射孔枪系统和方法技术方案

一种射孔枪系统，其具有利用适配件耦接到一起的至少两个枪段。每个枪段是可调节的以相对于彼此偏移，并且每个枪段还相对于井筒套管的内径偏离中心。每个枪段能够连续地移动到井筒套管中的区间，以产生射孔使得套管开口百分比对于基本的流体流动而言是大的。枪段的对齐和直径被选择为占据套管的整个内径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】射孔枪系统和方法相关申请的交叉引用本非临时申请要求于2017年2月2日提交的名称为“射孔枪系统和方法”的美国临时专利申请62/453,932的优先权，依赖于该临时专利申请并且在该临时专利申请的申请日的12个月内提交，该临时专利申请的全部
技术实现思路
在此通过引用并入本申请。
本公开总体涉及用于石油和天然气工业中以对井筒套管和地下含烃地层进行爆破地射孔的射孔枪，更具体地涉及用于使井筒套管中的区间中的套管去除百分比最大化的改进的枪系统和方法。
技术介绍
在套管井筒作业中，通常使用两个或更多个同心套管，其直径随着井孔深度的增加而减小。射孔枪可以用于生产期间以及在停产后的弃井期间。生产需要在同心套管的最内套管中射孔，该套管具有最小直径并且位于井筒相对于其他套管的最大深度处(井下)。弃井需要在通常具有较大直径并且相对于在生产期间进行的射孔位于较浅的深度处(井口)的套管中射孔。例如，在套管井筒完井过程期间，枪串组件位于井筒套管中的隔离区域。枪串组件包括利用诸如螺纹串联子接头(threadedtandemsubs)的连接件彼此耦接的多个射孔枪。射孔枪然后发射，产生通过套管和水泥并进入目标岩石的孔。这些射孔然后允许岩石地层中的石油和天然气与井筒之间进行流体连通。在石油和/或天然气井的完井期间，通常会用炸药对含烃地层进行射孔，以允许烃流入井筒。这些炸药被装载在射孔枪中，并且通常是“成形装药”，其在引爆时产生在选定方向上推进的由爆炸形成的穿透射流。当射孔枪系统中的装药被引爆并且井筒被射孔时，在井筒套管中产生入口孔并且爆炸产生射入含烃地层的射流。入口孔的直径取决于几个因素，包括但不限于成形装药中衬管的性质、爆炸类型、套管的厚度和材料、套管中的水隙、射孔枪的中心化、一组中装药的数量以及一个阶段中的组数。这里使用的术语“水隙”是射孔枪的外径与套管内径之间的间隙。射孔也发生在生产停止后井筒准备废弃时。例如，在弃井作业期间，通常称为“封堵和废弃”，需要射孔来打开套管的一部分，以便沉积密封剂，例如水泥。这是为了防止在井下套管中产生的流体向可能污染地下水的表面迁移。适当的射孔在套管的期望部分中产生多个尽可能大的开口。为了实现这个目的，可以用枪系统在选定的区间上射孔，然后移除枪系统。期望有一种改进的枪系统，其能够在套管中实现具有时间和成本效益的适当的开口。
技术实现思路
根据示例性实施例，提供了枪段耦接到一起的射孔枪系统。枪段相对于彼此可调节并且可以相对于相邻段偏移。而且，每个枪段配置为可连续移动到井筒中的预定位置，使得每个枪段可以对相同的区间进行射孔。另外，每个枪段可以耦接到一起，使得每个枪段的轴向中心线是相对于直接相邻枪段的轴向中心线可机械调节的。根据另一方面，提供了射孔方法的示例性实施例，其包括以下步骤：(1)将具有至少两个枪段的枪系统部署到井筒套管中；(2)将至少两个枪段的第一枪段布置在井筒套管中的预定位置处；(3)利用第一枪段在预定位置处射孔；(4)将射孔枪系统中的下一枪段移动到井筒套管中的预定位置；(5)利用下一枪段在预定位置处射孔；以及(6)重复步骤(4)和(5)，直到所有枪段在预定位置处射孔为止。上述内容是本专利技术的示例性实施例和特征的一些方面的简要概述。其它实施例和特征在下面详细描述，和/或将在与附图结合考虑时从本公开的以下详细描述中变得显而易见。附图说明在所附权利要求中阐述本专利技术的新颖特征。附图是示意性的，并且示出了示例性实施例的方面。这些图不旨在按比例绘制。在附图中，各图中所示的每个相同或基本相似的部件用单个附图标记或符号表示。为了清楚起见，并非每个部件在每个图中都标注。并非本专利技术的每个实施例的每个部件都被示出，有些部件不需要被示出来使本领域普通技术人员理解本专利技术。图1是根据示例性实施例的两段式枪系统的立体图。图2是根据示例性实施例的两段式枪系统的端视图。图3是根据示例性实施例的三段式枪系统的立体图。图4是根据示例性实施例的三段式枪系统的端视图。图5是利用现有技术中典型枪系统的射孔方法的流程图。图6是根据本专利技术的示例性枪系统的射孔方法的流程图。具体实施方式作为一个初步的问题，这里所用的术语“自由流动面积”是通过射孔在套管中产生的孔的总面积。这里所用的“套管去除百分比”是在期望区间内自由流动的面积与沿着期望区间的套管总内表面面积之比。例如，在弃井作业中，通常期望的套管去除百分比是2.5％或更大。在下井筒的一次行程中允许这种适当的套管去除百分比是期望的，因为其减少了在进行一次以上的行程来射孔时通常需要的成本和时间。此外，实现更高的套管去除百分比允许稳健的井筒封堵和废弃，以防止流体从封堵部下方的套管泄露。为了便于讨论和描述射孔枪系统的各实施例，可以使用描述惯例来描述形成射孔枪系统的特征的相对位置以及相对方向。例如，术语“井下”和“井口”将被用来描述相对于井筒中的参考点的位置(垂直位移)。例如，生产通常从预定深度(在该示例中为“参考点”)向井下进行，以产生封堵，并且封堵深度从生产深度向井口产生。例如，第一封堵部从另一更靠近井口的封堵部向井下产生以确保对流体迁移的进一步封堵。例如，术语“近侧”和“远侧”描述了相对于枪段的套管上内部周向位置。术语“近侧”是指最接近射孔枪系统的套管侧，术语“远侧”是指离射孔枪最远的套管侧。例如，与射孔枪的外径到套管近侧的水隙相比，射孔枪的外径到套管远侧的水隙更大。套管远侧和近侧之间的孔尺寸差异的可能原因是由于深射孔形成射流以及典型射孔枪中的大孔径装药不是恒定的，并且当枪偏离中心(即不位于套管柱的中心)时，射流的尖端部可能在套管的水隙中被消耗。