专利名称：射孔枪组件以及用于增加射孔深度的方法
技术领域：
本发明大体上涉及通过射孔而形成穿过地下含烃层的带套管井孔，具体涉及这样一种射孔枪组件，该射孔枪组件具有成形装药组(collections of shaped charges)，引爆该成形装药组以放出共同相互作用的射流从而增加射孔深度。
背景技术：
在不限制本发明范围的情况下，将作为示例参照用射孔枪组件对地下岩层进行射孔来描述本发明的背景。
在钻出穿过岩层的地下井孔的一部分后，通常将各段直径相对较大的金属管固定在一起，以形成定位在井孔内的套管柱。该套管柱提高了井孔的完整性，并提供用于从生产层段向地面开采流体的路径。传统上，用水泥将套管柱粘结在井孔内。为了将流体开采到套管柱内，必须使液压开口或射孔制成为穿过套管柱、水泥以及一小段距离而进入到岩层内。
通常，通过引爆布置在套管柱内且与岩层相邻定位的一系列成形装药来形成这些孔。具体地，将通过引爆线与引爆器相连的成形装药装入一个或多个装药载体中。接着将装药载体连接在工具管柱内，在管柱、钢缆(wireline)、平直管线(slick line)、电线、盘绕管或其它输送工具的端部将所述工具管柱放下至有套管的井孔内。一旦将装药载体正确地定位在井孔中，从而使得成形装药邻近待射孔的层段，就可对成形装药点火。引爆时，每一成形装药均产生呈射流形式的金属颗粒的高压流，该高压流穿透套管、水泥而进入岩层中。
射孔过程的目的是穿过套管形成开口，以在储层和井孔之间形成用于流体有效连通的路径。然而，已经发现，与射孔过程有关的多种因素都可显著影响井的生产率。例如，在打井的钻孔期间，钻探泥浆颗粒在井孔侧堆积成滤饼。尽管滤饼防止额外滤出的钻探泥浆进入储层内，然而该过滤会减少储层的产量。因此，有效的射孔不仅必须穿过套管和水泥，而且也必须穿过所述滤饼而进入原生岩石内来形成。
作为另一示例，在射孔过程期间井孔内的压力条件对射孔效率具有显著影响。具体地，可在过平衡或欠平衡压力状态下进行射孔。过平衡射孔涉及在套管内的流体静压力大于储层压力的状态下穿过套管形成开口。过平衡射孔具有允许井孔流体流进储层内的倾向。欠平衡射孔涉及在套管内的流体静压力小于储层压力的状态下穿过套管形成开口。欠平衡射孔具有允许储层流体流进井孔内的倾向。通常优选的是进行欠平衡射孔，因为储层流体注入井孔内有助于清洁射孔孔道，并增加射孔清洁的孔道的深度。
然而，已经发现，即使在欠平衡下进行射孔，由于产生射孔孔道的金属颗粒的射流高度集中，因而射孔孔道的有效直径较小。由于射孔孔道的直径较小，因此射孔孔道的容量也较小。此外，已经发现即使在欠平衡下进行射孔，与原生岩石相比，射孔孔道的表面的渗透性也会减小。此外，已经发现由于岩层的岩石结构，射孔孔道的深度相对较浅。
因此，已经出现对这样的射孔枪组件的需求，该射孔枪组件具有用于产生射流的成形装药，所述射流能够穿透套管、水泥、滤饼而进入储层的原生岩石中。还出现了对这样的射孔枪组件的需求，该射孔枪组件不限于在套管后方形成小容量的射孔孔道。此外，还出现了对这样的射孔枪组件的需求，该射孔枪组件不限于形成具有相比于原生岩石渗透性减小的表面的射孔孔道。另外，还出现了对这样的射孔枪组件的需求，该射孔枪组件不限于由于岩层的岩石结构而形成相对较浅的射孔孔道。
发明内容
这里公开的本发明包括一种射孔枪组件，该射孔枪组件具有成形装药，该成形装药产生能够穿透套管、水泥、滤饼而进入储层的原生岩石中的射流。此外，本发明的射孔枪组件不限于在套管后面形成小容量的射孔孔道。另外，本发明的射孔枪组件不限于形成具有相比于原生岩石渗透性减小的表面的射孔孔道。而且，本发明的射孔枪组件不限于由于岩层的岩石结构而形成相对较浅的射孔孔道。
本发明的射孔枪组件包括壳体；定位在所述壳体内的至少一个引爆器；与所述至少一个引爆器在操作上相关的至少一个引爆线；以及形成大致轴向定向的组的多个成形装药。所述成形装药在操作上与所述至少一个引爆线相关。在操作期间，引爆所述组中的所述成形装药的第一部分，从而形成至少两股相互作用以在岩层中形成弱化区域的射流。可以顺序或大致同时地引爆所述成形装药的第一部分的成形装药。在任一情况下，在预定延期后，引爆所述组中的所述成形装药的第二部分，从而形成至少一股穿透所述弱化区域的射流。由于成形装药的所述第二部分的射流穿过所述弱化区域，因此所述成形装药的所述第一部分的射流的相互作用能够增强所述成形装药的所述第二部分的射流的穿透性，从而形成深入岩层内的大容量的射孔孔腔和孔道。
