本公開涉及用于將導(dǎo)爆索能量地聯(lián)接到一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)爆索的裝置和方法。

背景技術(shù)：

烴，例如油和氣，從與地層中的一個(gè)或多個(gè)烴儲(chǔ)層相交的下套管的井筒產(chǎn)生。這些烴通過下套管的井筒中的射孔流入井筒中。通常使用裝載有聚能射孔彈的射孔槍來制造射孔。槍在電纜、鋼絲、管道、連續(xù)油管或其它輸送裝置上降入到井筒中，直到其毗鄰于產(chǎn)烴地層。在此之后，地表信號(hào)致動(dòng)與射孔槍相關(guān)聯(lián)的點(diǎn)火頭，點(diǎn)火頭然后引爆聚能射孔彈。由聚能射孔彈的爆炸所形成的射彈或射流穿透套管，從而允許地層流體流過射孔并進(jìn)入生產(chǎn)管柱中。

常規(guī)的射孔槍包括用于在兩個(gè)位置之間傳導(dǎo)爆炸的導(dǎo)爆索。可以使用引爆器來引爆導(dǎo)爆索。示例性的引爆器公開在美國專利No.4,762,067、No.4,716,832、No.4,542,695、No.3,991,679中，為了所有目的，所述專利的內(nèi)容通過引用并入。本公開旨在滿足在引爆器和導(dǎo)爆索之間容易地形成可靠的彈道(ballistic)連接的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在各方面中，本發(fā)明提供了一種用于對(duì)井筒射孔的設(shè)備。該設(shè)備可以包括：外殼，其接收至少一個(gè)聚能射孔彈；導(dǎo)爆索，其連接到所述至少一個(gè)聚能射孔彈；引爆器段，其與外殼相關(guān)聯(lián)，該引爆器段具有縱向孔和窗口，其中，導(dǎo)爆索縱向延伸穿過該引爆器段的孔；引爆器，其設(shè)置在引爆器段中并且突伸到外殼的孔中，該引爆器構(gòu)造成產(chǎn)生高階爆炸；和，夾具，其將引爆器連接到導(dǎo)爆索，該夾具具有平面基部、形成在該基部中的用于接收引爆器的開口以及從該基部延伸的一對(duì)叉頭，其中，該對(duì)叉頭中的每個(gè)叉頭從該基部的邊緣延伸，并且具有將導(dǎo)爆索抵靠引爆器的面壓緊地固定的夾持端。

在各方面中，本發(fā)明提供了一種與用于對(duì)井筒進(jìn)行射孔的射孔工具一起使用的設(shè)備。射孔工具可以包括具有窗口的段和導(dǎo)爆索，所述導(dǎo)爆索設(shè)置在該段的孔中。該設(shè)備可以包括：引爆器，其構(gòu)造成產(chǎn)生高階爆炸；夾具，其將引爆器連接到導(dǎo)爆索，該夾具具有基部和從該基部的相對(duì)兩側(cè)延伸的叉頭，基部具有用于接收引爆器的開口，并且叉頭具有將導(dǎo)爆索抵靠引爆器的面壓緊地固定的夾持端；和，安裝工具，其具有：手柄；從手柄延伸的一對(duì)鉗，所述鉗具有與所述夾具的基部互補(bǔ)的端部，所述鉗還具有張開位置，在張開位置中，所述基部可以被接收在所述鉗的端部之間；和柱塞，其可操作地連接到所述鉗的端部，并且使所述鉗張開到張開位置。

應(yīng)當(dāng)理解，已經(jīng)相當(dāng)廣泛地總結(jié)了本發(fā)明的某些特征的示例，以便可以更好地理解下面對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述，并且可以理解對(duì)本領(lǐng)域的貢獻(xiàn)。當(dāng)然，本發(fā)明的附加特征將在下文中描述，并且在一些情況下將形成所附權(quán)利要求的主題。

附圖說明

為了詳細(xì)理解本公開，應(yīng)當(dāng)結(jié)合附圖參考優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，其中，相同的元件被給予相同的附圖標(biāo)記，并且其中：

圖1示出了具有根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的夾具的引爆器的側(cè)視圖；

圖2示出了圖1的實(shí)施例的等距視圖；

圖3示出了具有導(dǎo)爆索的射孔槍段的側(cè)剖視圖；

圖4和5示意性地示出了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的用于將導(dǎo)爆索和夾具安裝到圖3的射孔槍段中的安裝工具；

圖6示出了可以使用根據(jù)本公開的夾具的射孔槍組件的側(cè)剖視圖；和

圖7示意性地示出了其中可以使用根據(jù)本公開所構(gòu)造的射孔槍組件的井。

具體實(shí)施方式

本公開涉及用于促進(jìn)井筒射孔工具的組裝和增強(qiáng)井筒射孔工具的可靠性的裝置和方法。本發(fā)明容許不同形式的實(shí)施例。在附圖中示出并且在本文中將詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，同時(shí)應(yīng)當(dāng)理解，本公開被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的原理的示例，并且不是要將本發(fā)明限制成在本文中示出和描述的那樣。

