[发明专利]油气井用射面定向射孔器

说明书

技术领域

本发明属于油气勘探开发技术领域，具体涉及一种射孔面与套管轴线垂直的油气井用射面定向射孔器。

背景技术

目前，随着科技的进步，油气射孔完井技术得到了较快发展，尤其是开发了各种新结构射孔器，有效打通了地层和油井的通道。但射孔弹的排布方式仍已单螺旋、多螺旋和纵向为主，射孔孔道也是如此排列。在进行分段压裂时，在地层内，以单个射孔孔道为轴线形成了较为分散、方向不一的缝网系统，存在以下两点不足：一是射孔孔道在地层空间是均匀排布，不能形成与射孔器轴线相对垂直的射孔面，压裂时不能引导裂缝趋向应力集中方向，压裂困难，压裂后泄流面积小；二是压裂时容易产生纵向裂缝，对于厚度小于20米的储集层，在某些情况下可能引起相邻地层压裂裂缝交叉串通，对后续开采产生不利影响。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术射孔器的射孔弹排布方式有缺陷，在进行分段压裂时不能引导裂缝趋向应力集中方向，压裂困难，压裂后泄流面积小，压裂时容易产生纵向裂缝的缺陷，提供一种油气井用射面定向射孔器，采用本发明进行射孔作业时，射孔单元的3发射孔弹射孔孔道能够形成扇形射孔面，射孔面主体部分与套管中心轴线成90°夹角。在进行水力压裂时，扇形射孔面能够引导裂缝走向，降低破裂压力，产生多个与井筒垂直的径向压裂面，完善地层缝网系统，增加泄流面积，提高油气产量。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

即一种油气井用射面定向射孔器，包括枪体，其特征在于枪体内设有2～8个射孔单元，相邻射孔单元径向夹角为180°或135°，所述每个射孔单元由一段弹架和3发射孔弹组成，弹架上开设有3个弹孔，射孔弹安装在弹孔上，射孔弹在弹架上为右螺旋排布，相位角为60°，单元内射孔弹射流在地层内形成垂直于井套管轴线的扇形射孔面，导爆索依次连接所有射孔单元的射孔弹。

本发明的每个射孔单元里，中间为1发M型射孔弹，两侧各为1发L型射孔弹。

本发明的M型射孔弹与弹架轴线垂直，两侧L型射孔弹开口方向均向中间M型射孔弹倾斜，L型射孔弹轴线与弹架轴线倾角为60°～85°。

上述倾角(60°～85°)，最优方案为78°，可根据弹间距、射流在地层穿透深度等计算得出。平均穿透深度大的弹型夹角小，平均穿透深度小的弹型夹角大，以实现射孔孔道终点在同一个横截面上，该横截面和套管轴线垂直。作为一个整体，3发射孔弹射流形成一个扇形射孔面，以此为基础，在进行水力压裂时形成与套管轴线垂直的压裂面。

本发明的每个弹架上的弹孔由装弹孔、定位孔和压弹棱边组成，M型射孔弹对应的弹孔为M型弹孔，M型弹孔的装弹孔为M型装弹孔，M型装弹孔为圆形，直径与M型射孔弹外径吻合，M型装弹孔两侧切弧形槽，形成压弹棱边，M型装弹孔对应的M型定位孔为圆形。L型射孔弹对应的装弹孔为L型装弹孔，L型装弹孔的形状为装配时射孔弹外圆和弹架斜交的相贯线，每个L型装弹孔靠近M型装弹孔那一侧切弧形槽，形成压弹棱边，L型装弹孔对应的L型定位孔形状为装配时射孔弹小端圆柱面和弹架斜交的相贯线，压弹棱边与对应的装弹孔同心。

本发明的装弹孔、定位孔尺寸根据射孔弹外形尺寸及装弹方位设置，孔间距、相位角和倾角根据射孔作业要求设计。中间M型弹孔和弹架轴线垂直，两侧L型弹孔和弹架轴线斜交，夹角为60°～85°，两夹角相等，方向相对。在装弹孔正上方径向观察，中间M型装弹孔为圆形，直径与弹体外径吻合；两侧L型装弹孔为非圆形，其形状为装配时射孔弹外圆和弹架斜交的相贯线，中间M型定位孔为圆形，两侧L型装弹孔对应的L型定位孔为非圆形，其形状为装配时射孔弹小端圆柱面和弹架斜交的相贯线，中间M型装弹孔两侧开槽形成压弹棱边，两侧L型装弹孔仅在靠近M型装弹孔一侧开槽形成压弹棱边，压弹棱边与对应的装弹孔同心。每个弹架上的三个装弹孔相位角为60°，按右螺旋顺序排列。

本发明的射孔弹优选但不限于大孔径深穿透射孔弹。

使用大孔径深穿透射孔弹既可以在套管上形成较大孔径，同时在地层也具有较深的穿透深度，在进行水力压裂时，能够降低破裂压力，延伸裂缝长度。所用射孔弹通常为同型号产品，仅弹体外形尺寸不同。装配时，M型射孔弹轴线与弹架轴线垂直，故较短；L型射孔弹轴线与弹架轴线倾斜，故较长。弹型可根据套管孔径、穿透深度等射孔要求确定。

本发明的枪体上设有外盲孔，外盲孔设置在枪体上射流出口位置，M型射孔弹对应的外盲孔为圆孔，L型射孔弹对应的外盲孔为长圆孔。

设置外盲孔的目的是减小介质阻力，降低射孔外毛刺对后续作业影响，提高射流在地层穿透深度。