在一个实施例中，所述成形装药的所述第一部分包括两个外成形装药，并且所述成形装药的所述第二部分包括定位在所述两个外成形装药之间的中间成形装药。此外，在所述中间成形装药与所述两个外成形装药中的每一个之间均定位有衰减挡板。在该实施例中，所述中间成形装药可以定向成基本上垂直于所述壳体的轴线，而所述两个外成形装药可以定向成朝向所述中间成形装药会聚。例如，所述两个外成形装药可以以介于约1度和约45度之间的角朝向所述中间成形装药会聚。
在另一实施例中，引爆所述组中的所述成形装药时形成的所述射流大致指向焦点。在该实施例中，由所述成形装药的所述第一部分形成的所述射流可以前进至未到达所述焦点的位置处，而由所述成形装药的所述第二部分形成的所述射流可以前进至超过所述焦点的位置处。可选地，由所述成形装药的所述第一部分形成的所述射流可以在所述焦点处相交，而由所述成形装药的所述第二部分形成的所述射流可以前进至超过所述焦点的位置处。
本发明的射孔枪组件可以包括多个成形装药组。在这种情况下，所述多个成形装药组中的每个成形装药组均可相对于相邻成形装药组周向变相。例如，相邻成形装药组可以以介于约15度和约180度之间的角周向变相。
在另一方面中，本发明包括一种方法，该方法包括将射孔枪组件定位在井孔套管内，该射孔枪组件包括成组的多个成形装药；引爆所述组中的所述成形装药的第一部分，以形成彼此相互作用的射流，从而在岩层中形成弱化区域；以及引爆所述组中的所述成形装药的第二部分，以形成至少一股穿透所述弱化区域的射流，从而在岩层中形成射孔。该方法可以在欠平衡压力状态下或者当不存在欠平衡压力状态时进行。该方法还可包括在引爆所述成形装药后进行处理操作。
在又一方面中，本发明包括一完井(completion)，该完井包括岩层、穿过所述岩层的井孔、以及布置在所述井孔内的套管，其中所述岩层具有这样形成在其中的射孔，即，引爆至少两个成形装药时形成相互作用的射流，该射流在所述岩层中形成弱化区域，之后引爆至少一个成形装药，从而形成穿透所述弱化区域的射流。
为了更彻底地理解本发明的特征和优点，现在将参照本发明的详细描述以及附图，其中不同附图中的相应附图标记表示相应部件，在附图中图1是操纵本发明的射孔枪组件的海上油气平台的示意图；图2是定位在井孔中的本发明的射孔枪组件的剖视图；图3是布置在定位于井孔中的本发明的射孔枪组件内的成形装药组在引爆前的剖视图；图4是在引爆本发明的成形装药组中的两个外成形装药时岩层的剖视图；图5是在引爆本发明的成形装药组后岩层的剖视图，示出了粉碎带；图6是在引爆本发明的成形装药组的中间成形装药时岩层的剖视图；图7是在引爆本发明的成形装药组后岩层的剖视图，示出了形成的射孔孔腔和孔道；图8是现有技术的射孔孔道的容量表示图；图9是本发明的射孔孔腔和孔道的容量表示图；图10是现有技术的射孔孔道在彻底清洁后的容量表示图；以及图11是本发明的射孔孔腔和孔道在彻底清洁后的容显表示图。
具体实施例方式
尽管以下详细论述了本发明的各种实施例的创造和使用，然而应当理解，本发明提供了多种可应用的发明概念，它们可以以多种具体内容体现。这里所论述的具体实施例仅仅是创造和使用本发明的示例性具体方式，并不限制本发明的范围。
首先，参照图1，示意性地示出了适于在根据海上油气平台操作的井孔中使用的射孔枪组件，该射孔枪组件整体上由附图标记10表示。半潜水平台12在位于海床16下方的沉积油气层14的上方居中。海底管道18从平台12的甲板20延伸至包括防喷器24的井头装置22。平台12具有用于使管柱升降的起重装置26和井架28。
井孔36延伸穿过包括岩层14在内的各种岩层。套管38用水泥40粘结在井孔36内。当期望在岩层14附近对套管38射孔时，通过输送工具44(例如，钢缆、电线、盘绕管、接合管等)将射孔枪组件42放下到套管38内。射孔枪组件42包括壳体46，该壳体包装有一个或多个引爆器以及相关的引爆线和多个成形装药。所述成形装药沿轴向及周向定向在壳体46中的凹坑(scallop)48之后，所述凹坑48是壳体46的厚度减小的区域。如图所示，凹坑48形成为具有三个轴向定向的凹坑的组，并且相邻凹坑组沿周向变相。可选地，壳体46可以包括一系列其中定位有端口塞的端口，而不是包括凹坑48。