現(xiàn)在參考圖1，示出了將導(dǎo)爆索20能量地聯(lián)接到引爆器102的保持構(gòu)件100的一個(gè)實(shí)施例。僅僅為了方便起見，保持構(gòu)件100在下文中將被稱為“夾具”。然而，應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語“夾具”不暗示特定的形狀、尺寸或其它特性。夾具100將導(dǎo)爆索20壓靠在引爆器102上，以將導(dǎo)爆索20能量地聯(lián)接到引爆器102。應(yīng)當(dāng)注意，在該實(shí)施例中，引爆器102和導(dǎo)爆索20之間的接觸僅沿著導(dǎo)爆索20的外周表面。應(yīng)該進(jìn)一步注意的是，在該實(shí)施例中，引爆器102不圍繞、覆蓋或以其它方式部分地或完全地包封導(dǎo)爆索20的端部(未示出)。引爆器102可以是響應(yīng)于所施加的信號(hào)(例如，電信號(hào))而產(chǎn)生高階爆炸的任何裝置。引爆器102可以由一種或多種高能材料(例如，RDX、HMX等)形成。能量地聯(lián)接意味著在引爆器102和導(dǎo)爆索100之間存在足夠的接觸，以允許由引爆器102釋放的能量引爆導(dǎo)爆索100。

夾具100設(shè)置成易于附接到可具有圓形橫截面的導(dǎo)爆索。夾具100具有彈簧作用，即，夾具100打開然后閉合，以圍繞導(dǎo)爆索20閉合。所產(chǎn)生的牢固連接減少了引爆器102在振動(dòng)和/或高溫下與導(dǎo)爆索20分離的風(fēng)險(xiǎn)。此外，僅可通過使用者有意地使夾具100從導(dǎo)爆索20脫開來進(jìn)行移除。

現(xiàn)在參考圖1和2，在一個(gè)實(shí)施例中，夾具100是薄片狀“U形”構(gòu)件，其包括基部110、中心開口112和會(huì)聚叉頭114。基部110可以是平面的并且比引爆器102更寬。開口112形成在基部110中，并且其直徑的尺寸設(shè)置成基本上圍繞引爆器102配合。雖然開口112示出為與引爆器102的截面輪廓緊密符合，但是這樣的形狀不是必需的。在各實(shí)施例中，可以使用緊固元件115來將夾具100固定到引爆器102。例如，緊固元件115可以是將基部110捕獲而抵靠在形成于引爆器102上的凸耳或肩部(未示出)的環(huán)、凸緣或其它環(huán)形構(gòu)件。

叉頭114是從基部110的邊緣或從與基部110接合部突伸并且在夾持端116處終止的柔性構(gòu)件。叉頭114可以由可在彎曲或以其它方式變形時(shí)產(chǎn)生彈簧力的彈性材料形成。夾持端116可以彼此分離以形成允許導(dǎo)爆索20穿過的間隙。夾持端116還可以將導(dǎo)爆索20壓靠在引爆器102的接觸面118上。如圖所示，叉頭114不像常規(guī)的“U形”那樣平行。相反，叉頭114更類似于三角形。也就是說，叉頭端部和基部110的接合部分開的距離大于夾持端部116分開的距離。

現(xiàn)在參考圖3，示出了包括導(dǎo)爆索20的示例性射孔裝置段140。段140可以包括用于進(jìn)出(access)內(nèi)孔144的窗口142，導(dǎo)爆索20設(shè)置在所述內(nèi)孔中。段140具有縱向軸線146，導(dǎo)爆索20平行于所述縱向軸線。在各實(shí)施例中，可以使用夾具100來將引爆器102附接到導(dǎo)爆索20。應(yīng)當(dāng)注意，夾具100使導(dǎo)爆索20基本上平行于縱向軸線146定向，并且使引爆器102橫向于導(dǎo)爆索20定向。“基本上”意味著小于四十五度角偏移。

現(xiàn)在參考圖4，示出了可被用來將夾具100(圖1)和引爆器102(圖1)連接到導(dǎo)爆索20(圖1)的安裝工具160。安裝工具160包括手柄162和被偏壓到閉合位置的鉗164。當(dāng)需要時(shí)，可以使用柱塞組件166來使鉗的端部166張開。例如，柱塞組件166可以包括彈簧致動(dòng)的棘爪，其將鉗的端部164推開。參考圖5，示出了被捕獲在鉗的端部164之間的夾具100和引爆器102。在一些實(shí)施例中，鉗的端部164可以具有與夾具基部104互補(bǔ)的曲率或輪廓。

