用于水力壓裂的油氣井定面射孔壓裂裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于石油勘探開發領域，特別是涉及一種用于油氣井水力壓裂的定面射孔 壓裂裝置，該裝置屬于一種由特殊布彈方式和在射孔器內特定位置加裝火藥單元所形成的 多組定面射孔壓裂裝置，可用于油氣井分段射孔壓裂。
【背景技術】
[0002] 隨著水平井鉆、完井技術的迅速發展，水平井用于低孔、低滲致密油氣藏及非常規 油氣藏的開發已經非常普遍，分段壓裂改造完井工藝已經成為目前開發此類難動用油氣藏 的最有效的方法。對于水平井套管井，國際上普遍采用電纜栗送射孔+可鉆橋塞進行分段 射孔，并依次進行分段壓裂，分段壓裂完成后再將可鉆橋塞逐一鉆磨掉，最終形成全通的井 筒，經反排后進入生產階段。在此項工藝中，射孔的目的已經不單是射開套管和地層，簡單 建立起地層與井筒間的油流通道，而是要配合水力壓裂建立更為理想的壓裂通道。而在目 前的水平井分段壓裂中，通常采用電纜栗送常規射孔技術進行分段射孔，然后再進行水力 壓裂，但常規射孔對水力壓裂來講存在以下幾點不足：
[0003] (1)常規射孔采用螺旋布孔方式，壓裂時，裂縫只能順著地層天然主應力方向擴 展，裂縫走向無法控制；
[0004] (2)螺旋布孔方式在套管上形成的孔眼，只有少數孔眼基本能夠對應地層主應力 方向，其它孔眼屬無效孔眼，壓裂費力；
[0005] (3)常規射孔一般采用普通的深穿透彈，孔眼小，摩阻大，實施大排量時需要更高 的栗壓，對于高破裂壓力的地層往往很難壓開。
[0006] (4)常規射孔及螺旋布孔方式不能有效降低地層破裂壓力。

【發明內容】

[0007] 本發明目的是提供一種用于水力壓裂的油氣井定面射孔壓裂裝置，該射孔壓裂裝 置采用了特殊的射孔彈定面布彈方式和火藥爆燃壓裂相結合。定面布彈方式射孔能在套管 同一橫截面的圓周上形成多個孔眼，圓周上的孔眼排布可形成井筒徑向的應力集中，能有 效干擾原始地應力。在定面射孔的同時點燃火藥單元產生動態高壓氣體對孔眼實施壓裂， 由于定面射孔孔眼形成了井筒徑向的應力集中，壓裂裂縫首先沿井筒徑向起裂和擴展，形 成徑向一定長度的預裂縫如圖8所示，能有效干擾原始地應力并顯著降低地層破裂壓力， 進行水力壓裂時，不僅能夠降低壓裂設備栗壓，而且能夠誘導裂縫繼續沿井筒徑向擴展，避 免段與段之間壓裂裂縫的交叉串通，并形成井筒徑向較寬的裂縫帶，提高壓裂的完善程度 和效果。
[0008] 本發明的技術解決方案是：
[0009] -種用于水力壓裂的油氣井定面射孔壓裂裝置，包括射孔槍槍身及設置在槍身中 的彈架，其特殊之處是：
[0010] 還包括至少一組射孔；所述一組射孔包括一個或兩個射孔單元；所述射孔單元的 射孔彈在套管壁上形成的孔眼位于同一橫截面上；且當一組射孔包括一個射孔單元時，所 述射孔單元的射孔彈在套管壁上形成的孔眼在同一橫截面上圓周均布；當一組射孔包括兩 個射孔單元時，其中一個射孔單元的射孔彈在套管壁上形成的孔眼在第一橫截面的半圓周 上均布，另一個射孔單元的射孔彈在套管壁上形成的孔眼在第二橫截面的半圓周上均布， 從裝置的軸向看，第一橫截面的半圓周和第二橫截面的半圓周形成一個整圓周，該組射孔 的射孔彈在套管壁上形成的孔眼沿著該整圓周均勻分布；
[0011] 還包括至少一個火藥單元；且當裝置只包括一組射孔且該組射孔包括一個射孔單 元時，火藥單元設置在該射孔單元的一端或兩端；當裝置只包括一組射孔且該組射孔包括 兩個射孔單元時，所述火藥單元設置在兩個射孔單元之間；當裝置包括至少兩組射孔且每 組射孔包括一個射孔單元時，火藥單元設置在相鄰兩個射孔單元之間；當裝置包括至少兩 組射孔且每組射孔包括兩個射孔單元時，火藥單元設置在兩個射孔單元之間和/或相鄰兩 組射孔之間。
[0012] 上述油氣井定面射孔壓裂裝置第一種具體結構可包括多組射孔，每組射孔包括兩 個射孔單元，每個射孔單元包括三發射孔彈；該組射孔的六個射孔彈沿裝置軸向依次安裝； 火藥單元設置在相鄰兩組射孔之間。
[0013] 上述油氣井定面射孔壓裂裝置第二種具體結構可包括多組射孔，每組射孔包括兩 個射孔單元，每個射孔單元包括三發射孔彈；該六發射孔彈沿裝置軸向依次安裝；所述火 藥單元設置在相鄰兩個射孔單元之間以及相鄰兩組射孔之間。