在场地上的操作者通常不会将枪对准(即，操纵到套管柱的中心)。因此，在更接近枪系统的套管一侧上的入口孔的直径可以比套管另一侧上的入口孔的直径大很多。例如，在典型的英寸的套管中，可用的最大的枪的外径为7英寸。一旦枪被部署，所产生的孔的直径可以从0.25英寸到1.5英寸变化，这取决于枪与外壳的接近程度。此外，在一次进入之后，总的套管去除百分比可能是不足的。实现更大程度的套管去除的一种可能的方式是使用更大的枪，其外径近似于套管内径并且因此减小水隙。大直径的枪具有几个设计约束，例如，其可能具有增加的壁厚以承受额外的压力。这样的约束可能会导致更高的成本，增加成本/投资以及减少收益。另一种方法是通过以下来实现两轮或两轮以上的行程：将第一枪向下移动到预定深度射孔并且移除第一枪，然后再将第二枪向下移动并且射击相同的区间。例如，图5在使用典型枪系统的射孔方法的简化流程图中描述了现有技术。该方法包括以下步骤：(1)将枪系统部署到井筒套管中501；(2)将射孔枪系统布置在井筒套管中的预定位置处502；(3)利用枪系统在预定位置处射孔503；(4)移除枪系统，用新的枪系统来替换504；和(5)重复步骤(1)到(4)，直到在预定区间处实现适当的套管去除百分比505。每次额外行程的预期改进是不确定的，因为一些新的射孔可能以不可预知的方式与先前的射孔重叠。此外，当随后的枪系统沿套管向下移动时，也可能在已经有小孔的套管一侧上产生孔，并且在已经有大孔的套管一侧产生较大的孔。这对于提高套管去除百分比来说是不理想的。在多次行程中移动射孔枪也是昂贵且费时的，因为每次来回行程通常花费额外的时间(几天本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种射孔枪系统，包括：耦接到一起的至少两个枪段，所述至少两个枪段中的一个配置为相对于所述至少两个枪段中的另一个成角度地偏移；其中在使用期间，当部署在井筒套管中时，所述至少两个枪段中的每个配置为能够连续地移动到预定位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.02 US 62/453,9321.一种射孔枪系统，包括：耦接到一起的至少两个枪段，所述至少两个枪段中的一个配置为相对于所述至少两个枪段中的另一个成角度地偏移；其中在使用期间，当部署在井筒套管中时，所述至少两个枪段中的每个配置为能够连续地移动到预定位置。2.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段中的每个配置为相对于相邻枪段成角度地偏移。3.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段耦接到一起，使得每个枪段的轴向中心线相对于相邻枪段的轴向中心线能机械调节。4.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段中的每个靠近井筒套管内表面的不同圆弧段布置。5.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段中的每个配置为对井筒套管内表面的不同圆弧段进行射孔。6.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段中的每个配置为产生与由所述至少两个枪段中的另一个造成的射孔不重叠的新射孔。7.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段中的每个配置为产生与由所述至少两个枪段中的另一个造成的至少一个射孔重叠的新射孔。8.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述射孔枪系统的横截面具有近似于所述井筒套管的内径的外径。9.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段利用适配件连接在一起，所述适配件配置为防止所述枪段相对于彼此转动或分离。10.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段相对于所述井筒套管偏离中心。11.如权利要求10所述的射孔枪系统，还包括间隔件，其附接到所述至少两个枪段中的一个或更多个，使得所述至少两个枪段中的每个相对于所述井筒套管偏离中心。12.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述射孔枪系统利用管道输送的射孔来部署。13.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述射孔枪系统利用连续管道来部署。14.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段中的每个中的单独的枪的数量为2到20。15.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述射孔枪系统中的枪段的数量为2到3。16.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述预定位置跨越20英尺到600英尺的射孔区间。17.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段中的每个的外径和井筒套管内表面之间的水隙为0.1英寸到15英寸。18.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·T·哈德斯蒂，杨文波，丹尼斯·E·勒斯勒尔，
申请(专利权)人：地球动力学公司，
类型：发明
国别省市：美国,US