一种利用夹层枪造建动态负压装置

摘要

本发明涉及一种利用夹层枪造建动态负压装置，包括夹层枪；所述的夹层枪的一端或者两端增加负压舱舱门装置，所述的负压舱舱门装置包括主体和可滑动的负压活塞，主体侧壁上开有四个进液孔，负压活塞在与进液孔对应的位置也开有孔道。本发明通过设计夹层枪的负压枪舱门装置，增加夹层枪的负压舱的功能，以夹层枪最接近射孔层段的位置优势，实现以最直接、最有效的效果，提高负压对射孔孔道产生的作用效果。

说明书

技术领域

本发明属于油田机械领域，涉及一种利用夹层枪造建动态负压装置。

背景技术

动态负压射孔技术是一种在射孔瞬间清理射孔孔道的新方法。在油气井完井的技术发展中，动态负压射孔工艺技术之所以能够较大幅度地减小射孔污染与损害，主要是因为射孔后在井筒内快速形成了负压差，即在一段时间内，会在射孔层段造建出动态负压区，射孔孔道中孔壁上内外产生压差（地质岩层内压力大于孔道内腔压力），在压差的作用下，会破碎射流在射孔孔道壁表面所形成的压实带。破碎掉压实带后，会使孔道孔壁的渗透率恢复到原始的状态。同时所产生的负压差还会使射孔孔眼地质岩层内的气液体在压力差的作用下产生快速的向井内流动现象，回流的气液体裹带孔道内破碎下来的碎硝流入井内，从而有效地清除射孔时射孔孔道的污染，得到更加清洁的射孔孔道。

射孔施工时利用负压射孔使油气井增产的技术已经发展出许多成型的工艺和装备。但技术都在不断地进步与发展，任何技术也都在发展中不断完善。负压射孔也同样。过去的负压射孔造建负压的降压工具通常是放置在射孔管串的上端或下端。负压形成区域因其设计的位置远离射孔层段的射开段，使储层压力通过射孔孔道回流的作用时间会滞后，致使负压产生的压差和回流对射孔孔道内压实带破碎及井液碎硝微粒污染冲洗清洁效果会减弱。降低储层回流对射孔孔道内完井液碎硝微粒污物的冲洗能力、降低孔道岩层压实污染带的破碎及冲洗效果。

目前负压射孔因其技术优势与对油气层的施工效果，已广泛地应用于电缆射孔工艺中。为提高油气水井等的产能与注入效果提供了保障。

但在油管输送式射孔施工时，间隔相邻两个油层间的无储油地质层段是不需要射孔的。管输射孔施工时是利用夹层枪或油管过渡这段非射孔层段地层。以往，夹层枪的作用是单一的，只起到过渡无贮油地层（即夹层）和传递射孔枪爆轰能量的作用。随着油田聚能射孔新技术的发展，动态负压射孔以一项新技术得以广泛应用，在油井的产能上取得了显著的应用效果。然而，夹层枪的性能与结构完全具备了负压射孔中负压舱所需的各项条件。且夹层枪在射孔管串中的位置，优于其它负压射孔负压装置所处的位置。最接近射孔层段，可以最直接、最有效地提高负压效果对射孔孔道产生的作用。但在以往的负压射孔技术的研发中，具备有造建负压条件的夹层枪并没有得以运用。夹层枪动态负压射孔的技术关键是在负压区产生的位置与时间节点上。许多时候，最直接的才是最有效的。也就是说要想充分发挥动态负压在射孔时的作用，作用时间也是关键的一项。夹层枪体的空腔结构正是负压形成所必备的条件。而夹层枪所处的位置，又是射孔射开层段最邻近的位置。因此，充分利用夹层枪，开发夹层枪的在动态负压上应用，恰好解决动态负压的作用位置与作用时间的问题。

为了解决现有技术的不足之处，发挥动态负压射孔为射孔带来的优势，开发油管输送式射孔的负压射孔技术，利用夹层枪实现油管输送式动态负压射孔则是对油管输送式射孔技术的发展与提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用夹层枪造建动态负压装置，通过设计夹层枪的负压枪舱门装置，增加夹层枪的负压舱的功能，以夹层枪最接近射孔层段的位置优势，实现以最直接、最有效的效果，提高负压对射孔孔道产生的作用效果。

本发明通过以下技术方案来实现：一种利用夹层枪造建动态负压装置，包括夹层枪；所述的夹层枪的一端或者两端增加负压舱舱门装置，所述的负压舱舱门装置包括主体和可滑动的负压活塞，主体侧壁上开有四个进液孔，负压活塞位于主体内且把四个进液孔封堵。