一旦将射孔枪组件42定位在岩层14附近，就向所述一个或多个引爆器发送电触发信号或其它触发信号，所述引爆器起爆布置在射孔枪组件42内的成形装药。引爆时，每一成形装药均产生呈射流形式的高压金属颗粒流，该射流穿透套管38、水泥40而进入岩层14内。在本发明中，某些射流彼此相互作用，从而在岩层14中形成射孔孔腔和孔道，这些射孔孔腔和孔道是围绕井孔16的大而深的高渗透性区域，这显著提高了井的生产率。
尽管图1示出了竖井，但是本领域的技术人员应注意到本发明的射孔枪组件同样很好地适于在诸如偏斜井、倾斜井或横井的具有其它几何形状的井中使用。因此，诸如上、下、上方、下方、较上、较下等的方向术语的使用参照附图中所示的实施例。此外，尽管图1示出了海上操作，但是本领域的技术人员应注意到本发明的射孔枪组件同样很好地适于陆上操作。此外，尽管图1示出了单个射孔枪组件，但本发明的原理可应用于利用系列射孔枪组件的枪系统以及利用选择性点火技术(select fire technique)的枪系统。
现在参照图2，在图2中示出了定位在穿过岩层64的井孔62中的射孔枪组件60。套管66衬入井孔62并用水泥68固定在适当位置处。输送工具70在线缆头72处连接到射孔枪组件60上。接箍定位器(collarlocator)74定位在线缆头72下方，以辅助射孔枪组件60在井孔62中的定位。如以上指出的，在建井的钻探阶段，利用钻探泥浆抑制岩层压力。因此，钻探泥浆的流体静压力超过储层压力，致使部分钻探泥浆被滤出到岩层64内。作为该滤出过程的一部分，在井孔64的表面附近堆积成滤饼76，这有助于防止额外滤出，但会减少岩层64的生产率。
用诸如钻探流体(未示出)的流体填充射孔枪组件60和套管66之间的环状区域。在所示实施例中，射孔枪组件60包括诸如成形装药78的多个成形装药。每个成形装药均包括外壳以及衬套，所述外壳例如成形装药78的壳体80，所述衬套例如成形装药78的衬套82。在各个壳体和衬套之间设置有一定量的烈性炸药。所述成形装药通过支撑部件(未绘出)保持在装药载体壳体84内，该支撑部件使所述成形装药保持在本发明的独特方位中。
在壳体84内设有通过电线88连接至电源的引爆器86。由于本发明与引爆器无关，因此引爆器86可以是适于通过引爆线起爆的任何类型的引爆器，这样的引爆器是本领域中公知的或者以后发现的类型。引爆器86连接至诸如导火索的引爆线90。引爆线90可操作地连接至成形装药的起爆端，从而允许引爆线90通过例如限定在成形装药的壳体顶点处的开口起爆在成形装药内的烈性炸药。在所示实施例中，一旦操作引爆器86，爆炸就沿引爆线90蔓延，从而以基本上从射孔枪组件60的顶部至底部前进的定时序列顺序引爆成形装药。
在所示实施例中，射孔枪组件60包括多个成形装药组，示出了四个这样的组，即组92、94、96、98。各个组92、94、96、98均包括三个单独的成形装药，例如组96的成形装药100、102、104。各个组92、94、96、98中的成形装药相对于彼此轴向定位，从而使得各个组92、94、96、98中的成形装药大致指向壳体84的相同周向方向。因此，这里所用的术语轴向定向用于描述成形装药组中的成形装药的关系，其中相邻成形装药彼此大致轴向移位，并且大致指向相同周向方向。
在所示实施例中，各组92、94、96、98中的成形装药均定向成朝彼此会聚。例如，组94包括外成形装药100、中间成形装药102以及外成形装药104。中间成形装药102定向成基本垂直于壳体84的轴线。外成形装药100、104定向成朝中间成形装药102会聚。在一个优选定向中，在各组92、94、96、98中相邻成形装药之间的会聚角介于约5度和约10度之间。另一优选定向包括约1度和约45度之间的会聚角。应注意，针对用于对特定井孔进行射孔的特定射孔枪组件的期望会聚角取决于包括成形装药的尺寸、射孔枪组件和井孔套管的直径、在岩层内的期望穿透深度等在内的各种因素。
在所示实施例中，相邻组中的成形装药相对于彼此周向变相。具体地，组92中的成形装药从组94中的成形装药周向变相90度。同样，组94中的成形装药从组96中的成形装药周向变相90度，组96中的成形装药从组98中的成形装药周向变相90度，而组98中的成形装药从下一个相邻组(未示出)中的成形装置周向变相90度，该下一组中的成形装药与组92中的成形装药周向对齐。重要的是，当使用本发明的射孔枪组件时，可期望其它周向变相增量，这样的其它周向变相增量在本发明的范围内。具体地，在约15度和约180度之间的周向变相增量都适于在本发明中使用。
