壓裂專用射孔槍、壓裂專用的FracGun復合射孔裝置及方法與流程

本發明屬于油氣勘探開發領域，特別涉及一種壓裂專用射孔槍、壓裂專用的FracGun復合射孔裝置及方法。

背景技術：

隨著油氣田開發進入后期，采用射孔完井已經無法滿足油田產能開發的需要，壓裂完井越來越成為油田開發的主要方式，而射孔逐步成為壓裂完井的預處理。

但由于傳統射孔器內的彈架孔旋轉分布，兩個同相位的孔間距較大，壓裂時壓力只有足夠大超過底層的破裂壓力才能產生裂縫，其結果是井口壓力往往很高，高壓作業一方面成本較高，另一方面施工過程的安全隱患較大。同時火藥爆燃氣體使巖石產生的裂縫受地層壓力的作用有閉合傾向，影響了后續壓裂的施工。

技術實現要素：

為了解決背景技術中現有射孔技術中壓裂時高壓作業成本較高、安全隱患較大的問題，本發明提供一種壓裂專用射孔槍、壓裂專用的FracGun復合射孔裝置及方法。

本發明通過如下技術方案實現：

首先介紹一下，本發明提出的壓裂專用射孔槍，包括槍身、定位環、彈架管、槍尾、導爆索、壓裂火藥、射孔彈以及槍頭；其改進之處是：所述彈架管上每個相位上安裝至少2個射孔彈；所述槍身每個相位設置有與射孔彈一一對應的盲孔。

其中，每個相位上的至少2個射孔彈既可以沿著彈架管的軸向并排布置或者還可以沿著彈架管的徑向并排布置，通常情況下采用沿彈架管軸向方向布置。

優選的，上述盲孔為臺階盲孔。

優選的，上述壓裂專用射孔槍的壓裂火藥設置方式為射孔彈之間裝藥或者射孔槍內多級裝藥；所述定位環采用TCP和泵送射孔分開式結構或采用TCP和泵送射孔互換的結構。

根據上述壓裂專用射孔槍，本發明還提供了壓裂專用FracGun復合射孔裝置，包括雷管，依次串接的上接頭、上壓裂藥柱、上轉換接頭、射孔槍、下轉換接頭、下壓裂藥柱以及下接頭；

所述射孔槍包括槍身、定位環、彈架管、槍尾、導爆索、壓裂火藥、射孔彈以及槍頭；

所述雷管有三段；其中兩段分別位于上轉換接頭和下轉換接頭內，并且通過導爆索連接；另一段安裝在下接頭內；

其改進之處是：所述彈架管上每個相位上安裝至少2個射孔彈；所述槍身每個相位設置有與射孔彈一一對應的盲孔。

為了使地層裂縫始終存在，需要將地層中填充壓裂砂，因此該射孔裝置還包括與下接頭連接的壓裂砂總成；壓裂砂總成包括砂筒、壓裂砂和丟手槍尾；砂筒的一端與下壓裂藥柱連接，另一端與丟手槍尾連接；壓裂砂填充在砂筒內。

其中，每個相位上的至少2個射孔彈既可以沿著彈架管的軸向并排布置或者還可以沿著彈架管的徑向并排布置，通常情況下采用沿彈架管軸向方向布置。

優選的，上述盲孔為臺階盲孔。

優選的，上述壓裂專用射孔槍的壓裂火藥設置方式為射孔彈之間裝藥或者射孔槍內多級裝藥；所述定位環采用TCP和泵送射孔分開式結構或采用TCP和泵送射孔互換的結構。

基于上述對壓裂專用的FracGun復合射孔裝置的結構藐視，現對該裝置的壓裂方法進行簡述，其具體方法包括以下步驟：

1)將壓裂專用的FracGun復合射孔裝置下放至井下的套管內；

2)在射孔槍作業時首先激發下接頭上的雷管，雷管剪切丟手槍尾上的剪切銷，丟手槍尾脫落，壓裂砂從砂筒內排除，壓裂砂排出后懸浮在管串與套管的環空內；

3)調整壓裂專用的FracGun復合射孔裝置位置，使射孔槍和環空壓裂砂處于射孔層段；

4)起爆射孔槍、上壓裂藥柱和下壓裂藥柱，射孔槍單相位上的多個射孔彈各自形成的多個連續射孔孔道，在每個相位上各自形成裂縫；由于在射孔槍射孔同時上壓裂藥柱和下壓裂藥柱也被激發，在整個壓裂專用的FracGun復合射孔裝置和套管環空形成高壓氣體，高壓氣體短時間內對射孔槍層段形成封壓，懸浮在環空內壓裂砂在高壓氣體的作用下進入地層裂縫中，阻礙了裂縫的閉合。

本發明的有益效果：

1、本發明的射孔槍、射孔裝置采用單相位多射孔彈的布置方式，多個射孔彈各自形成的多個連續射孔孔道，在地層形成應力集中，射孔槍內復合推進劑爆燃所產生高溫高壓氣體壓裂下，在每個相位上各自形成裂縫，同時壓裂該裂縫大大降低了底層的破裂壓力，不僅降低了壓裂時高壓作業的成本、安全性也有所保障。

