井原油產(chǎn)量的作用。
本發(fā)明采用在一個射孔裝置上載裝多個不同功能的射孔彈，進行連續(xù)多次射孔的技術(shù)手段來實現(xiàn)上述目的。首先由穿孔彈進行穿孔，其作用與常規(guī)射孔彈相同，用于射穿井下封閉油氣產(chǎn)層的套管、水泥環(huán)，形成一個初步溝通井筒與油氣產(chǎn)層的流體通道；而后由擴孔彈進行擴孔，其主要作用是擴大穿孔彈所造成的孔徑，同時也與油層進行進一步的溝通；擴孔后通過射孔造裂彈在每個完成擴孔的孔位進行連續(xù)多次的射孔，由于每個彈體內(nèi)部裝滿高能材料，在深入油層后發(fā)生爆炸，產(chǎn)生高能氣體，通過高能氣體的巨大沖擊力實現(xiàn)對孔道周圍一定范圍內(nèi)的有效造裂。各種射孔彈的數(shù)量可根據(jù)不同油層的條件按需而定，其中，穿孔彈、擴孔彈的數(shù)量根據(jù)所要求的射孔數(shù)量和方向確定，射孔彈的數(shù)量根據(jù)所要求的射孔深度確定。經(jīng)過這樣一個完整的射孔過程后，能夠使射孔的數(shù)量、深度和造裂效果均達到預定的要求，實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
本發(fā)明的方法包括步驟一、用纜繩將一種目標定位連續(xù)射孔裝置從井口送到井下預定深度；二、地面操作使到達井下預定深度的整套射孔裝置的地下定位系統(tǒng)牢固地固定在油井套管上；三、控制速度繼續(xù)放纜繩，使地下發(fā)射系統(tǒng)上每個射孔彈隨該系統(tǒng)沿地下定位系統(tǒng)上機械滑軌引導下滑，分別順序到達預定射孔目標方位時，經(jīng)過并接通觸點式引爆器，完成連續(xù)射孔造裂。
本發(fā)明的裝置主要由地面操作系統(tǒng)、地下定位系統(tǒng)和地下發(fā)射系統(tǒng)組成。地下定位系統(tǒng)主要包括壓力固定機構(gòu)，連接發(fā)射系統(tǒng)的滑軌和引爆觸點。地下發(fā)射系統(tǒng)主要包括一個實心圓柱體形狀的槍體，與地下定位系統(tǒng)連接的滑孔，在槍體上從上至下依次等間距的發(fā)射孔和引爆器觸點。其特征在于地下發(fā)射系統(tǒng)上每個射孔彈隨該系統(tǒng)沿地下定位系統(tǒng)上機械滑軌引導下滑，分別順序到達預定射孔目標方位時，經(jīng)過并接通觸點式引爆器，完成連續(xù)射孔、造裂。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比其優(yōu)點是擴大了孔道和裂縫向油層水平方向的延伸范圍，這將對石油開采產(chǎn)生重要作用和很多積極效果1、疏通油層孔隙，增加油流通道，消除孔道周圍壓實和污染形成的阻力，可更大限度地達到增產(chǎn)增注的目的。2、使非均質(zhì)性、低滲透、老井區(qū)塊和污染嚴重的油層油藏結(jié)構(gòu)得到較大改善，延長可采時間，增加采出量，最終提高油田采收率。3、應用該技術(shù)不僅直接成本低，而且對石油開采系統(tǒng)工程能起到一定的優(yōu)化作用，同時可大幅度地降低石油開采成本。
下面結(jié)合圖示說明本發(fā)明的具體實施步驟，由于本發(fā)明可以根據(jù)不同的裝彈數(shù)量要求選擇不同的裝置，這里僅以向一個位置射孔，且射孔深度達10m的裝置進行示例性說明；同時由于穿孔彈和擴孔彈結(jié)構(gòu)相同，以后的各級射孔造裂彈結(jié)構(gòu)相同，圖中僅各畫出其中一個。


圖1為本發(fā)明實施過程中所用的一種射孔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(地下部分主剖圖)。
圖2為本發(fā)明實施過程中所用的一種射孔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(地下部分側(cè)剖圖)。
本發(fā)明實施過程中所用射孔裝置采用現(xiàn)有射孔裝置的應用方式和外形標準尺寸，并對裝置地下部分內(nèi)部的功能及整體材料進行了重新開發(fā)和設計。按裝置的不同部位在實際射孔作業(yè)時的位置和功用不同，可分為地面操作系統(tǒng)和地下定位、發(fā)射系統(tǒng)(統(tǒng)稱地下部分)兩大部分。地面操作系統(tǒng)的作用及結(jié)構(gòu)與常規(guī)射孔所用基本相同，其作用主要是將地下部分準確送至井管內(nèi)預定射孔油層位置，通過對上面操作鍵的操作，控制地下定位系統(tǒng)動作。地下發(fā)射系統(tǒng)位于裝置地下部分的上部，由穿孔彈(3)、擴孔彈、射孔造裂彈(5)三種不同功能的射孔彈以及電纜槽(4)、電纜槽蓋板(2)、電纜(19)、槍體(6)、限位板(17)、限位鎖(18)、固定觸點(21)、活動觸點(23)和活動觸點架(22)組成，各個射孔彈垂直等距離分布于槍體(6)一側(cè)。定位系統(tǒng)位于裝置地下部分的下部，由滑軌(7)、底座(8)、壓力固定機構(gòu)(9)、油泵出油管(10)、葉片油泵(11)、油泵電機(12)、油泵吸油孔(13)、泄壓閥門(14)、泄壓桿(15)、穿線孔(16)組成，可在預定油層射孔深度將該系統(tǒng)牢固地固定在油井套管上。