定位在各组92、94、96、98中的相邻成形装药之间的是衰减挡板，例如成形装药100、102之间的衰减挡板106以及成形装药102、104之间的衰减挡板108。所述衰减挡板用于在各组92、94、96、98中的两个外成形装药以优选点火顺序点火后点火各组92、94、96、98中的中间成形装药时，防止所述两个外成形装药的碎片妨碍所述中间成形装药的射流形成。在所示实施例中，各组92、94、96、98的点火顺序为上成形装药、下成形装药、接着是中间成形装药。
例如，当沿着引爆线90向下进行引爆并且引爆到达组96时，成形装药100首先起爆，随后成形装药104起爆。然后，沿着引爆线90进一步向下朝向组98进行引爆，并进入引爆线90的反馈分支(feedback leg)109。反馈分支109可操作地连接至成形装药102，从而使得成形装药102在成形装药104之后起爆。可以基于反馈分支109的长度确定成形装药104和成形装药102的起爆之间的延迟量。当成形装药102在成形装药100、104之后起爆时，衰减挡板106、108防止成形装药100、104的碎片妨碍成形装药102的射流形成。本领域的技术人员应当注意，在不脱离本发明原理的情况下可以可选地使用其它的点火顺序。作为一个替换例，各组92、94、96、98中的两个外成形装药可以同时点火，随后起爆中间成形装药。这种顺序可以例如利用多个引爆器、多个引爆线、电子定时装置等实现。作为另一替换例，可以使用基本颠倒的序列。
尽管图2示出了所有成形装药都具有相同尺寸，然而本领域的技术人员应当理解，可期望在一组中具有不同尺寸的成形装药，该组例如具有大于或小于中间成形装药的外成形装药。此外，尽管图2示出了各组中相邻成形装药之间的衰减挡板，然而如果需要，还可以在相邻组中的成形装药之间使用衰减挡板。
接下来参照图3，在图3中示出了定位在穿过岩层114的井孔112中的射孔枪组件110的一部分。套管116衬在井孔112中并通过水泥118固定在适当位置处。井孔112包括在该井孔112的表面附近的滤饼120。所示的射孔枪组件110的所述部分包括基本上轴向定向的成形装药122、124、126的组。在所示实施例中，成形装药122、124、126定向成朝着彼此会聚。具体地，中间成形装药124定向成基本垂直于射孔枪组件110的轴线，而外成形装药122、126定向成朝着中间成形装药124会聚。更具体地，成形装药122、124、126均定向成分别如虚线130、132、134所示朝着岩层114中的焦点128。一根或多根引爆线136可操作地连接到成形装药122、124、126上，从而使得成形装药122、126基本上同时点火，随后成形装药124点火。为了在成形装药122、126点火期间保护成形装药124，在成形装药122、124之间以及成形装药124、126之间分别定位有衰减挡板138、140。
如在图4中最佳可见，当引爆成形装药122、126时，成形装药122放出射流141，成形装药126放出射流142，两股射流都指向焦点128。在所示实施例中，射流141、142不到达焦点128从而不相交。尽管如此，如在图5中最佳可见，射流141、142在岩层114内共同相互作用。具体地，射流141、142在岩层114中不仅分别形成射孔孔道144、146，而且形成了由虚线148表示的弱化区域或粉碎带。射流141、142的相互作用基本上使粉碎带148中的岩石结构成碎块、粉碎、或者使其断裂或成碎片。因此，如在图6中最佳可见，当在预定延迟期后引爆成形装药124时，成形装药124放出指向焦点128的射流150。在所示实施例中，射流150穿透粉碎带148，并且由于与原生岩石相比，对粉碎带140中产生的射流150的蔓延阻力减小，因此该射流150前进超过焦点128。
