CN111305798B - 一种分簇选发桥射联作射孔模块 - Google Patents

Abstract

本发明属于油气井压裂领域，公开了一种分簇选发桥射联作射孔模块，包括若干射孔器和若干雷管仓，射孔器和雷管仓依次交错连接；射孔器包括射孔器壳体、弹架、弹架定位装置、弹架支撑装置和导爆索，雷管仓包括雷管仓壳体和雷管，雷管一端上设置触针。通过盘状触点、弹架定位装置、弹架支撑装置和触针实现整个射孔模块的无导线设计，省去了现场装配桥射联作射孔模块时射孔器内部、射孔器与雷管之间、雷管与通线之间连接导线的步骤，进而简化了操作步骤，提升了装配效率，保证了整个过程的安全性，并且不需要旁开孔，进而增加了密封时效。

Description

一种分簇选发桥射联作射孔模块

技术领域

本发明属于油气井压裂领域，涉及一种分簇选发桥射联作射孔模块。

背景技术

随着油气田的开发和能源的不断耗竭，页岩气、致密气、煤层气等非常规油气将成为未来石油天然气资源的重要接替者。但是由于非常规油气储层具有低孔、特低渗透的特性，针对这类非常规油气层，必须实施分段多级压裂增产措施后方见产能。因此，分段多级压裂是进行非常规油气储层改造、有效提高单井产量的首选阶段，其作用日益明显。

分段多级压裂采用分簇选发桥射联作技术实现油气井的分段压裂，该技术使用电缆传输泵送射孔器及桥塞来暂时隔离已压裂井段，并对未压裂井段进行分簇射孔，为水力压裂提供流体注入地层的孔道条件，随后对该井段开展压裂作业，压裂结束之后再次采用分簇选发桥射联作完成下一井段的压裂。

现目前分簇选发桥射联作技术还存在一定不足，一方面在射孔模块装配过程中，每簇射孔器内需要内穿一根导线来实现选发信号的传导，现场施工装配时，相邻两簇射孔器的导线以及雷管、选发点火器的导线先从相邻两簇射孔器间的接头旁开孔引出，待所有射孔器装配到位连接成射孔模块后，施工人员对相邻两簇射孔器间的接头旁开孔引出的导线剥掉绝缘外壳后进行连接，操作效率低，对施工人员专业技术要求较高。在接线过程中可能出现包线松动接地、压断、通线打扭等情况，同时旁开孔的存在增加了密封时效的隐患，影响分簇选发桥射联作一次成功率。另一方面是随着每段射孔簇数由现在的2-3簇向着5-8簇发展，同时平台井数量大幅增加，交叉拉链分段多级压力作业对射孔器装配时效质量提出更高的要求，现有的分簇选发桥射联作技术现场器材装配复杂，已经不能完全满足分段多级压裂需求。

中国公开专利号：CN207453945U，提供了“一种触头接电式射孔器壳体及模块化多级射孔管柱”，通过触头与触针顶紧的方式实现射孔器之间的电连接，但是射孔器内部上下两端的触头仍然通过导线连接，现场施工需要接线。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中分簇选发桥射联作射孔装置接线操作复杂，安装使用效率低的缺点，提供一种分簇选发桥射联作射孔模块。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种分簇选发桥射联作射孔模块，包括若干射孔器和若干雷管仓，射孔器和雷管仓依次交错连接；射孔器包括射孔器壳体、弹架、弹架定位装置、弹架支撑装置和导爆索，雷管仓包括雷管仓壳体和雷管；射孔器壳体与雷管仓壳体连接，弹架定位装置和弹架支撑装置均与射孔器壳体内壁绝缘连接，弹架定位装置上设置盘状触点，弹架定位装置通过盘状触点与分簇选发信号输入装置电连接，弹架一端与弹架定位装置电连接，另一端与弹架支撑装置电连接，弹架上设置若干射孔弹，若干射孔弹均通过导爆索与弹架支撑装置内部绝缘设置的传爆管一端连接，传爆管另一端连接雷管仓，弹架支撑装置与雷管一端上设置的点火弹簧电连接，雷管与雷管仓壳体内壁绝缘连接，雷管另一端上设置触针，触针与相邻射孔器的盘状触点电连接或悬置。

本发明进一步的改进在于：

所述弹架定位装置包括弹架定位座和定位绝缘环；弹架定位座一端与盘状触点电连接，另一端与弹架电连接，定位绝缘环套设在弹架定位座上并与射孔器壳体内壁连接。

所述弹架定位装置还包括定位座弹簧，弹架定位座上开设安装孔，盘状触点和定位座弹簧均位于安装孔内部，定位座弹簧一端连接盘状触点，另一端连接弹架定位座。

所述弹架支撑装置包括弹架支撑座、支撑绝缘环和传爆管绝缘套；弹架支撑座一端与弹架电连接，另一端与点火弹簧连接，支撑绝缘环套设在弹架支撑座并与射孔器壳体内壁连接，传爆管绝缘套位于弹架支撑座上开设的传爆管安装孔内部，传爆管位于传爆管绝缘套内部。

