[发明专利]用于水力压裂的油气井定面射孔压裂装置

说明书

技术领域

本发明属于石油勘探开发领域，特别是涉及一种用于油气井水力压裂的定面射孔压裂装置，该装置属于一种由特殊布弹方式和在射孔器内特定位置加装火药单元所形成的多组定面射孔压裂装置，可用于油气井分段射孔压裂。

背景技术

随着水平井钻、完井技术的迅速发展，水平井用于低孔、低渗致密油气藏及非常规油气藏的开发已经非常普遍，分段压裂改造完井工艺已经成为目前开发此类难动用油气藏的最有效的方法。对于水平井套管井，国际上普遍采用电缆泵送射孔+可钻桥塞进行分段射孔，并依次进行分段压裂，分段压裂完成后再将可钻桥塞逐一钻磨掉，最终形成全通的井筒，经反排后进入生产阶段。在此项工艺中，射孔的目的已经不单是射开套管和地层，简单建立起地层与井筒间的油流通道，而是要配合水力压裂建立更为理想的压裂通道。而在目前的水平井分段压裂中，通常采用电缆泵送常规射孔技术进行分段射孔，然后再进行水力压裂，但常规射孔对水力压裂来讲存在以下几点不足：

(1)常规射孔采用螺旋布孔方式，压裂时，裂缝只能顺着地层天然主应力方向扩展，裂缝走向无法控制；

(2)螺旋布孔方式在套管上形成的孔眼，只有少数孔眼基本能够对应地层主应力方向，其它孔眼属无效孔眼，压裂费力；

(3)常规射孔一般采用普通的深穿透弹，孔眼小，摩阻大，实施大排量时需要更高的泵压，对于高破裂压力的地层往往很难压开。

(4)常规射孔及螺旋布孔方式不能有效降低地层破裂压力。

发明内容

本发明目的是提供一种用于水力压裂的油气井定面射孔压裂装置，该射孔压裂装置采用了特殊的射孔弹定面布弹方式和火药爆燃压裂相结合。定面布弹方式射孔能在套管同一横截面的圆周上形成多个孔眼，圆周上的孔眼排布可形成井筒径向的应力集中，能有效干扰原始地应力。在定面射孔的同时点燃火药单元产生动态高压气体对孔眼实施压裂，由于定面射孔孔眼形成了井筒径向的应力集中，压裂裂缝首先沿井筒径向起裂和扩展，形成径向一定长度的预裂缝如图8所示，能有效干扰原始地应力并显著降低地层破裂压力，进行水力压裂时，不仅能够降低压裂设备泵压，而且能够诱导裂缝继续沿井筒径向扩展，避免段与段之间压裂裂缝的交叉串通，并形成井筒径向较宽的裂缝带，提高压裂的完善程度和效果。

本发明的技术解决方案是：

一种用于水力压裂的油气井定面射孔压裂装置，包括射孔枪枪身及设置在枪身中的弹架，其特殊之处是：

还包括至少一组射孔；所述一组射孔包括一个或两个射孔单元；所述射孔单元的射孔弹在套管壁上形成的孔眼位于同一横截面上；且当一组射孔包括一个射孔单元时，所述射孔单元的射孔弹在套管壁上形成的孔眼在同一横截面上圆周均布；当一组射孔包括两个射孔单元时，其中一个射孔单元的射孔弹在套管壁上形成的孔眼在第一横截面的半圆周上均布，另一个射孔单元的射孔弹在套管壁上形成的孔眼在第二横截面的半圆周上均布，从装置的轴向看，第一横截面的半圆周和第二横截面的半圆周形成一个整圆周，该组射孔的射孔弹在套管壁上形成的孔眼沿着该整圆周均匀分布；

还包括至少一个火药单元；且当装置只包括一组射孔且该组射孔包括一个射孔单元时，火药单元设置在该射孔单元的一端或两端；当装置只包括一组射孔且该组射孔包括两个射孔单元时，所述火药单元设置在两个射孔单元之间；当装置包括至少两组射孔且每组射孔包括一个射孔单元时，火药单元设置在相邻两个射孔单元之间；当装置包括至少两组射孔且每组射孔包括两个射孔单元时，火药单元设置在两个射孔单元之间和/或相邻两组射孔之间。

上述油气井定面射孔压裂装置第一种具体结构可包括多组射孔，每组射孔包括两个射孔单元，每个射孔单元包括三发射孔弹；该组射孔的六个射孔弹沿装置轴向依次安装；火药单元设置在相邻两组射孔之间。

上述油气井定面射孔压裂装置第二种具体结构可包括多组射孔，每组射孔包括两个射孔单元，每个射孔单元包括三发射孔弹；该六发射孔弹沿装置轴向依次安装；所述火药单元设置在相邻两个射孔单元之间以及相邻两组射孔之间。

上述油气井定面射孔压裂装置第三种具体结构可包括多组射孔，每组射孔包括一个射孔单元，该射孔单元包括四到六发射孔弹；该四到六发射孔弹沿装置轴向依次安装；所述火药单元设置在相邻两组射孔之间。

上述油气井定面射孔压裂装置第四种具体结构可包括多组射孔，每组射孔包括一个射孔单元，每个射孔单元包括六发射孔弹；该六发射孔弹两两组合后沿装置轴向依次安装，所述组合后的两个射孔弹位于弹架同一横截面上；所述火药单元设置在相邻两组射孔之间。