如在图7中最佳可见，由于形成粉碎带148的射流141、142的相互作用以及因之增强的射流150的穿透性，因此在套管116后面的岩层114中形成了射孔孔腔152，该射孔孔腔152具有从其向外延伸的射孔孔道154，并具有显著大于传统射孔孔道的深度和容量。利用本发明形成诸如射孔孔腔152和射孔孔道154的组合射孔孔腔和射孔孔道，可形成伸入岩层中的大容量区域，该区域具有高渗透性，岩层流体被抽入该区域内，与仅具有传统射孔孔道的井相比，这提高了井的生产率。此外，由于射孔孔腔152和射孔孔道154不像传统射孔孔道那样易于被碎料或岩石结构堵塞，因此通过使用本发明减少了对欠平衡射孔的需要。然而，如下所述，在欠平衡压力状态下操作本发明有助于清洁射孔孔腔152和射孔孔道154，从而进一步提高射孔孔腔152和射孔孔道154的容量和净深。
尽管图3至图7示出了定向成朝着岩层中的焦点会聚的大致轴向定向的三个成形装药的一组，其中两个外成形装药形成相互作用但不到达所述焦点且不相交的射流，然而本发明并不限于这样的构造。例如，在一组成形装药中的两个外成形装药可以可选地形成这样的射流，所述射流穿透套管、水泥、滤饼而进入岩层中并超过所述焦点，从而使得所述射流基本上在所述焦点处相交。在这种情况下，所述射流的相互作用也基本上使套管后方的岩石结构成碎块、粉碎、或使其断裂或成碎片，从而使得可通过在中间成形装药点火时形成的射流获得增强的穿透性，由此形成如上参照图7描述的射孔孔腔和射孔孔道。
本领域的技术人员应当理解，尽管先前的附图绘制成一组成形装药中的各个成形装药均朝向焦点定向，然而该构造不是本发明所要求的。例如，一组成形装药中的某些成形装药可指向岩层中的一个位置，而同一组中的其它成形装药可指向该岩层中的另一位置。作为另一示例，在轴向定向的成形装药组中，相邻成形装药之间可以存在一些周向偏移或变相。在这些构造的任一构造中，从所述组中的某些成形装药产生的射流能够相互作用，从而使得由顺序点火的成形装药形成的射流穿过粉碎带，从而提高穿透深度，并形成本发明的射孔孔腔和射孔孔道。
利用本发明的射孔枪组件使得能够在套管后面形成在岩层中具有深穿透性的大容量射孔孔腔和射孔孔道，这与形成小容量的浅射孔孔道的传统射孔系统相比，提高了井的生产率。尽管如此，在形成本发明的射孔孔腔和射孔孔道之后，可能期望使生产层段增产或对生产层段进行处理。可以进行诸如砾石充填、压裂充填、压裂增产、酸处理等的处理过程。事实上，本发明的射孔孔腔和射孔孔道使得在砾石充填和压裂充填泥浆中所用的沙子、砾石、支撑剂(proppant)等填充射孔孔腔和射孔孔道时的防砂(sand control)得以改进，从而防止岩层细粒侵入井孔中。此外，本发明的射孔孔腔和射孔孔道有助于在压裂充填和压裂增产操作期间有助于促进断裂蔓延深入岩层中。
在传统射孔系统和本发明的射孔枪组件的对比试验中，传统射孔孔道与本发明的射孔孔腔和射孔孔道之间显示出显著的穿透容量和穿透深度差异。试验这样进行利用3-3/8英寸Millennium 25克HMX成形装药，将其点火，使其穿过0.5英寸的4140钢板、0.75英寸的水泥而进入封闭的(confined)60mD的贝雷砂岩靶中。
表1
表1表明，使用一组三个成形装药形成深度和容量都显著大于传统射孔孔道的射孔孔腔和射孔孔道，所述三个成形装药定向成朝向彼此会聚，并且顺序点火，从而使得两个外成形装药形成共同相互作用的射流，以形成粉碎带，中间成形装药的射流被点火而穿过该粉碎带。具体地，由传统单个装药在靶中形成的进入孔的直径为0.35英寸，而由三个装药的组形成的进入孔高2.25英寸、宽0.5英寸。对于传统单个装药来说在靶中穿透深度为13.22英寸，而对于三个装药的组来说为13.51英寸，并且对于传统单个装药来说净深为10.12英寸，而对于三个装药的组来说为11.15英寸。
对于传统单个装药来说孔容量仅为0.6立方英寸，而对于三个装药的组来说孔容量为6.43立方英寸。图8示出了由传统单个装药形成的0.6立方英寸的射孔孔道的容量表示图，由附图标记200表示。图9示出了由三个装药的组形成的6.43立方英寸的射孔孔腔和射孔孔道的容量表示图，由附图标记202表示。如本领域的技术人员应当理解的那样，射孔孔腔和射孔孔道202的容量是射孔孔道200的容量的十倍多，而射孔孔腔和射孔孔道202的净深比射孔孔道200的净深大百分之十。