所述的可滑动的负压活塞被可耐压的脆性材料所取代。

采用上述技术方案的积极效果：本发明将夹层枪设计成兼具负压舱功能的新式结构的夹层枪装置，利用夹层枪内腔空间在射孔时造建动态负压，对射孔层段实施油管输送式射孔的动态负压射孔；由于夹层枪是分布在相邻的两个油层之间，紧邻射孔层段，使得由夹层枪造建的负压对射孔层段的作用更直接、更有效；因此，本发明通过设计装配在夹层枪与射孔枪间的动态负压舱门装置，制造施工井射孔井段的动态负压，由夹层枪产生动态负压使地质层中产生的回流压差更大，对射孔孔道内的井液微粒污染及孔壁压实带的破碎与冲洗和孔道清洁的更彻底。

附图说明

图1是本发明常规射孔夹层枪动态负压射孔装置结构示意图。

图2是本发明复合射孔夹层枪动态负压射孔装置结构示意图。

图中，1夹层枪，2负压舱舱门装置，3主体，4可滑动的负压活塞，5射孔枪一，6多级起爆接头，7射孔枪二，8延时装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的说明，但不应理解为对本发明的限制：

一种利用夹层枪造建动态负压装置，包括夹层枪1。所述的夹层枪1的一端或者两端增加负压舱舱门装置2，所述的负压舱舱门装置2包括主体3和可滑动的负压活塞4，主体3侧壁上开有四个进液孔，负压活塞4位于主体3内且把四个进液孔封堵。当负压活塞4在井液压力作用下被推入负压枪体内，进液通道被打通，井液通过进液通道涌入负压枪内腔，使射孔段井液失量造成负压。

作为对本发明的进一步改进，所述的可滑动的负压活塞4被可耐压的脆性材料所取代，脆性材料可以是非金属的陶瓷或玻璃等一切耐温耐压的材料。射孔时，利用夹层枪中导爆索的能量使其碎裂而使主体上的进液孔开放。

现有的射孔工艺从某种意义上说，可分为两大类。一类是单一的普通射孔，另一类是增效复合射孔。普通射孔工艺是单一的，直接的，射孔后的其它完井工艺另行施工。增效复合射孔则是在射孔枪弹架或射孔弹上配置火药，在射孔的同时，以火药产生的大量的高温高压气体，对射开岩层实施高能气体压裂。

在普通的射孔中，由于夹层枪与射孔器通过中接相连，射孔器爆轰时的能量可以通过大孔径中接内孔传递给夹层枪上的负压装置，在射孔后适时推动负压装置中的活塞，打开负压舱口，使井液快速涌入负压舱内，形成井内与岩层的负压压差。实现对射孔孔道内完井液微粒污物及岩层孔道压实污染带的破碎与冲洗。

在增效复合射孔时，固体火药爆燃产生的高温高压气体在达到压力峰值时要滞后于射孔枪射孔，所以在负压射孔技术和工艺上要控制动态负压产生的时机。如果夹层负压枪先于复合射孔固体火药的峰值压力前打开负压舱门，就会使增效固体火药产生的高压被损耗，影响增效复合射孔固体火药产生的高压对地层的作用效果；如果夹层负压枪滞后于复合固体火药的压力峰值太久（毫秒级）打开负压舱门，夹层枪产生的负压就会响应不及时，失去负压射孔的意义。因此，用于普通射孔和增效复合射孔的夹层枪负压射孔，其负压开舱装置的结构是不同的。特别是增效复合射孔要与动态负压射孔两个技术有机结合，则需解决高能气体作用于地层所需的正压与破碎射孔压实带及清洁射孔孔道所需负压在时间上的矛盾。

既然要在复合射孔时同时使用动态负压技术，会使用复合固体火药产生的高温高压作用失效。那么将延时动态负压射孔技术与油管输送复合射孔施工联作技术实施有机结合，才会复合动态负压射孔时的正压与负压的矛盾。实现射孔时破碎孔道压实带和直接清理射孔孔道的目的。这样清理过射孔孔道环境污染的井可直接进行投产。

图1是本发明常规射孔夹层枪动态负压射孔装置结构示意图，如图所示，包括射孔枪一5、负压舱舱门装置2、夹层枪1、多级起爆接头6和射孔枪二7等构成。所述的压舱舱门装置2的一端通过螺纹与射孔枪连接，另一端螺纹与夹层枪连接。

负压舱舱门装置2包括主体3和可滑动的负压活塞4，主体3侧壁上开有四个进液孔，负压活塞4位于主体3内且把四个进液孔封堵。当负压活塞4在井液压力作用下被推入负压枪体内，进液通道被打通，井液通过进液通道涌入负压枪内腔，使射孔段井液失量造成负压。当射孔枪的爆轰能量通过中接内孔推动负压活塞至设计位置后，负压舱进液孔全部打开后，在井段井液压力的作用下，井液通过这4个孔涌入负压枪空腔内，形成射孔井段井内负压。