[0014] 上述油氣井定面射孔壓裂裝置第三種具體結構可包括多組射孔，每組射孔包括一 個射孔單元，該射孔單元包括四到六發射孔彈；該四到六發射孔彈沿裝置軸向依次安裝； 所述火藥單元設置在相鄰兩組射孔之間。
[0015] 上述油氣井定面射孔壓裂裝置第四種具體結構可包括多組射孔，每組射孔包括一 個射孔單元，每個射孔單元包括六發射孔彈；該六發射孔彈兩兩組合后沿裝置軸向依次安 裝，所述組合后的兩個射孔彈位于彈架同一橫截面上；所述火藥單元設置在相鄰兩組射孔 之間。
[0016] 上述油氣井定面射孔壓裂裝置第五種具體結構可包括多組射孔，每組射孔包括一 個射孔單元，每個射孔單元包括四發射孔彈；該四發射孔彈兩兩組合后沿裝置軸向依次安 裝，所述組合后的兩個射孔彈位于彈架同一橫截面上；所述火藥單元設置在相鄰兩組射孔 之間。
[0017] 上述油氣井定面射孔壓裂裝置第六種具體結構可包括多組射孔，每組射孔包括一 個射孔單元，每個射孔單元包括六發射孔彈；該六發射孔彈三三組合后沿裝置軸向依次安 裝，所述組合后的三個射孔彈位于彈架同一橫截面上；所述火藥單元設置在相鄰兩組射孔 之間。
[0018] 上述油氣井定面射孔壓裂裝置第七種具體結構可包括一組射孔，每組射孔包括一 個射孔單元，所述射孔單元包括三發射孔彈；該三發射孔彈沿裝置軸向依次安裝；所述火 藥單元設置在該組射孔的其中一端部。
[0019] 上述油氣井定面射孔壓裂裝置第八種具體結構可包括多組射孔，每組射孔包括一 個射孔單元，所述射孔單元包括三發射孔彈；該三發射孔彈沿裝置軸向依次安裝；所述火 藥單元設置在相鄰兩組射孔之間。
[0020] 本發明的優點：
[0021] 1、本發明針對常規射孔在油氣井尤其是水平井分段壓裂中所存在的問題，提出了 油氣井定面射孔壓裂裝置，該裝置采用幾種不同的特殊布彈方式實現定面射孔，與火藥爆 燃裝置結合實現定面射孔壓裂。
[0022] 2、本發明的實施可以形成井筒徑向的應力集中，能有效干擾原始地應力并顯著降 低地層破裂壓力，進行水力壓裂時，不僅能夠降低壓裂設備栗壓，而且能夠誘導裂縫繼續沿 井筒徑向擴展，對后續的水力壓裂提供有利的條件。
[0023] 3、本發明所述的射孔彈與用于爆燃壓裂的火藥單元等爆炸品都設置在金屬槍管 內，使用條件不受井況條件的限制，適用于所有的井況條件。
[0024] 4、本發明油氣井定面射孔壓裂裝置能夠與電纜栗送射孔+可鉆橋塞工藝結合實 現水平井分段射孔壓裂，也可用于油管或連續油管傳輸作業。
[0025] 5、本發明也可用于直井水力壓裂增產改造。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發明油氣井定面射孔壓裂裝置中三發彈為一個單元，兩個單元共六發射 孔彈為一組沿裝置軸向依次安裝，并在相鄰兩組之間設置火藥單元的結構示意圖；
[0027] 圖2是本發明油氣井定面射孔壓裂裝置中六發射孔彈為一組，以三發射孔彈為一 個射孔單元，并在相鄰兩射孔單元之間以及相鄰兩組之間設置火藥單元的結構示意圖；
[0028] 圖3是本發明油氣井定面射孔壓裂裝置中六個射孔彈兩兩組合后為一組沿裝置 軸向依次安裝，并在相鄰兩組之間設置火藥單元的結構示意圖；
[0029] 圖4是本發明油氣井定面射孔壓裂裝置中四個射孔彈兩兩組合為一組沿裝置軸 向依次安裝，并在相鄰兩組之間設置火藥單元的結構示意圖；
[0030] 圖5是本發明油氣井定面射孔壓裂裝置中六個射孔彈三三組合后為一組沿裝置 軸向依次安裝，并在相鄰兩組之間設置火藥單元的結構示意圖；
[0031] 圖6是本發明油氣井定面射孔壓裂裝置中三發射孔彈為一組，該三發射孔彈沿裝 置軸向依次安裝；火藥單元設置在相鄰兩組射孔之間的結構示意圖；
[0032] 圖7是本發明油氣井定面射孔壓裂裝置中三發射孔彈為一組，該三發射孔彈沿裝 置軸向依次安裝；火藥單元設置在相鄰兩組射孔之間的結構示意圖；
[0033] 圖1至圖7中的（a)圖均是本發明裝置的正面視圖，（b)圖均是本發明裝置位于 套管壁內的軸向視圖，（c)圖均是本發明裝置位于套管壁內的立體圖，（d)圖是本發明裝置 的立體圖；
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