[发明专利]多级射孔-冲击波初始裂缝增强联作装置及方法

说明书

本发明涉及油气开采技术领域，尤其涉及一种多级射孔‑冲击波初始裂缝增强联作装置及方法，旨在解决水力压裂改造波及范围小的问题。本发明提供的多级射孔‑冲击波初始裂缝增强联作装置包括射孔枪和冲击波激发短节；射孔枪用于发射射孔弹并将射孔弹射入地层，以形成初始裂缝；冲击波激发短节连接于射孔枪，包括能够在激发后爆炸的含能棒和补给组件；补给组件包括推送头、供料弹簧以及供料弹簧；往复弹簧配置为推动推送头以推动备用的含能棒进入目标位置。本发明通过射孔枪形成初始裂缝，并使用含能棒的爆炸多次增强裂缝，提升裂缝的长度及一致性，进而扩大水力压裂波及范围。

技术领域

本发明涉及油气开采技术领域，尤其涉及一种多级射孔-冲击波初始裂缝增强联作装置及方法。

背景技术

水平钻井和水力压裂核心技术的重大突破，引发了全球非常规致密油气的“革命”，改变了世界能源格局。水平井开发作为提高油气井产量的重要手段，具有渗流面积大，波及系数高的特点，为了进一步实现有效开采，最大程度的发挥水平井潜力，在实际开发中往往对水平井进行分段多级射孔，进行分段水力压裂有效改造。水平井分段压裂改造已成为提高油气田开发综合效益的重要途径。

我国非常规油气储层具有物性差、渗透率低、孔隙结构复杂、非均质性强等特点，特别是陆相沉积非常规油气储层，沉积盆地的范围普遍较小，沉积充填更易受盆山耦合和沉积物源的控制，导致贯穿沉积、成岩、成烃、成储和成藏全过程的强非均质性，主要表现为陆源碎屑含量变化大、粘土含量高、基质渗透率低，储层岩体呈薄互层结构，岩性变化快，应力场分布复杂。当前水平井分段压裂多级射孔孔眼穿透储层深度有限，而水力压裂裂缝延伸扩展的初始裂缝越短，对地质力学参数差异的敏感性越强，段内强非均质性的影响使各射孔簇难以均匀扩展，导致水力压裂改造波及范围小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多级射孔-冲击波初始裂缝增强联作装置及方法，以解决因多级射孔孔眼穿透储层深度有限导致水力压裂对地质力学参数差异的敏感性强，射孔簇难以均匀扩展，水力压裂改造波及范围小的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

一种多级射孔-冲击波初始裂缝增强联作装置，包括射孔枪和冲击波激发短节；射孔枪用于发射射孔弹并将射孔弹射入地层，以形成初始裂缝；冲击波激发短节连接于射孔枪，包括能够在激发后爆炸的含能棒和补给组件；补给组件包括抵接于含能棒的推送头、位于推送头远离含能棒一端的往复弹簧以及用于输送备用的含能棒至推送头背离往复弹簧一端的供料弹簧；供料弹簧配置为在含能棒爆炸后推动备用的含能棒沿涡旋方向到达推送头背离往复弹簧的一端，往复弹簧配置为推动推送头以推动备用的含能棒进入目标位置。

进一步的，补给组件还包括补给壳体；补给壳体开设有涡旋槽，以补给壳体的中心为涡旋槽的终点，推送头设置于涡旋槽的终点；至少一个备用的含能棒容纳于涡旋槽，供料弹簧配置为推动备用的含能棒向涡旋槽的终点移动。

进一步的，补给组件具有第一状态和第二状态；第一状态下，推送头抵接于位于目标位置的含能棒，备用的含能棒抵接于往复弹簧的侧壁；第二状态下，位于目标位置的含能棒被激发并爆炸，推送头在爆炸冲击波作用下压缩往复弹簧，同时供料弹簧推动备用的含能棒移动到涡旋槽的终点并位于推送头背离往复弹簧的一端，随后往复弹簧推动推送头使推送头推动备用的含能棒进入目标位置，恢复第一状态。

进一步的，冲击波激发短节还包括冲击窗体；冲击窗体连接于补给壳体的上端，目标位置位于冲击窗体的内腔；冲击窗体的底部开设有圆形通孔以供含能棒通过，冲击窗体的侧壁开设有窗口。

进一步的，补给壳体开设有沉头圆孔，沉头圆孔内设置有圆弧板和直挡板；直挡板一端与圆弧板连接，另一端与沉头圆孔的侧壁连接，圆弧板、直挡板和沉头圆孔的侧壁围成涡旋槽，直挡板即涡旋槽的起点；供料弹簧一端抵接于直挡板，另一端抵接于备用的含能棒。

进一步的，补给壳体上开设有深孔，深孔与沉头圆孔同轴设置，往复弹簧容纳于深孔；推送头的直径小于深孔的直径。