图10示出了为彻底清理图8的射孔孔道200而由传统单个装药在模拟欠平衡状态下形成的3.80立方英寸的射孔孔道的容量表示图，由附图标记204表示。同样，图11示出了为彻底清理图9的射孔孔腔和射孔孔道202而由三个装药的组在模拟欠平衡状态下形成的11.63立方英寸的射孔孔腔和射孔孔道的容量表示图，由附图标记208表示。清理后，射孔孔腔208的容量是射孔孔道204的容量的三倍多。
如以上所述，重要的是，即使在彻底清理后，传统的射孔孔道在表面附近具有与原始岩石的渗透性相比渗透性减小的表层或区域。所述表层围绕整个射孔孔道，从而降低了井的生产率。在图10中，射孔孔道204的受影响表面表示为附图标记206。与传统的射孔孔道不同，本发明的射孔孔腔和射孔孔道没有被渗透性减小的表层围绕。而是，利用本发明形成的射孔孔腔和射孔孔道的射孔孔腔部分仅在它们的最上区域和最下区域(在图11中由附图标记210、212表示)具有渗透性减小的表层。所述射孔孔腔部分的侧部(在图11中由附图标记214表示)部分由于张力波使岩石剥落而不具有所述渗透性减小的表层。所述张力波由在射孔孔腔部分形成期间形成的在孔道之间的压缩波的相互作用而产生。该改进的渗透性进一步提高了具有利用本发明的射孔枪组件形成的射孔孔腔和孔道的井的生产率。
尽管参照示例性实施例描述了本发明，然而本说明书不意图以限制意义来解释。参照本说明书，所述示例性实施例的各种修改和组合以及本发明的其它实施例对本领域的技术人员来说都是显而易见的。因此，意图使所附权利要求包含任何这样的修改或实施例。
权利要求
1.一种射孔枪组件，该射孔枪组件包括壳体；至少一个位于所述壳体内的引爆器；至少一个与所述至少一个引爆器可操作地相关联的引爆线；以及形成大致轴向定向的组的多个成形装药，所述成形装药与所述至少一个引爆线可操作地相关联，其中引爆所述组中的所述成形装药的第一部分，从而形成至少两股相互作用以在岩层中形成弱化区域的射流，并且其中引爆所述组中的所述成形装药的第二部分，从而形成至少一股穿透所述弱化区域的射流，由此在所述岩层中形成射孔。
2.根据权利要求1所述的射孔枪组件，其特征在于，所述成形装药的所述第一部分还包括两个外成形装药，并且所述成形装药的所述第二部分还包括位于所述两个外成形装药之间的中间成形装药。
3.根据权利要求2所述的射孔枪组件，其特征在于，该射孔枪组件还包括位于所述中间成形装药和所述两个外成形装药中的每一个之间的衰减挡板。
4.根据权利要求2所述的射孔枪组件，其特征在于，所述两个外成形装药以介于约1度和约45度之间的角朝着所述中间成形装药会聚。
5.根据权利要求2所述的射孔枪组件，其特征在于，所述中间成形装药定向成基本上垂直于所述壳体的轴线，而所述两个外成形装药定向成朝着所述中间成形装药会聚。
6.根据权利要求1所述的射孔枪组件，其特征在于，所述成形装药的所述第一部分的所述成形装药基本上被同时引爆。
7.根据权利要求1所述的射孔枪组件，其特征在于，所述成形装药的所述第一部分的所述成形装药被顺序引爆。
8.根据权利要求1所述的射孔枪组件，其特征在于，引爆所述组中的所述成形装药时形成的所述射流基本上指向焦点。
9.根据权利要求8所述的射孔枪组件，其特征在于，由所述成形装药的所述第一部分形成的所述射流前进到尚未到达所述焦点的位置处，而由所述成形装药的所述第二部分形成的所述至少一股射流前进到超过所述焦点的位置处。
10.根据权利要求8所述的射孔枪组件，其特征在于，由所述成形装药的所述第一部分形成的所述射流在所述焦点处相交，而由所述成形装药的所述第二部分形成的所述至少一股射流前进到超过所述焦点的位置处。
11.根据权利要求1所述的射孔枪组件，其特征在于，该射孔枪组件还包括多个成形装药组。
12.根据权利要求11所述的射孔枪组件，其特征在于，所述多个成形装药组中的每个成形装药组均相对于相邻成形装药组周向变相。
13.根据权利要求12所述的射孔枪组件，其特征在于，所述相邻成形装药组以介于约15度和约180度之间的角周向变相。
14.根据权利要求1所述的射孔枪组件，其特征在于，所述射孔还包括射孔孔腔和射孔孔道。
15.一种射孔枪组件，该射孔枪组件包括壳体；至少一个位于所述壳体内的引爆器；至少一个与所述至少一个引爆器可操作地相关联的引爆线；以及成组的多个成形装药，所述成形装药与所述至少一个引爆线可操作地相关联，所述组包括朝着中间成形装药会聚的两个外成形装药，其中在引爆所述中间成形装药之前引爆所述两个外成形装药，从而使得由所述两个外成形装药形成的射流相互作用以在岩层中形成弱化区域，并使得由所述中间成形装药形成的射流穿透所述弱化区域，由此在所述岩层中形成射孔。
