專利名稱：一種在采油井中對地下油層實施射孔、造裂的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種在采油井中對地下油層實施射孔、造裂的裝置，它可以通過連續(xù)多次在同一孔位射孔來滿足不同射孔深度的要求，并在射孔的同時使油層形成縱向的裂紋，它涉及對現(xiàn)有裝置結(jié)構(gòu)及性能上的改進(jìn)與提高。
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(xiàn)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(fù)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(dāng)前最先進(jìn)的射孔技術(shù)。由于當(dāng)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(yán)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。
本實用新型的目的正是針對上述問題而設(shè)計提供了一種沿油層的一定方向?qū)Φ叵掠蛯訉嵤┥淇住⒃炝训难b置，它在油層中形成的射孔的孔徑和深度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)有技術(shù)裝備所能達(dá)到的水平，從而有效地起到溝通和擴大孔道和裂縫延伸的范圍，增加了油流通道，改善非均質(zhì)性、低滲透、老井區(qū)塊和污染嚴(yán)重的油層油藏環(huán)境結(jié)構(gòu)，提高了單井原油的產(chǎn)量。
本實用新型的目的是通過以下措施來實現(xiàn)的本實用新型的目的是通過在一個射孔裝置上載裝多個不同功能的射孔彈，進(jìn)行連續(xù)多次射孔的技術(shù)手段來實現(xiàn)的。首先由穿孔彈進(jìn)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(jìn)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(jìn)行進(jìn)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(jìn)行連續(xù)多次的射孔，由于每個彈體內(nèi)部裝滿高能炸藥，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(dá)到預(yù)定的要求。該種在采油井中對地下油層實施射孔、造裂的裝置主要是由地面操作系統(tǒng)、地下定位裝置和地下發(fā)射裝置組成，其中，地下定位裝置位于整個裝置地下部分的下部，它包括底座和固定安裝在其上部的兩個圓柱形的滑軌，底座的下部依次安裝有壓力定位機構(gòu)、油泵和電機，地下發(fā)射裝置位于整個裝置地下部分的上部，其結(jié)構(gòu)設(shè)計特征在于，地下發(fā)射裝置的構(gòu)成主體為槍體，槍體為一實心圓柱體形狀，在其邊緣處豎直加工有兩個滑動孔，并通過該滑動孔使槍體套裝在滑軌上，另外，在槍體上從上至下依次等間距加工有多個發(fā)射孔和連接每個發(fā)射孔的電纜槽，在一側(cè)滑動孔的內(nèi)壁上、與每個發(fā)射孔的中心相平行對應(yīng)的位置處都設(shè)置有固定觸點，套裝在該滑動孔上的滑軌的頂端設(shè)置有活動觸點，兩者在槍體沿滑軌向下滑動的過程中能形成接觸。
附圖的圖面說明如下


圖1為本實用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為
圖1的側(cè)剖視圖以下將結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步地詳述參見附1-2所示，本實用新型所述在采油井中對地下油層實施射孔、造裂的裝置采用現(xiàn)有裝置的外形標(biāo)準(zhǔn)尺寸，并對其地下部分的內(nèi)部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重新的開發(fā)和設(shè)計。該裝置的不同組件在實際射孔作業(yè)時由其所處位置和功用不同，可分為地面操作系統(tǒng)、地下定位裝置A和地下發(fā)射裝置B。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(zhǔn)確送至井管內(nèi)預(yù)定射孔油層位置，通過對上面操作鍵的操作，控制地下各組件的動作。地下定位裝置A位于整個裝置地下部分的下部，它包括底座8和固定安裝在其上部的兩個圓柱形的滑軌7，滑軌7的外側(cè)面加工成齒形滑動面，底座8的下部依次安裝有壓力定位機構(gòu)24、油泵11和電機12，它可在預(yù)定油層射孔深度將該整個裝置牢固地固定在油井套管上。地下發(fā)射裝置B位于整個裝置地下部分的上部，其特征在于，地下發(fā)射裝置B的構(gòu)成主體為槍體6，槍體6為一實心圓柱體形狀，在其邊緣處豎直加工有兩個滑動孔25，并通過該滑動孔25使槍體6套裝在滑軌7上，另外，在槍體6上從上至下依次等間距加工有多個發(fā)射孔5和連接每個發(fā)射孔5的電纜槽4，電纜槽4上有電纜槽蓋板2。發(fā)射孔5內(nèi)用于安裝射孔彈3，發(fā)射孔5的方向在槍體6的水平面上與滑動孔25的方向垂直，在槍體6垂直面上與其軸線方向垂直。在一側(cè)滑動孔25的內(nèi)壁上、與每個發(fā)射孔5的中心相平行對應(yīng)的位置處都設(shè)置有固定觸點21，套裝在該滑動孔25上的滑軌7的頂端設(shè)置有活動觸點23，活動觸點23固定在活動觸點架22上，固定觸點21和活動觸點23在槍體6沿滑軌7向下滑動的過程中能形成接觸。在沒有固定觸點21的另一個滑動孔25的下端安裝有限位桿17，該限位桿17與該滑動孔25內(nèi)的滑軌7的頂端設(shè)置的限位鎖18能在槍體6上拉時形成鎖緊連接以保證整個裝置完成回收。在該裝置中，通過穿線孔16內(nèi)布設(shè)的電纜19實現(xiàn)地面對地下的控制。上述組件中，壓力固定機構(gòu)24是由中空的環(huán)形橡膠圈9、油管10和吸油孔13構(gòu)成，油管10用于連接環(huán)形橡膠圈9的環(huán)形空心與吸油孔13，而吸油孔13則與油泵11連接。另外，油管10還與泄壓閥14連接，泄壓閥14通過泄壓桿15動作，泄壓桿15的頂部作用端處于底座8頂部并受作用于槍體6下落到底部的壓力。
