[发明专利]限流定相射孔枪系统和方法

说明书

公开了一种用于在偏斜的/水平的井筒中精确射孔的限流射孔定相枪系统和方法。该系统/方法包括部署在井筒中的具有聚能弹药簇的枪串组件(GSA＇)。弹药被间隔开并且成角度，使得在射孔时，所述弹药相交于优选压裂面。在压裂时，裂缝从井筒的向上和向下的位置开始于与井筒垂直的优选压裂面中的最小主应力位置处。之后，裂缝围绕井筒在优选压裂面中径向连接。在优选压裂面中的压裂处理为了裂缝的更长延伸而产生具有最小扭曲度的路径，其实现了在生产期间的高效的石油和天然气流速。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年1月16日提交的、申请号为14/598,868的美国申请的优先权，该美国申请14/598,868又是2014年2月8日提交的、申请号为14/176,056的美国申请的部分继续申请，该美国申请14/176,056现在是2015年5月26日公布的、专利号为9,038,521的美国专利。

版权的部分放弃

本专利申请中的所有材料均受美国和其他国家版权法的版权保护。自本申请的第一个有效提交日起，本材料作为未公开的材料而受到保护。

然而，如其出现在美国专利商标局的专利文件或记录中，在此准予在版权拥有人对于由任何人拓制专利文件或专利公开无异议的情况下复制该材料，除此之外，无论如何均保留全部的版权权利。

有关联邦赞助的研发的声明

不适用

对缩微胶片附录的引用

不适用

技术领域

本发明总地涉及一种在石油和天然气工业中使用来对井筒套管和地下含烃地层进行爆破射孔的射孔枪，并且更特别地涉及一种用于对井筒套管和其周围的地下含烃地层在优选压裂面中进行爆破穿孔的改进的设备。

现有技术和发明背景

背景技术

在完井过程期间，枪串组件被定位在井筒套管中的隔离区域中。枪串组件包括通过串接或环接而彼此耦接的多个射孔枪。然后发射射孔枪，产生穿过套管和水泥并射入到目标岩石中的孔。这些射孔使含有石油和天然气的岩石与井筒相连接。美国申请US 7,441,601：“在石油和/或天然气井的完井期间，通常利用爆炸弹药对含烃地层进行射孔以允许烃流入井筒。这些弹药被装载在射孔枪中，并且通常是在所选择的方向上产生爆炸成形的穿透射流的聚能弹药”。

近年来，使用成角度的聚能弹药布置来提供相交射孔产生了极大的关注。例如参见Halliburton、Bersas等人的论文Triple-Jet^TM Perforating System，Oilfield Review中的Perforation on Target以及Oilfield Review中的New practices to EnhancePerforating Results(全部包括在本申请的信息公开材料中)。相交射孔有助于将碎屑从射孔通道清除，并且在邻近将要进行射孔的井筒处存在压碎材料或松散材料时以及在砂岩地层中是特别有利的。

烃压裂通道具有某些优选取向，其中抽取石油/天然气的效率最大，即当射孔沿着通道对准时，石油/天然气在不采用可能成为产生高弯曲度条件的限制性路径的替代路径的情况下流动通过射孔通道。

裂缝会在地层的优选压裂面中产生和传播。定向射孔系统能够用于使射孔通道的平面与优选压裂面更紧密地对准。由于井筒附近的流动路径中的弯曲度，优选压裂面和井中的射孔之间的不对准能够导致显著的压降。与优选压裂面成90度定相的射孔产生了导致流动路径中的压力损失和高弯曲度的窄点。

限流压裂基于以下前提，即每个射孔都会与水力裂缝连通并且将在处理期间以预定的速率贡献流体。因此，如果没有任何射孔进行参与，则每个其他射孔的每次射孔的增长率将会增加，导致更高的射孔摩擦。因此，需要使间隔弹药成角度并且空间地间隔开以促进限流压裂过程，从而达到最大生产效率。