所述定位绝缘环和支撑绝缘环上均开设环形凹槽。

所述雷管仓壳体靠近触针的一端上设置触针保护环，触针保护环能够伸入定位绝缘环上开设的环形凹槽内部，触针保护环的孔径与支撑绝缘环的孔径相同，触针保护环的高度大于触针位于雷管仓壳体外部的长度。

所述触针保护环与雷管仓壳体一体成型。

所述雷管仓壳体外壁上开设若干用于安装雷管仓壳体的雷管仓安装孔。

所述射孔器壳体与雷管仓壳体螺纹连接。

所述射孔器壳体与雷管仓壳体的螺纹连接处设置密封圈。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

通过在射孔器内部设置弹架定位装置和弹架支撑装置，实现对弹架的支撑和定位，同时在弹架定位装置上设置盘状触点，利用盘状触点实现弹架定位装置与点火信号的无导线传输；弹架一端与弹架定位装置电连接，另一端与弹架支撑装置电连接，弹架支撑装置又与雷管一端上设置的点火弹簧电连接，实现盘状触点到雷管的无导线电连接，雷管另一端上设置触针，触针与相邻射孔器的盘状触点电连接，进而实现整个射孔模块的无导线电连接。同时，弹架定位装置和弹架支撑装置均与射孔器壳体内壁绝缘连接，传爆管与弹架支撑装置内部绝缘连接，雷管与雷管仓壳体内壁绝缘连接，保证整个射孔模块内部部件的绝缘性，防止短路。基于无导线的设计，解决了射孔模块繁琐的接线问题，省去了现场装配桥射联作射孔模块时射孔器内部、射孔器与雷管之间、雷管与通线之间连接导线的步骤，进而简化了操作步骤，提升了装配效率，保证了整个过程的安全性，实现射孔模块的模块化，并且不需要旁开孔，进而增加了密封时效。

进一步的，弹架定位装置还包括定位座弹簧，定位座弹簧一端连接盘状触点，另一端连接弹架定位座，即使在一定程度的震动后，基于弹簧的弹力盘状触点与弹架定位座仍然能够保证选发信号在盘状触点与弹架定位座之间的稳定传导。

进一步的，定位绝缘环和支撑绝缘环上均开设环形凹槽，节约生产成本，降低整个射孔装置的质量。

进一步的，雷管仓壳体靠近触针的一端上设置触针保护环，触针保护环能够伸入定位绝缘环上开设的环形凹槽内，触针保护环的孔径与定位绝缘环的孔径相同，触针保护环的高度大于触针位于雷管仓壳体外部的长度，基于这样的设置，当反装雷管仓时，触针被隔离不能进行选发信号的传送，有效防止误起爆。

进一步的，雷管仓壳体外壁上开设若干用于安装雷管仓壳体的雷管仓安装孔，安装雷管仓时，可利用工具插入雷管仓安装孔带动雷管仓壳体转动实现安装，便于雷管仓壳体的现场装配。

进一步的，壳体之间螺纹连接，保证连接的稳定性，并在螺纹连接处设置密封圈，保证整个装置的密封效果。

附图说明

图1为本发明的射孔模块结构示意图；

图2为本发明的射孔器结构示意图；

图3为本发明的雷管仓结构示意图；

图4为本发明的正装雷管仓的结构示意图；

图5为本发明的反装雷管仓的结构示意图。

其中：1-第一射孔器；2-雷管仓；3-第二射孔器；4-射孔器壳体；5-盘状触点；6-定位座弹簧；7-定位绝缘环；8-弹架定位座；9-弹架；10-射孔弹；11-导爆索；12-弹架支撑座；13-传爆管；14-传爆管绝缘套；15-支撑绝缘环；16-点火弹簧；17-雷管；18-雷管仓壳体；19-触针；20-触针保护环。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1至4，本发明分簇选发桥射联作射孔模块，包括若干射孔器和雷管仓2若干，射孔器和雷管仓2依次交错连接，本实施例中以两个射孔器和一个雷管仓2做说明，但并不以此限制射孔器和雷管仓2的数量，用来说明表示射孔器与雷管仓2的连接关系，本实施例中的两个射孔器为第一射孔器1和第二射孔器3，雷管仓2一端连接第一射孔器1，另一端连接第二射孔器3。

