模块化射孔工具制造技术

本文描述了一种用于井筒中的射孔工具。所述射孔工具包括壳体；多个框架，所述多个框架装配在所述壳体内部，每个框架具有带有中心轴线的圆柱形形状和多个衬套，每个衬套具有垂直于所述中心轴线的轴线，其中每个框架的所述衬套的所述轴线设置在垂直于所述中心轴线的平面中，并且所述框架能够轴向堆叠；电导体，所述电导体沿每个框架的中心通道设置；多个聚能射孔弹，所述多个聚能射孔弹固定在所述框架的所述衬套中；隔板构件，所述隔板构件设置在所述壳体中并且与所述壳体形成密封；以及起爆器模块，所述起爆器模块设置在所述壳体中，其中所述隔板构件位于所述起爆器模块与所述多个框架之间。架之间。架之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】模块化射孔工具
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年5月16日提交的美国临时专利申请序列号62/848,856和于2020年4月16日提交的美国临时专利申请序列号63/011,082的权益，这些文献的内容以引用方式并入本文。


[0003]本专利技术的实施方案整体涉及油气回收中的井射孔。具体地，本文描述了模块化射孔工具的实施方案。

技术介绍

[0004]油井是钻入地下的孔，有时在水下。这些孔可基本上笔直地下降到地下，或者可以以一定角度前进，或者甚至侧向前进。该井为石油和天然气或实际上任何可流动资源提供了一条导管，以从地质地层流出，进入孔中并且到达地面。该孔通常衬有支撑材料，以在流体流入导管时保持流动路径打开。支撑材料可以是管道、混凝土衬套或其他支撑物。在地层与孔之间的压降的影响下，石油和天然气流过地质地层中的微小裂隙、裂缝和毛细管。当流体移动通过地层时，固体可被夹带在流体运动中，该固体可卡在裂缝和裂隙中，从而减慢流体从地层中的回收。当流体从地层产出时，地层的压力会下降，从而降低导致流体流动的压降。
[0005]在一些情况下，可通过形成从井壁进入地层的导管来增强来自地质地层的流动。这些是从井壁延伸至地层中的开口，提供了基本上不受固体堵塞影响的开口通道，以促进石油和天然气从地层自由流入井中。这些导管通常通过将射孔工具插入井中以点燃射孔弹来形成，该射孔弹成形为以期望图案将爆炸力推向井壁，通常通过井套管和/或衬套。聚焦的爆破力在井壁和从井壁到地层的径向距离(有时高达60英寸)处粉碎并移除地质、岩石或其他地质的一部分，以形成导管。在大多数情况下，根据井的生产需要，在井壁中以不同的方位角和深度形成一个以上的这种管道。
[0006]射孔工具(有时称为射孔枪)是复杂的工具，其将点火脉冲传递至由射孔枪定位的一个或多个射孔弹，以将来自聚能射孔弹的爆炸引导至期望方向。射孔弹由笼容纳并保持在适当位置，并且点火电路电连接至聚能射孔弹。由于容易引发爆炸，此类组件的运输在全球范围内受到严格监管。在大多数情况下，点火脉冲子组件必须与炸药子组件分开运输，并且在现场组装工具。这种限制使得将射孔工具递送至钻孔部位变得复杂。另外，将聚能射孔弹固定在射孔枪中的期望位置是有挑战性的。通常，聚能射孔弹必须安装在射孔枪的特定位置处，限制了应用爆炸的灵活性。在工业中需要一种可运输并且操作更灵活的射孔枪。

技术实现思路

[0007]本文所述的实施方案提供了一种设备，所述设备包括：壳体；多个框架，所述多个框架装配在所述壳体内部，每个框架具有带有中心轴线的圆柱形形状和多个衬套，每个衬
套具有垂直于所述中心轴线的轴线，其中每个框架的所述衬套的所述轴线设置在垂直于所述中心轴线的平面中，并且所述框架能够轴向堆叠；电导体，所述电导体沿每个框架的中心通道设置；多个聚能射孔弹，所述多个聚能射孔弹固定在所述框架的所述衬套中；隔板构件，所述隔板构件设置在所述壳体中并且与所述壳体形成密封；以及起爆器模块，所述起爆器模块设置在所述壳体中，其中所述隔板构件位于所述起爆器模块与所述多个框架之间。