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(zhǔn)備進(jìn)行射孔作業(yè)的井管內(nèi)，此時限位板17與限位鎖18接觸鎖緊，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(yù)定油層射孔深度，由地面操作人員送電控制地下定位裝置動作，將整個裝置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(dāng)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，下一個固定觸點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，彈頭中裝有高能炸藥，當(dāng)它穿入油層2.5-3m時能夠自動爆炸并釋放出大量的高能氣體，其速度達(dá)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發(fā)射后，發(fā)射系統(tǒng)接著向下滑動，當(dāng)滑動底座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)24進(jìn)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孔位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。
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(dá)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(yán)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(yīng)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。
權(quán)利要求1.一種在采油井中對地下油層實施射孔、造裂的裝置，它主要是由地面操作系統(tǒng)、地下定位裝置A和地下發(fā)射裝置B組成，其中，地下定位裝置A位于整個裝置地下部分的下部，它包括底座(8)和固定安裝在其上部的兩個圓柱形的滑軌(7)，底座(8)的下部依次安裝有壓力固定機構(gòu)(24)、油泵(11)和電機(12)，地下發(fā)射裝置B位于整個裝置地下部分的上部，其特征在于地下發(fā)射裝置B的構(gòu)成主體為槍體(6)，槍體(6)為一實心圓柱體形狀，在其邊緣處豎直加工有兩個滑動孔(25)，并通過該滑動孔(25)使槍體(6)套裝在滑軌(7)上，另外，在槍體(6)上從上至下依次等間距加工有多個發(fā)射孔(5)和連接每個發(fā)射孔(5)的電纜槽(4)，在一側(cè)滑動孔(25)的內(nèi)壁上、與每個發(fā)射孔(5)的中心相平行對應(yīng)的位置處都設(shè)置有固定觸點(21)，套裝在該滑動孔(25)上的滑軌(7)的頂端設(shè)置有活動觸點(23)，兩者在槍體(6)沿滑軌(7)向下滑動的過程中能形成接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在采油井中對地下油層實施射孔、造裂的裝置，其特征在于壓力固定機構(gòu)(24)是由中空的環(huán)形橡膠圈(9)、油管(10)和吸油孔(13)構(gòu)成，其中，油管(10)用于連接環(huán)形橡膠圈(9)的環(huán)形空心與吸油孔(13)，而吸油孔(13)則與油泵(11)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在采油井中對地下油層實施射孔、造裂的裝置，其特征在于油管(10)還與泄壓閥(14)連接，泄壓閥(14)通過泄壓桿(15)動作，泄壓桿(15)的頂部作用端處于底座(8)頂部并受作用于槍體(6)下落到底部的壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在采油井中對地下油層實施射孔、造裂的裝置，其特征在于在沒有固定觸點(21)的另一個滑動孔(25)的下端安裝有限位桿(17)，該限位桿(17)與該滑動孔(25)內(nèi)的滑軌(7)的頂端設(shè)置的限位鎖(18)能在槍體(6)上拉時形成鎖緊連接以保證整個裝置完成回收。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在采油井中對地下油層實施射孔、造裂的裝置，其特征在于滑軌(7)的外側(cè)面加工成齒形滑動面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在采油井中對地下油層實施射孔、造裂的裝置，其特征在于發(fā)射孔(5)的方向在槍體(6)的水平面上與滑動孔(25)的方向垂直，在槍體(6)垂直面上與其軸線方向垂直。
專利摘要本實用新型是一種在采油井中對地下油層實施射孔、造裂的裝置,地下發(fā)射裝置的構(gòu)成主體為槍體,槍體為一實心圓柱體形狀,在其邊緣處豎直加工有兩個滑動孔,并通過該滑動孔使槍體套裝在滑軌上,另外,在槍體上從上至下依次等間距加工有多個發(fā)射孔和連接每個發(fā)射孔的電纜槽,在一側(cè)滑動孔的內(nèi)壁上、與每個發(fā)射孔的中心相平行對應(yīng)的位置處都設(shè)置有固定觸點,套裝在該滑動孔上的滑軌的頂端設(shè)置有活動觸點,兩者在槍體沿滑軌向下滑動的過程中能形成接觸。該裝置可完成在同一位置的穿孔、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(dá)到一個相對理想的程度。
文檔編號E21B43/25GK2457340SQ0026217
公開日2001年10月31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(xué)沂 申請人:北京金索道投資咨詢有限公司