現(xiàn)在參考圖1、3和5，首先利用緊固元件115將夾具100固定到引爆器102。接下來，使安裝工具160張開，然后允許其圍繞夾具100閉合。在此之后，可以使用安裝工具160來將夾具100和引爆器102橫向插入通過窗口142。橫向意味著大致垂直于縱向軸線146的方向。一旦夾具100和引爆器102被定位在導(dǎo)爆索20旁邊，夾具100被按壓直到叉頭端部張開以允許導(dǎo)爆索20通過。使叉頭端部166張開所需的力可以在10-20磅的范圍內(nèi)。在此此后，叉頭端部166回彈到閉合位置，并且將導(dǎo)爆索20壓靠在引爆器102的面108上。在引爆器102固定到導(dǎo)爆索20之后，柱塞組件164(圖3)被壓下以打開鉗的端部164而釋放夾具100。現(xiàn)在，安裝工具160可以從射孔槍段140抽出。

在安裝工具160與夾具100斷開連接之前或之后，引爆器102可以電連接到用于激發(fā)引爆器102的布線。一旦內(nèi)部部件被組裝，可以使用帽或蓋(未示出)覆蓋并密封窗口144。在一些實(shí)施例中，段140的內(nèi)部可以是流體密封的和加壓的。在各實(shí)施例中，引爆器102僅連接到夾具100和用于激發(fā)引爆器102的布線(未示出)。也就是說，引爆器102“浮”在段140內(nèi)部，即，段140不具有定位成支撐或固定引爆器102的表面。

應(yīng)該考慮到，用于所述實(shí)施例的合適材料包括硬化彈簧鋼以及其它金屬的和非金屬的柔性材料。然而，本發(fā)明不限于任何特定材料。也就是說，可以使用具有足夠彈性并提供將導(dǎo)爆索20固定到引爆器102所需的彈簧力的任何材料。

現(xiàn)在參考圖6和7，分別示出了可以利用本公開的教導(dǎo)的射孔工具和射孔槍系統(tǒng)。

參考圖6，示出了常規(guī)的射孔工具或槍10。槍10包括同心地定位在載體管14中的裝彈帶或管12。聚能射孔彈16固定在裝彈管12內(nèi)。通常，裝彈管12在載體管14中定向，使得每個(gè)裝彈帶(未示出)上的聚能射孔彈16與形成于載體管14中的弱化部或凹陷部18對(duì)準(zhǔn)。導(dǎo)爆索20穿過射孔槍10中的孔22。射孔槍100進(jìn)一步包括接頭30，引爆器102(圖1)定位在所述接頭中，并且利用夾具100(圖1)連接到導(dǎo)爆索20(圖1)。一般來說，載體管14和接頭30可以是用作為各種部件的殼體的管狀或圓柱形外殼。雖然示出為分離的結(jié)構(gòu)，但是接頭30可以與載體管14成一體。射孔槍10在地表處被組裝并且經(jīng)由圖7中所示的系統(tǒng)輸送到井筒中。

在圖7中，示出了定位在感興趣的地下地層202上方的井構(gòu)造和/或產(chǎn)烴設(shè)施200。設(shè)施200可以包括已知的設(shè)備和結(jié)構(gòu)，例如地表208處的平臺(tái)206、井架210、井頭212(wellhead)和下套管或未下套管的管/管道214。工作管柱216從井架210懸掛在井筒205內(nèi)。工作管柱216可以包括鉆管、連續(xù)油管、電纜、鋼絲或任何其它已知的輸送裝置。工作管柱216可以包括遙測線或其它信號(hào)/功率傳輸媒介，其建立從地表到連接到工作管柱216的端部的井下工具204的單向或雙向遙測通信。在一種布置中，可以使用具有地表控制器(例如，電源)218的遙測系統(tǒng)來經(jīng)由工作管柱216中的電纜或信號(hào)傳輸線路220將電信號(hào)傳輸?shù)缴淇坠ぞ?0。

在射孔槍10被定位在井筒205中的期望目標(biāo)深度之后，可以經(jīng)由信號(hào)傳輸線路220發(fā)送控制信號(hào)以激發(fā)引爆器102。替代地，可以增加井筒205中的液壓壓力或者可以使用沖擊型下落工具來沖擊地撞擊引爆器102。一旦被激發(fā)，引爆器102發(fā)射引爆導(dǎo)爆索20的高階爆炸。在此之后，導(dǎo)爆索20引爆聚能射孔彈16。

為了說明和解釋的目的，前面描述針對(duì)的是本發(fā)明的特定實(shí)施例。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行許多修改和改變。所附權(quán)利要求是要被解釋為涵蓋所有這樣的修改和改變。