[0008]本文所述的其他实施方案提供了一种射孔工具，所述射孔工具包括：圆柱形壳体，所述圆柱形壳体具有在其中形成的多个射孔槽；多个弹框架，所述多个弹框架装配在所述壳体内部，每个弹框架具有带有中心轴线的圆柱形形状和邻近所述射孔槽中的一者定位的多个衬套，每个衬套具有垂直于所述中心轴线的轴线，其中每个弹框架的所述衬套的所述轴线设置在垂直于所述中心轴线的平面中，每个衬套具有围绕所述衬套的圆周延伸的保持构件，并且所述弹框架能够轴向堆叠；多个聚能射孔弹，所述多个聚能射孔弹固定在所述弹框架的所述衬套中；隔板构件，所述隔板构件设置在所述壳体中并且与所述壳体形成密封；以及起爆器模块，所述起爆器模块设置在所述壳体中，其中所述隔板构件位于所述起爆器模块与所述多个弹框架之间。
[0009]本文所述的其他实施方案提供了一种射孔工具，所述射孔工具包括：圆柱形壳体；设置在所述壳体内部的第一射孔组件，所述第一射孔组件包括用于聚能射孔弹的第一框架、起爆器模块以及位于所述框架与所述起爆器模块之间的隔板构件；以及设置在所述壳体内部的第二射孔组件，所述第二射孔组件包括用于聚能射孔弹的第二框架，所述聚能射孔弹通过被设置成穿过所述第二框架的中心通道的电导体而电联接至所述第一射孔组件的所述起爆器模块。
[0010]本文所述的其他实施方案提供了一种用于容纳聚能射孔弹的框架，所述框架包括具有中心轴线的主体，所述主体具有沿所述中心轴线穿过所述主体的通道以及横向于所述中心轴线定向的多个开口，每个开口包括具有圆形截面的壁和直径，所述直径从所述开口的第一端到所述开口的第二端减小，所述开口的所述第一端具有圆形边沿并且所述开口的所述第二端具有将所述开口与所述通道流体联接的端口，每个开口在所述壁中具有凹口，所述凹口具有第一侧壁和与所述第一侧壁相对的第二侧壁，其中限制件从所述第一侧壁跨过所述凹口朝向所述第二侧壁延伸。
[0011]本文所述的其他实施方案提供了一种用于容纳聚能射孔弹的框架，所述框架包括具有中心轴线的主体，所述主体具有沿所述中心轴线穿过所述主体的通道以及横向于所述中心轴线定向的多个开口，每个开口包括具有圆形截面的壁和直径，所述直径从所述开口的第一端到所述开口的第二端减小，所述开口的所述第一端具有圆形边沿并且所述开口的所述第二端具有将所述开口与所述通道流体联接的端口，每个开口在相对两侧的所述壁上具有两个矩形凹口，所述两个凹口沿所述中心轴线对准，其中限制件沿所述开口的所述圆周延伸跨过每个凹口。
[0012]本文所述的其他实施方案提供了一种用于容纳聚能射孔弹的框架，所述框架包括具有中心轴线的主体，所述主体具有沿所述中心轴线穿过所述主体的通道以及横向于所述中心轴线定向的多个开口，每个开口包括具有圆形截面的壁和直径，所述直径从所述开口的第一端到所述开口的第二端减小，所述开口的所述第一端具有圆形边沿并且所述开口的所述第二端具有将所述开口与所述通道流体联接的端口，每个开口在相对两侧的所述壁上
具有两个矩形凹口，所述两个凹口沿所述中心轴线对准，其中限制件沿所述开口的所述圆周延伸跨过每个凹口，所述主体具有带有多个第一对准特征的第一端和与所述第一端相对的带有与所述第一对准特征匹配的多个第二对准特征的第二端。
[0013]本文所述的其他实施方案提供了一种起爆器模块，所述起爆器模块包括：第一构件，所述第一构件具有带有锥形表面的接触环和中央开口；以及第二构件，所述第二构件包括通过多个夹具沿横向取向联接至所述第二构件的电路板；以及中央插头，所述中央插头保持穿过所述第一构件的所述中央开口突出的引爆器。
[0014]本文所述的其他实施方案提供了一种起爆器模块，所述起爆器模块包括：第一构件，所述第一构件具有在所述起爆器模块的第一端处的接触环以及中央开口，所述接触环具有锥形表面；以及第二构件，所述第二构件包括通过多个夹具联接至所述第二构件的电路板；以及中央插头，所述中央插头保持穿过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种设备，所述设备包括：壳体；多个框架，所述多个框架装配在所述壳体内部，每个框架具有带有中心轴线的圆柱形形状和多个衬套，每个衬套具有垂直于所述中心轴线的轴线，其中每个框架的所述衬套的所述轴线设置在垂直于所述中心轴线的平面中，并且所述框架能够轴向堆叠；电导体，所述电导体沿每个框架的中心通道设置；多个聚能射孔弹，所述多个聚能射孔弹固定在所述框架的所述衬套中；隔板构件，所述隔板构件设置在所述壳体中并且与所述壳体形成密封；以及起爆器模块，所述起爆器模块设置在所述壳体中，其中所述隔板构件位于所述起爆器模块与所述多个框架之间。