16.根据权利要求15所述的射孔枪组件，其特征在于，该射孔枪组件还包括位于所述中间成形装药和所述两个外成形装药中的每一个之间的衰减挡板。
17.根据权利要求15所述的射孔枪组件，其特征在于，所述两个外成形装药以介于约1度和约45度之间的角朝着所述中间成形装药会聚。
18.根据权利要求15所述的射孔枪组件，其特征在于，所述中间成形装药定向成基本上垂直于所述壳体的轴线，而所述两个外成形装药定向成朝着所述中间成形装药会聚。
19.根据权利要求15所述的射孔枪组件，其特征在于，所述两个外成形装药基本上被同时引爆。
20.根据权利要求15所述的射孔枪组件，其特征在于，所述两个外成形装药被顺序引爆。
21.根据权利要求15所述的射孔枪组件，其特征在于，引爆所述组中的所述成形装药时形成的所述射流基本上指向焦点。
22.根据权利要求21所述的射孔枪组件，其特征在于，由所述两个外成形装药形成的所述射流前进到尚未到达所述焦点的位置处，而由所述中间成形装药形成的所述射流前进到超过所述焦点的位置处。
23.根据权利要求21所述的射孔枪组件，其特征在于，由所述两个外成形装药形成的所述射流在所述焦点处相交，而由所述中间成形装药形成的所述射流前进到超过所述焦点的位置处。
24.根据权利要求15所述的射孔枪组件，其特征在于，该射孔枪组件还包括多个成形装药组。
25.根据权利要求24所述的射孔枪组件，其特征在于，所述多个成形装药组中的每个成形装药组均相对于相邻成形装药组周向变相。
26.根据权利要求25所述的射孔枪组件，其特征在于，所述相邻成形装药组以介于约15度和约180度之间的角周向变相。
27.根据权利要求15所述的射孔枪组件，其特征在于，所述射孔还包括射孔孔腔和射孔孔道。
28.一种射孔枪组件，所述射孔枪组件包括壳体；至少一个位于所述壳体内的引爆器；至少一个与所述至少一个引爆器可操作地相关联的引爆线；以及基本上轴向定向的成形装药的多个组，所述成形装药与所述至少一个引爆线可操作地相关联，所述多个成形装药组中的每个成形装药组均相对于相邻成形装药组周向变相，其中引爆每一组中的所述成形装药的第一部分，从而形成至少两股相互作用以在岩层中形成弱化区域的射流，并且其中引爆每一组中的所述成形装药的第二部分，从而形成至少一股穿透所述弱化区域的射流，由此在所述岩层中形成射孔。
29.根据权利要求28所述的射孔枪组件，其特征在于，成形装药的每个第一部分还包括两个外成形装药，并且成形装药的每个第二部分还包括位于所述两个外成形装药之间的中间成形装药。
30.根据权利要求29所述的射孔枪组件，其特征在于，该射孔枪组件还包括位于每一组中的所述中间成形装药和所述两个外成形装药中的每一个之间的衰减挡板。
31.根据权利要求29所述的射孔枪组件，其特征在于，在每一组中，所述两个外成形装药以介于约1度和约45度之间的角朝着所述中间成形装药会聚。
32.根据权利要求29所述的射孔枪组件，其特征在于，在每一组中，所述中间成形装药定向成基本上垂直于所述壳体的轴线，而所述两个外成形装药定向成朝着所述中间成形装药会聚。
33.根据权利要求28所述的射孔枪组件，其特征在于，每一组中的所述成形装药的所述第一部分的所述成形装药基本上被同时引爆。
34.根据权利要求28所述的射孔枪组件，其特征在于，每一组中的所述成形装药的所述第一部分的所述成形装药被顺序引爆。
35.根据权利要求28所述的射孔枪组件，其特征在于，引爆每一组中的所述成形装药时形成的射流基本上指向焦点。
36.根据权利要求35所述的射孔枪组件，其特征在于，在每一组中，由所述成形装药的所述第一部分形成的所述射流前进到尚未到达所述焦点的位置处，而由所述成形装药的所述第二部分形成的所述至少一股射流前进到超过所述焦点的位置处。
37.根据权利要求35所述的射孔枪组件，其特征在于，在每一组中，由所述成形装药的所述第一部分形成的所述射流在所述焦点处相交，而由所述成形装药的所述第二部分形成的所述至少一股射流前进到超过所述焦点的位置处。
38.根据权利要求28所述的射孔枪组件，其特征在于，所述相邻的成形装药组以介于约15度和约180度之间的角周向变相。
39.根据权利要求28所述的射孔枪组件，其特征在于，所述射孔还包括射孔孔腔和射孔孔道。