第一射孔器1和第二射孔器3的结构相同，第一射孔器1包括射孔器壳体4、若干射孔弹10、弹架9、弹架定位装置、弹架支撑装置和导爆索11；弹架9、弹架定位装置和弹架支撑装置均设置在射孔器壳体4内部，弹架9一端电连接弹架定位装置，另一端电连接弹架支撑装置，弹架9通过弹架定位装置和弹架支撑装置在射孔器壳体4内部实现定位和支撑，弹架定位装置和弹架支撑装置与射孔器壳体4内壁连接；若干射孔弹10均安装在弹架9上，若干射孔弹10与导爆索11一端连接，导爆索11缠绕在射孔弹10上，导爆索11另一端连接弹架支撑装置一端，弹架支撑装置另一端电连接雷管仓2。

弹架定位装置包括弹架定位座8、定位绝缘环7和定位座弹簧6；弹架定位装置上设置盘状触点5，通过定位座弹簧6电连接弹架定位座8一端，也可以直接与弹架定位座8一端电连接，弹架定位座8另一端与弹架9一端电连接，同时用于定位弹架9的位置，定位绝缘环7套设在盘状触点5和定位座弹簧6外部，并通过弹架定位座8支撑。弹架定位装置接收选发信号，并将选发信号通过弹架9传输至弹架支撑装置，弹架定位座8将弹架定位装置固定在弹架9上，定位绝缘环7将弹架9上的选发信号与射孔器壳体4绝缘，盘状触点5接收承压活动触针2的选发信号，通过定位座弹簧6和弹架定位座8将选发信号传输至弹架9。

弹架支撑装置包括弹架支撑座12、支撑绝缘环15和传爆管绝缘套14，弹架支撑装置内部设置传爆管13；弹架支撑座12一端连接弹架9，起到对弹架9的支撑作用，另一端与雷管仓2连接；传爆管13位于弹架支撑座12内部，传爆管绝缘套14位于传爆管13外壁与弹架支撑座12上开设的传爆管安装孔的内壁之间，传爆管13一端与导爆索11连接，另一端与雷管仓2连接。弹架支撑座12将弹架支撑装置固定在弹架9上，支撑绝缘环15将弹架上7的选发信号与射孔器壳体4绝缘，弹架支撑座12接收弹架9输入的选发信号，并将选发信号传输至雷管17，传爆管绝缘套14将传爆管13与弹架支撑座12绝缘。

定位绝缘环7和支撑绝缘环15上均开设环形凹槽，以减轻整个射孔模块的质量，进而节约成本。雷管仓壳体18靠近触针19的一端上设置触针保护环20，触针保护环20能够伸入定位绝缘环7上开设的环形凹槽内部，触针保护环20的孔径与支撑绝缘环15的孔径相同，触针保护环的高度大于触针19位于雷管仓壳体18外部的长度，基于这样的设置，当反装雷管仓时，触针被隔离不能进行选发信号的传送，有效防止误起爆。其中，触针保护环20与雷管仓壳体18一体成型，或者与雷管仓壳体18焊接连接，或者与雷管仓壳体18螺纹连接。

雷管仓2包括雷管17、雷管绝缘套与雷管仓壳体18；雷管17安装在雷管仓壳体18内部，雷管17外壁与雷管仓壳体18内壁之间设置雷管绝缘套，雷管17上设置点火弹簧16与触针19，点火弹簧16套设在雷管17与传爆管13连接的一端上并与弹架支撑座12一端连接，触针19一端与雷管17远离点火弹簧16的一端连接，另一端连接第二射孔器3的盘状触点5。点火弹簧16接收弹架支撑座12输入的选发信号，起爆雷管17，或者通过触针19将选发信号传输至第二射孔器3的盘状触点5。雷管仓壳体18外壁上开设若干用于安装雷管仓壳体18的雷管仓安装孔，安装时通过将安装工具插入雷管仓安装孔，便于将雷管仓壳体18安装在射孔器4上。

射孔器壳体4与雷管仓壳体18螺纹连接，射孔器壳体4与雷管仓壳体18的螺纹连接处设置密封圈，有效提升密封效果。

本实施例分簇选发桥射联作射孔模块的装配方法如下：

步骤1，将盘状触点5与定位座弹簧6连接后，插入弹架定位座8，盖上定位绝缘环7后，将弹架定位座8与弹架9上端连接。

步骤2，将弹架支撑座12与支撑绝缘环15连接，插入传爆管绝缘套14后，将弹架支撑座12与弹架9下端连接。

步骤3，将导爆索11与传爆管13连接后，从传爆管绝缘套14插入导爆索11，将射孔弹10依次插入弹架9并将导爆索11缠绕在射孔弹10上，将弹架9插入射孔枪4，装配形成第一射孔器1；同样的方式装配得到第二射孔器3。