2.如权利要求1所述的设备，其中所述起爆器模块包括设置在容器中的电路板。3.如权利要求1所述的设备，其中所述隔板构件将所述起爆器模块与所述多个聚能射孔弹电隔离。4.如权利要求1所述的设备，其还包括邻近所述聚能射孔弹设置在所述电导体中的引爆构件。5.如权利要求1所述的设备，其中所述电导体接触每个轴向通道的内壁。6.如权利要求5所述的设备，其中所述电导体是管。7.如权利要求6所述的设备，其中所述起爆器模块能够直接与所述框架中的一者或与所述隔板构件联接。8.如权利要求1所述的设备，其中所述起爆器模块通过电接触带电联接至所述电导体。9.一种射孔工具，所述射孔工具包括：圆柱形壳体，所述圆柱形壳体具有在其中形成的多个射孔槽；多个弹框架，所述多个弹框架装配在所述壳体内部，每个弹框架具有带有中心轴线的圆柱形形状和邻近所述射孔槽中的一者定位的多个衬套，每个衬套具有垂直于所述中心轴线的轴线，其中每个弹框架的所述衬套的所述轴线设置在垂直于所述中心轴线的平面中，每个衬套具有围绕所述衬套的圆周延伸的保持构件，并且所述框架能够轴向堆叠；多个聚能射孔弹，所述多个聚能射孔弹固定在所述弹框架的所述衬套中；隔板构件，所述隔板构件设置在所述壳体中并且与所述壳体形成密封；以及起爆器模块，所述起爆器模块设置在所述壳体中，其中所述隔板构件位于所述起爆器模块与所述多个弹框架之间。10.如权利要求9所述的射孔工具，其中所述起爆器模块包括以横向于所述中心轴线的取向设置在容器中的电路板。11.如权利要求9所述的射孔工具，其中所述隔板构件将所述起爆器模块与所述多个聚能射孔弹电隔离。12.如权利要求11所述的射孔工具，其还包括设置在穿过每个弹框架形成的轴向通道中的导电管。13.如权利要求12所述的射孔工具，其还包括邻近所述聚能射孔弹设置在所述导电管中的引爆构件。14.如权利要求10所述的射孔工具，其中所述起爆器模块能够与所述框架中的一者或
与所述隔板构件直接联接。15.如权利要求14所述的射孔工具，其中所述起爆器模块包括以横向于所述中心轴线的取向设置在容器中的电路板，所述容器包括第一构件和能够与所述第一构件分开的第二构件。16.如权利要求15所述的射孔工具，其中所述第一构件包括保持所述电路板的多个夹具。17.如权利要求16所述的射孔工具，其中所述第二构件具有与所述中心轴线对准的开口，并且所述起爆器模块还包括引爆器，所述引爆器穿过所述开口突出并且电连接至所述电路板。18.如权利要求17所述的射孔工具，其中所述起爆器模块能够与所述导电管直接联接，使得所述引爆器突出到所述导电管中。19.如权利要求9所述的射孔工具，其中每个弹框架由聚合物材料制成。20.如权利要求14所述的射孔工具，其中所述起爆器模块使用电接触带与弹框架电联接。21.一种射孔工具，所述射孔工具包括：圆柱形壳体；设置在所述壳体内部的第一射孔组件，所述第一射孔组件包括用于聚能射孔弹的第一框架、起爆器模块以及位于所述框架与所述起爆器模块之间的隔板构件；以及设置在所述壳体内部的第二射孔组件，所述第二射孔组件包括用于聚能射孔弹的第二框架，所述聚能射孔弹通过被设置成穿过所述第二框架的中心通道的电导体而电联接至所述第一射孔组件的所述起爆器模块。22.如权利要求21所述的射孔工具，其中所述第一框架和所述第二框架中的每一者具有中心通道，并且所述第二框架通过所述第二框架的所述中心通道弹道式地联接至所述起爆器模块。23.如权利要求21所述的射孔工具，其还包括设置在所述电导体中邻近所述第二框架的一个或多个聚能射孔弹位置的弹囊式射孔弹。24.如权利要求21所述的射孔工具，其中所述电导体是管，并且所述管的外表面接触所述中心通道的内表面。25.如权利要求21所述的射孔工具，其中所述隔板构件具有中心通道、设置在所述中心通道中的绝缘构件以及在所述中心通道中设置在所述绝缘构件内的电导体。26.如权利要求23所述的射孔工具，其中所述弹囊式射孔弹是无线的。27.一种用于容纳聚能射孔弹的框架，所述框架包括：具有中心轴线的主体，所述主体具有沿所述中心轴线穿过所述主体的通道以及横向于所述中心轴线定向的多个开口，每个开口包括具有圆形截面的壁和直径，所述直径从所述开口的第一端到所述开口的第二端减小，所述开口的所述第一端具有圆形边沿并且所述开口的所述第二端具有将所述开口与所述通道流体联接的端口，每个开口在所述壁中具有凹口，所述凹口具有第一侧壁和与所述第一侧壁相对的第二侧壁，其中限制件从所述第一侧壁跨过所述凹口朝向所述第二侧壁延伸。28.如权利要求27所述的框架，其中所述限制件沿所述圆形边沿延伸。