2、本發明采用射孔裝置增加壓裂砂總成，使得多個射孔彈產生的地層裂縫始終存在，保證了井下的油順利流出。

3、由于泵送射孔的第一段是TCP工藝，目前的TCP定位環是在泵送工藝定位換上增加一個堵頭或更換成TCP定位環，成本高且管理難度大，本發明的定位環采用TCP和泵送射孔分開式結構或采用TCP和泵送射孔互換的結構，克服了上述的問題。

附圖說明

圖1為壓裂專用射孔槍的結構示意圖；

圖2為壓裂專用的FracGun復合射孔裝置的結構示意圖。

附圖標記如下：

1-槍身、2-定位環、3-彈架管、4-槍尾、5-導爆索、6-壓裂火藥、7-射孔彈、8-槍頭、9-盲孔、10-雷管、11-上接頭、12-上壓裂藥柱13-上轉換接頭、14-射孔槍、15-下轉換接頭、16-下壓裂藥柱、17-下接頭、18-壓裂砂總成、19-砂筒、20-壓裂砂、21-丟手槍尾。

具體實施方式

如圖1所示，本發明提供了一種壓裂專用射孔槍，該射孔槍包括槍身1、定位環2、彈架管3、槍尾4、導爆索5、壓裂火藥6、射孔彈7以及槍頭8；

該射孔槍的改進之處是：

彈架管3上每個相位上安裝至少2個射孔彈7；所述槍身1每個相位設置有與射孔彈7一一對應的盲孔。

其中每個相位上的至少2個射孔彈沿著彈架管的軸向并排布置或者沿著彈架管的徑向并排布置，并且在在井下作業時，要求同一方向上1m長度的地層，射孔彈的孔道數不超過16個，如果大于這個數字，射孔后射孔槍會產生形變。

由于井下空間有限，既要保證地層中出現射孔的裂縫，又要考慮實際生產的可實施性，該射孔槍的射孔彈7的數量為2-4個，其射孔彈對應的盲孔(或臺階盲孔)的數量為2-4個。

壓裂火藥設置方式為射孔彈之間裝藥或者射孔槍內多級裝藥，可根據作業的不同要求進行裝藥。

由于泵送射孔的第一段是TCP工藝，目前的TCP定位環是在泵送工藝定位換上增加一個堵頭或更換成TCP定位環，成本高且管理難度大，定位環2采用TCP和泵送射孔分開式結構或采用TCP和泵送射孔互換的結構。

根據上述壓裂專用射孔槍，本發明還提供了壓裂專用FracGun復合射孔裝置，如圖2所示，該射孔裝置包括雷管10、按照油井自上而下的方向依次串接的上接頭11、上壓裂藥柱12、上轉換接頭13、射孔槍14、下轉換接頭15、下壓裂藥柱16以及下接頭17；

槍身1、定位環2、彈架管3、槍尾4、導爆索5、壓裂火藥6、射孔彈7以及槍頭8；

雷管10有三段；其中兩段分別位于上轉換接頭13和下轉換接頭15內，并且通過導爆索5連接；另一段安裝在下接頭17內；

彈架管3上每個相位上安裝至少2個射孔彈7；所述槍身1每個相位設置有與射孔彈7一一對應的盲孔。

為了使地層裂縫始終存在，需要將地層中填充壓裂砂，因此該射孔裝置還包括與下接頭連接的壓裂砂總成18；壓裂砂總成18包括砂筒19、壓裂砂20和丟手槍尾21；砂筒19的一端與下壓裂藥柱16連接，另一端與丟手槍尾21連接；壓裂砂20填充在砂筒19內。

根據上述對射孔裝置結構的描述，現將其工作方法進行簡述：

步驟1)將壓裂專用的FracGun復合射孔裝置下放至井下的套管內；

步驟2)在射孔槍作業時首先激發下接頭上的雷管，雷管剪切丟手槍尾上的剪切銷，丟手槍尾脫落，壓裂砂從砂筒內排除，由于該壓裂砂與壓井液匹配設計，壓裂砂排出后懸浮在管串與套管的環空內；

步驟3)調整壓裂專用的FracGun復合射孔裝置位置，使射孔槍和環空壓裂砂處于射孔層段；

步驟4)起爆射孔槍、上壓裂藥柱和下壓裂藥柱，射孔槍單相位上的多個射孔彈各自形成的多個連續射孔孔道，在每個相位上各自形成裂縫；由于在射孔槍射孔同時上壓裂藥柱和下壓裂藥柱也被激發，其壓力峰值和有效壓力持續時間均高于射孔槍內火藥形成的壓力峰值和有效壓力作用時間，壓裂射孔槍形成裂縫時，高壓氣體短時間內對射孔槍層段形成封壓，懸浮在環空內壓裂砂在高壓氣體的作用下進入地層裂縫中，阻礙了裂縫的閉合。

后續進行水力壓裂時，由于壓裂專用射孔槍槍形成的裂縫，使壓裂的泵壓降低明顯，其結果是壓裂成本減小，同時水力壓裂作業過程的危險程度降低，壓裂效果顯著提高。