施工时，将连接好的射孔器材管串，用油管输送的方式，将带有夹层枪动态负压装置的射孔器投放到待射孔油层段，通过投棒撞击或压力起爆射孔器，射孔器对井壁和地质层射孔，在射孔的同时，射孔枪的爆轰能量通过转换接头连接体的中心孔，剪断销钉，向前推动舱门活塞至设计位置，打开动态负压装置的舱门。此时带有高压的井液从动态负压装置的舱门涌入夹层枪的空舱内，瞬间形成射孔段的负压，负压区的形成，使得地层内的压力通过射孔孔道向井内平衡，带动地层中的气液体回涌井内，将射孔孔道内的污染带清洗干净。

该装置综合利用了射孔器中的射孔枪爆轰能量、夹层枪的闲置空间，通过设计加入负压开舱装置，实现了利用夹层枪完成动态负压射孔的施工过程。

图2是本发明复合射孔夹层枪动态负压射孔装置结构示意图，如图所示，复合射孔夹层枪动态负压射孔装置由射孔枪一5、延时装置8（可以是液压的，也可以是利用火、炸药延时雷管延时起爆预置的火药的延时雷管延时机械；还可以是使用延时电子电路延时激发磁电雷管电子电路延时机构）、负压舱舱门装置2、夹层枪1、多级起爆接头6和射孔枪二7。所述的延时装置主体部件结构设计型式可为任何型式的结构，不受具体的型式限制，所设计结构以能实现本技术的功能为主。

应用于油管输送复合射孔的夹层枪动态负压装置，依据射孔枪所携带的复合火药完全燃烧的时间（一般在10～30ms间）设计延时装置，延时装置在负压舱舱门装置前。动作延时设计在30ms，保证在合理的时刻（火药燃烧产生最大压力峰值后10ms左右）打开负压枪舱门。

动态负压延时机构装置的延时原理及结构，可以是由液压系统的机械动作延时，延时后由初级活塞推动负压枪舱门滑动，打开进液孔；可以是利用火、炸药延时雷管延时起爆预置的火药，火药燃烧的动能推动负压枪舱门体向前滑动，打开进液孔；也可以是使用延时电子电路延时激发磁电雷管，由磁电雷管激发火药，利用火药的动能推动负压枪舱门体向前滑动，打开进液孔。

用于复合射孔夹层枪的负压枪舱门装置应必备延时开启舱门的功能，即舱门的打开必须是在预定的时间段内，保证火药产生的压力在地层内充分作用后，在压力峰值后10ms左右才可打开负压舱舱门，负压枪舱门装置主体部件结构设计型式可为任何型式的结构，不受具体的型式限制，所设计结构以能实现本技术的功能为主。实现所述复合射孔的夹层枪动态负压射孔技术所使用的连接中接应必备两项功能，一是封闭夹层枪的两端，使夹层枪与复合射孔枪间实现封闭状态下的隔断，防止复合射孔时，复合火药产生高压气体窜入负压枪舱内。二是起爆能量的传递作用，能让下级射孔器材延续起爆。

复合射孔施工时，复合射孔器材通过油管输送方式输送到射孔井段。复合射孔的管输夹层枪延时动态负压装置连接在两柱复合射孔枪之间。由于复合射孔时，复合射孔枪中所添置的火药会在射孔的同时产生大量高温高压气体，所产生的压力对射孔井段进行压裂造缝。因此，复合射孔的动态负压应在火药压力达到压力峰值过后才可以形成，否则所形成的负压不但不会对射孔岩层及射孔孔道产生回流冲刷作用，反而会因不合适的时间产生的负压减弱和损耗火药产生的高压压裂效果。所以应用于复合射孔中的夹层枪负压射孔技术中设计了延时机构，负压作用延后的时间，会让复合火药充分作用，再复合负压作用，提高完井效果。

本发明将夹层枪设计成兼具负压舱功能的新式结构的夹层枪装置，利用夹层枪内腔空间在射孔时造建动态负压，对射孔层段实施油管输送式射孔的动态负压射孔；由于夹层枪是分布在相邻的两个油层之间，紧邻射孔层段，使得由夹层枪造建的负压对射孔层段的作用更直接、更有效；因此，本发明通过设计装配在夹层枪与射孔枪间的动态负压舱门装置，制造施工井射孔井段的动态负压，由夹层枪产生动态负压使地质层中产生的回流压差更大，对射孔孔道内的井液微粒污染及孔壁压实带的破碎与冲洗和孔道清洁的更彻底。