29.如权利要求27所述的框架，其中所述限制件沿所述圆形边沿的圆周延伸。30.如权利要求27所述的框架，其中所述限制件沿所述圆形边沿的所述圆周延伸15
°
至45
°
之间的角距离。31.如权利要求27所述的框架，其中所述限制件是每个开口的至少两个相同的限制件中的一者。32.如权利要求27所述的框架，其中每个开口的所述壁接触相应衬套并且具有暴露所述衬套的一部分的凹部。33.如权利要求27所述的框架，其还包括设置在所述通道中的电导体。34.如权利要求27所述的框架，其中所述通道具有带有第一直径的第一部分和带有第二直径的第二部分，并且所述第一直径大于所述第二直径。35.如权利要求34所述的框架，其还包括设置在所述通道中的电导体，所述电导体具有第一端和与所述第一端相对的第二端，在所述第一端处具有联接件。36.如权利要求35所述的框架，其中所述联接件具有与所述通道的所述第一直径匹配的外径。37.如权利要求36所述的框架，其中所述电导体具有从所述联接件延伸至所述第二端的管状部分，并且所述管状部分具有与所述通道的所述第二直径匹配的外径。38.如权利要求37所述的框架，其还包括从所述主体延伸的对准柱。39.如权利要求27所述的框架，其中所述框架能够与另一相同框架堆叠。40.一种用于容纳聚能射孔弹的框架，所述框架包括：具有中心轴线的主体，所述主体具有沿所述中心轴线穿过所述主体的通道以及横向于所述中心轴线定向的多个开口，每个开口包括具有圆形截面的壁和直径，所述直径从所述开口的第一端到所述开口的第二端减小，所述开口的所述第一端具有圆形边沿并且所述开口的所述第二端具有将所述开口与所述通道流体联接的端口，每个开口在所述壁中在相对两侧上具有两个矩形凹口，所述两个凹口沿所述中心轴线对准，其中限制件沿所述开口的圆周延伸跨过每个凹口。41.如权利要求40所述的框架，其中所述限制件具有不规则的截面形状。42.如权利要求40所述的框架，其还包括形成在每个开口的所述壁中的指状凹口。43.如权利要求40所述的框架，其中所述主体具有第一端和与所述第一端相对的第二端，从所述主体的所述第一端突出的小块，以及从所述第一端突出并且围绕所述小块均匀地分布的多个对准柱。44.如权利要求41所述的框架，其还包括位于所述第二端中的多个对准凹部，用于以堆叠布置与另一相同框架的所述对准柱接合。45.如权利要求44所述的框架，其中所述对准柱的数量不同于所述对准凹部的数量。46.一种用于容纳聚能射孔弹的框架，所述框架包括：具有中心轴线的主体，所述主体具有沿所述中心轴线穿过所述主体的通道以及横向于所述中心轴线定向的多个开口，每个开口包括具有圆形截面的壁和直径，所述直径从所述开口的第一端到所述开口的第二端减小，所述开口的所述第一端具有圆形边沿并且所述开口的所述第二端具有将所述开口与所述通道流体联接的端口，每个开口在所壁中在相对两侧上具有两个矩形凹口，所述两个凹口沿所述中心轴线对准，其中限制件沿所述开口的圆
周延伸跨过每个凹口，所述主体具有带有多个第一对准特征的第一端和与所述第一端相对的带有与所述第一对准特征匹配的多个第二对准特征的第二端。47.一种起爆器模块，所述起爆器模块包括：第一构件，所述第一构件具有在其第一端处的接触环，以及从所述第一端延伸至其第二端的中央开口；第二构件，所述第二构件包括通过多个夹具沿横向取向联接至所述第二构件的电路板；以及中央插头，所述中央插头保持穿过所述第一构件的所述中央开口突出的引爆器。48.如权利要求47所述的起爆器模块，其中所述第一构件还包括限定所述中央开口的中央插口，并且所述中央插头装配在所述中央插口内。49.如权利要求48所述的起爆器模块，其中所述中央插头在其第一端处具有中央插口，并且在其与所述第一端相对的第二端处具有小块。50.如权利要求49所述的起爆器模块，其还包括在所述接触环处的第一端，与所述第一端相对的...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：斯伦贝谢技术有限公司，
类型：发明
国别省市：