該裝置在使用過程中，通過吊環(huán)(1)將裝置地下部分垂直放至準備進行射孔作業(yè)的井管內(nèi)，此時限位板(17)與限位鎖(18)接觸，通過地面操作系統(tǒng)用鋼絲纜繩將裝置地下部分緩慢送至預定油層射孔深度，由地面操作人員送電控制電動液壓固緊器(由油泵吸油孔(13)、油泵電機(12)、葉片油泵(11)和油泵出油管(10)、壓力固定機構(gòu)(9)、組成)動作，將裝置地下定位系統(tǒng)牢固地固定在油井套管上。地面操作人員逐漸放松纜繩，使發(fā)射系統(tǒng)依靠自身的重力，緩慢沿定位系統(tǒng)的帶有精密刻度的圓柱形滑軌(7)向下滑動，滑動速度控制在100mm／分種。當發(fā)射裝置向下滑動到半個彈距的距離時，與穿孔彈處于同一水平位置的固定觸點(21)與圓柱形滑軌(7)頂部的活動觸點(22)接觸，接通電源，自動起爆穿孔彈(3)，依靠它所噴出的高溫火焰，射穿封閉油氣產(chǎn)層的套管和水泥環(huán)，形成一個直徑為15mm，深度為0．8m左右的圓柱形孔。穿孔彈(3)起爆的同時，發(fā)射系統(tǒng)仍以原速度向下滑動，由于彈體內(nèi)高能材料的起爆時間僅為微秒至毫秒級，所產(chǎn)生的穿孔位置誤差是非常小的。穿孔動作完成后，擴孔彈接著向下滑到1個彈距的距離時，固定觸點(21)與活動觸點(22)接觸，自動起爆擴孔彈，噴射出直徑較穿孔彈(3)大一倍的高溫火焰，形成一個直徑為30mm、深度為1．6m的油流通道。以后各級的發(fā)射原理均與以上穿孔彈(3)的發(fā)射原理相同，所不同的是以后各級均為射孔造裂彈(5)，彈頭中裝有高能材料，當它穿入油層2．5m～3m時能夠自動爆炸并釋放出大量的高能氣體，其速度達1000～1100m／s，在油層內(nèi)造裂，以造裂點為中心，形成半徑為2m左右輻射網(wǎng)狀造裂帶。全部10枚射孔彈造裂彈發(fā)射完后，即在油層中形成了一條直徑為30mm，長度為10m左右的油流通道。最后一級射孔造裂彈(5)發(fā)射后，發(fā)射系統(tǒng)接著向下滑動，當滑動到底座(8)附近時，與泄壓桿(15)接觸，依靠重力通過泄壓桿(15)作用于泄壓閥(14)對壓力固定機構(gòu)(9)進行泄壓，這時地面操作人員可通過地面操作系統(tǒng)將地下部分逐漸提升至井外。
不同深度的射孔和向多個不同方向射孔的實施步驟均與以上方法相同，只是在射孔裝置的射孔彈裝載數(shù)量和方向的分布上有所不同。
權(quán)利要求
1.一種射孔造裂方法，其特征在于包括步驟一、用纜繩將一種目標定位連續(xù)射孔裝置從井口送到井下預定深度；二、地面操作使到達井下預定深度的整套射孔裝置的地下定位系統(tǒng)牢固地固定在油井套管上；三、控制速度繼續(xù)放纜繩，使地下發(fā)射系統(tǒng)上每個射孔彈隨該系統(tǒng)沿地下定位系統(tǒng)上機械滑軌引導下滑，分別順序到達預定射孔目標方位時，經(jīng)過并接通觸點式引爆器，完成連續(xù)射孔造裂。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于發(fā)射系統(tǒng)上穿孔彈、擴孔彈和射孔造裂彈按預定的數(shù)量、種類、方位和順序排列。
3.如權(quán)利要求2的方法，其特征在于該預定射孔方位是一個方位或多個方位。
4.一種射孔、造裂裝置，它主要是由地面操作系統(tǒng)、地下定位系統(tǒng)和地下發(fā)射系統(tǒng)組成。地下定位系統(tǒng)主要包括壓力固定機構(gòu)，連接發(fā)射系統(tǒng)的滑軌和引爆觸點。地下發(fā)射系統(tǒng)主要包括一個實心圓柱體形狀的槍體，與地下定位系統(tǒng)連接的滑孔，在槍體上從上至下依次等間距的發(fā)射孔和引爆器觸點。其特征在于地下發(fā)射系統(tǒng)上每個射孔彈隨該系統(tǒng)沿地下定位系統(tǒng)上機械滑軌引導下滑，分別順序到達預定射孔目標方位時，經(jīng)過并接通觸點式引爆器，完成連續(xù)射孔造裂。
全文摘要
一種射孔、造裂方法,本發(fā)明提供了一種用于油田采油的射孔、造裂方法,主要用于改善非均質(zhì)性、低滲透、老井區(qū)塊和污染嚴重的油層油藏環(huán)境結(jié)構(gòu)對于原油流動所產(chǎn)生的不利影響,提高單井原油產(chǎn)量,實現(xiàn)增產(chǎn)增注。本發(fā)明可根據(jù)不同油層結(jié)構(gòu)條件對于射孔數(shù)量、孔徑、深度和造裂的要求,在一個射孔裝置上按所需數(shù)量、位置和方向裝載多個不同功能的射孔彈,完成多次在同一位置的穿孔、擴孔和油層深度射孔及造裂,使射孔的方向、數(shù)量、孔徑、深度和造裂效果均達到一個相對理想的程度。
文檔編號E21B43/116GK1293300SQ0013262
公開日2001年5月2日 申請日期2000年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月20日
發(fā)明者叢學沂 申請人:北京金索道投資咨詢有限公司