[发明专利]降低爆炸气体压力的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及射孔，尤其涉及创造与之相关的瞬时欠平衡条件。

背景技术

为了完井，需要在靠近井眼的一个或多个地层带(formation zone)射 孔以使得来自于这些地层带的流体流入井中以开采到地面，或者使得注入 流体能够被提供到这些地层带。射孔枪的管柱可以被下降到井中，射孔枪 点火后可以在罩壳中打出孔来并将射孔延伸到周围的地层中。

射孔孔道地层的爆炸性质使地层的沙粒破碎。渗透性低于原始地层基 质的一层“受震动损害区域”可能在每个射孔孔道的周围形成。这个过程 还可能使射孔孔道充满岩石碎片，这些岩石碎片中夹杂着射孔枪装料的碎 屑。损害的程度以及射孔孔道中松散的碎屑的数量可能由许多因素来决 定，包括地层特性、炸药的特性、压力条件、流体特性等等。受震动损害 区域以及射孔孔道中松散的碎屑可能会降低生产井的产能或者注入井的 注入能力。

获得清洁射孔的一个方法是欠平衡射孔，斯伦贝谢(Schlumberger) 专门将这个技术命名为“PURE”。射孔过程使井眼压力迅速降低到低于地 层压力的数值。这种动态的、或者瞬时的欠平衡避免了射孔造成的损害， 因此提高了井的性能。

有必要继续改进这个过程以使与油井所在地层中的储层的流体连通 达到最佳。本申请描述了许多解决与此有关的问题的大量实施例。

具体实施方式

以下将详细描述本发明的细节以便于对本发明的理解。然而，本领域 的技术人员将会理解，没有这些详细描述本发明也可以实施，而且对这些 所描述的实施例进行许多的变更或调整也是可能的。

正如这里所使用的，“向井上”、“向井下”、“上”和“下”、“上面的” 和“下面的”、“向上”和“向下”、“上游”和“下游”、“在…上面”和“在… 下面”以及其他类似的表明高于或低于某个特定地点或元件的相对位置的 术语在本描述中被用来更清晰的说明本发明的一些实施例。然而，当用于 说明斜井或水平井中所使用的设备和方法时，这些词术在适当的情况下有 可能表明从左到右、从右到左或者其他的关系。

美国专利No.7,121,340描述了一种用来降低射孔枪压力的方法和装 置，其全部内容以引用方式被合并在本文中。正如在该专利中所描述以及 在本申请中所阐述的，对射孔所造成损害的处理以及从射孔孔道移除射孔 所产生的(炸药和地层)碎屑可以通过提高局部的压降(增大局部的瞬时 欠平衡)来完成。

在操作中，油井操作人员确认或确定目标瞬时欠平衡条件，这个条件 要适宜于相对井眼压力(井眼压力可由储层压力设定)的井眼间隔。这个 目标瞬时欠平衡条件可以通过几种方式确定，例如基于早期油井操作的经 验数据或者基于使用模型软件的模拟结果。然后所配置的控制工具管柱 (control tool string)被下降到井眼间隔，在该井眼间隔中工具管柱被激活 以引爆工具管柱中的炸药。激活过程使得目标瞬时欠平衡条件得以达到。 瞬时欠平衡的主要因素是由聚能射孔弹爆炸产生的高温气体。随着气体变 热，压力通常按照PV∝nRT的关系增加。这样，一种增大瞬时欠平衡的方 法就是降低由爆炸所产生的高温气体的温度(T)。

图1是典型的射孔枪1的纵向截面示意图，这个射孔枪的使用与创造 瞬时欠平衡条件有关。装载构件200位于枪架300内部。装载构件200支 撑聚能射孔弹400。聚能射孔弹400在第一方向上有开口，并且具有沿着 第一方向延伸的中心线(如图所示)。图中所示的装载构件200是管状的， 但是只要聚能射孔弹得到适当的支撑和定位，装载构件200可以采用许多 种形状。当聚能射孔弹400爆炸时，被保持在罩壳420和衬里410之间的 炸药430爆炸。衬里410在第一方向上朝着远离聚能射孔弹400的方向被 向外推。