40.一种用于在井孔套管后面的岩层中形成射孔的方法，该方法包括以下步骤使射孔枪组件定位在所述井孔套管内，该射孔枪组件包括多个成组的成形装药；引爆所述组中的所述成形装药的第一部分，以形成彼此相互作用从而在所述岩层中形成弱化区域的射流；以及引爆所述组中的所述成形装药的第二部分，以形成至少一股穿透所述弱化区域的射流，从而在该岩层中形成射孔。
41.根据权利要求40所述的方法，其特征在于，该方法还包括使通过引爆所述组中的所述成形装药而形成的所述射流指向焦点的步骤。
42.根据权利要求41所述的方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤使通过引爆所述组中的所述成形装药的所述第一部分而形成的所述射流前进到尚未到达所述焦点的位置处；以及使通过引爆所述组中的所述成形装药的所述第二部分而形成的所述至少一股射流前进到超过所述焦点的位置处。
43.根据权利要求41所述的方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤使通过引爆所述组中的所述成形装药的所述第一部分而形成的所述射流在所述焦点处相交；以及使通过引爆所述组中的所述成形装药的所述第二部分而形成的所述至少一股射流前进到超过所述焦点的位置处。
44.根据权利要求40所述的方法，其特征在于，该方法还包括使所述组中的相邻成形装药定向成朝着彼此会聚的步骤。
45.根据权利要求40所述的方法，其特征在于，该方法还包括使所述组中的相邻成形装药定向成以介于约1度和约45度之间的角朝着彼此会聚的步骤。
46.根据权利要求40所述的方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤使所述组的中间成形装药定向成基本上垂直于所述射孔枪组件的轴线；以及使所述组的两个外成形装药定向成朝着所述中间成形装药会聚。
47.根据权利要求40所述的方法，其特征在于，引爆所述组中的所述成形装药的第一部分的所述步骤还包括顺序引爆所述组中的所述成形装药的第一部分中的所述成形装药的步骤。
48.根据权利要求40所述的方法，其特征在于，引爆所述组中的所述成形装药的第一部分的所述步骤还包括基本上同时引爆所述组中的所述第一部分成形装药中的所述成形装药的步骤。
49.根据权利要求40所述的方法，其特征在于，该方法还包括使衰减挡板定位在所述成形装药的所述第一部分的所述成形装药和所述成形装药的所述第二部分的所述成形装药之间的步骤。
50.根据权利要求40所述的方法，其特征在于，该方法还包括在引爆所述成形装药的所述步骤后进行处理操作的步骤。
51.根据权利要求40所述的方法，其特征在于，该方法还包括执行在欠平衡压力状态下引爆所述成形装药的步骤。
52.根据权利要求40所述的方法，其特征在于，该方法还包括执行在不存在欠平衡压力状态时引爆所述成形装药的步骤。
53.一种完井，该完井包括地下岩层；穿过所述岩层的井孔；以及布置在所述井孔内的套管，其中所述岩层具有这样在其中形成的射孔，即，引爆至少两个成形装药时形成的射流相互作用，从而在所述岩层中形成弱化区域，之后引爆至少一个成形装药，从而形成穿透所述弱化区域的射流。
全文摘要
本发明提供了一种射孔枪组件以及用于增加射孔深度的方法。所述射孔枪组件(110)用于在岩层(114)和带套管井孔(116)之间形成流体连通路径，该射孔枪组件包括壳体、引爆器和引爆线(136)。该射孔枪组件(110)包括一个或多个基本上轴向定向的成形装药(122，124，126)的组，每一成形装药均与引爆线(136)可操作地相关联。引爆至少两个成形装药(122，126)时形成的射流(141，142)相互作用，从而在岩层(114)中形成弱化区域(148)，之后引爆至少一个成形装药(124)，从而形成穿透弱化区域(148)的射流(150)，由此在岩层(114)中形成射孔(152，154)。
文档编号E21B43/117GK1957157SQ200580012952
公开日2007年5月2日 申请日期2005年2月25日 优先权日2004年3月4日
发明者邓肯·A·麦克尼文, 麦克尔·C·罗格斯, 詹姆斯·K·巴克 申请人:德尔芬技术有限公司, 威尔弹道有限公司, 哈里波顿能源服务公司