步骤4，将雷管17插入雷管仓壳体18，装配形成雷管仓2；将第一射孔器1、雷管仓2和第二射孔器3依次装配得到本实施例分簇选发桥射联作射孔模块。

本实施例分簇选发桥射联作射孔模块的工作过程：

定位绝缘环7将弹架9上的点火信号与射孔器壳体4绝缘，支撑绝缘环15将弹架上9的点火信号与射孔器壳体4绝缘，盘状触点5将接收到的点火信号，通过定位座弹簧6、弹架定位座8、弹架9和弹架支撑座12传递到雷管17上设置的点火弹簧16，雷管17对接收到的点火信号进行判断，如果是该雷管17的点火信号，雷管17起爆后依次引爆传爆管13、导爆索11、射孔弹10，完成第一射孔器1起爆；如果不是该雷管17的点火信号，雷管17将接收到的点火信号通过触针19传递到第二射孔器3，经第二射孔器3的盘状触点5、定位座弹簧6、弹架定位座8、弹架9、弹架支撑座12继续向下传递，完成分簇选发桥射联作。

参见图5，当将雷管仓2反向与第一射孔器1装配时，雷管仓2的触针保护环20与支撑绝缘环15发生抵触，触针19不会与传爆管13接触，防止误起爆。

本发明分簇选发桥射联作射孔模块，可以为页岩气、致密气、煤层气等非常规油气井分段多级压裂提供高效精准的桥射联作用装置，能够实现分簇选发桥射联作射孔模块内无导线，省去了现场装配桥射联作射孔模块时射孔器内部、雷管与通线之间连接导线的步骤，进而简化了操作步骤，提升了装配效率，保证了整个过程的安全性，不需要旁开孔，进而增加了密封时效。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种分簇选发桥射联作射孔模块，其特征在于，包括若干射孔器和若干雷管仓（2），射孔器和雷管仓（2）依次交错连接；射孔器包括射孔器壳体（4）、弹架（9）、弹架定位装置、弹架支撑装置和导爆索（11），雷管仓（2）包括雷管仓壳体（18）和雷管（17）；

射孔器壳体（4）与雷管仓壳体（18）连接，弹架定位装置和弹架支撑装置均与射孔器壳体（4）内壁绝缘连接，弹架定位装置上设置盘状触点（5），弹架定位装置通过盘状触点（5）与分簇选发信号输入装置（1）电连接，弹架（9）一端与弹架定位装置电连接，另一端与弹架支撑装置电连接，弹架（9）上设置若干射孔弹（10），若干射孔弹（10）均通过导爆索（11）与弹架支撑装置内部绝缘设置的传爆管（13）一端连接，传爆管（13）另一端连接雷管仓（2），弹架支撑装置与雷管（17）一端上设置的点火弹簧（16）电连接，雷管（17）与雷管仓壳体（18）内壁绝缘连接，雷管（17）另一端上设置触针（19），触针（19）与相邻射孔器的盘状触点（5）电连接或悬置；

所述弹架定位装置包括弹架定位座（8）和定位绝缘环（7）；弹架定位座（8）一端与盘状触点（5）电连接，另一端与弹架（9）电连接，定位绝缘环（7）套设在弹架定位座（8）上并与射孔器壳体（4）内壁连接；

所述弹架定位装置还包括定位座弹簧（6），弹架定位座（8）上开设安装孔，盘状触点（5）和定位座弹簧（6）均位于安装孔内部，定位座弹簧（6）一端连接盘状触点（5），另一端连接弹架定位座（8）；

所述弹架支撑装置包括弹架支撑座（12）、支撑绝缘环（15）和传爆管绝缘套（14）；弹架支撑座（12）一端与弹架（9）电连接，另一端与点火弹簧（16）连接，支撑绝缘环（15）套设在弹架支撑座（12）并与射孔器壳体（4）内壁连接，传爆管绝缘套（14）位于弹架支撑座（12）上开设的传爆管安装孔内部，传爆管（13）位于传爆管绝缘套（14）内部；

所述定位绝缘环（7）和支撑绝缘环（15）上均开设环形凹槽；

所述雷管仓壳体（18）靠近触针（19）的一端上设置触针保护环（20），触针保护环（20）能够伸入定位绝缘环（7）上开设的环形凹槽内部，触针保护环（20）的孔径与支撑绝缘环（15）的孔径相同，触针保护环（20）的高度大于触针（19）位于雷管仓壳体（18）外部的长度。

2.根据权利要求1所述的分簇选发桥射联作射孔模块，其特征在于，所述触针保护环（20）与雷管仓壳体（18）一体成型。

3.根据权利要求1所述的分簇选发桥射联作射孔模块，其特征在于，所述雷管仓壳体（18）外壁上开设若干用于安装雷管仓壳体（18）的雷管仓安装孔。

4.根据权利要求1所述的分簇选发桥射联作射孔模块，其特征在于，所述射孔器壳体（4）与雷管仓壳体（18）螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的分簇选发桥射联作射孔模块，其特征在于，所述射孔器壳体（4）与雷管仓壳体（18）的螺纹连接处设置密封圈。