專利名稱：模塊化射孔器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于油田射孔工藝技術(shù)領(lǐng)域中，用于進(jìn)行油田 勘探、開發(fā)射孔完井的射孔裝置。
技術(shù)背景-
常規(guī)的射孔完井方式有油管輸送式射孔和電纜射孔兩種方式。電 纜射孔時(shí)，電纜攜帶射孔器在井下任意轉(zhuǎn)動(dòng)，致使射孔孔眼方向與地 理北方向呈隨機(jī)角度；而油管輸送式射孔時(shí)，整個(gè)射孔管柱在井下可 能任意轉(zhuǎn)動(dòng)，射孔孔眼方向與地理北方向也是隨機(jī)的，而且每柱射孔 槍之間的連接也是成任意角度，射孔彈的射孔方向也就無法確定。如 果要求射孔彈的射孔方向與地理北呈一定角度時(shí)，也就是說要求定方 位射孔時(shí)，上述兩種射孔工藝就顯然不能滿足要求。隨著科學(xué)技術(shù)的 發(fā)展，目前已有一些國內(nèi)油田的技術(shù)人員采用了油管輸送式定方位射 孔的工藝來解決直井定方位射孔的問題，但是對(duì)于一般的斜井定方位 射孔問題，現(xiàn)有技術(shù)中仍沒有找到一種較好的方法來解決。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)難以完成斜井內(nèi)定方位射孔的問題，本發(fā)明提 供了一種模塊化射孔器，該種模塊化射孔器能夠在井下實(shí)現(xiàn)每只模塊 化射孔器單體的槍頭與上一只模塊化射孔器單體的槍尾自動(dòng)配接，并 保持方向一致。這樣就可以使得所有安裝于模塊化射孔器單體內(nèi)槍管 中的射孔彈能夠按照預(yù)先設(shè)計(jì)的射孔方向射孔，達(dá)到了不用旋轉(zhuǎn)管柱 而實(shí)現(xiàn)定方位射孔的目的。
本發(fā)明的技術(shù)方案是該種模塊化射孔器，由若干單體首尾順次 相接而成，每個(gè)單體主要由導(dǎo)向接頭、上軸體、扶正盤、槍管以及槍 尾導(dǎo)向器構(gòu)成。其中，所述導(dǎo)向接頭為空心管形，其上有一個(gè)橢圓切 面，位于該切面的最底端開有一個(gè)導(dǎo)向槽；所述上軸體為多臺(tái)階狀圓 柱體，其頂部細(xì)端開有外螺紋供連接被爆雷管保護(hù)帽，中心開有導(dǎo)爆 索引出孔，底端有一上軸體定位銷。所述槍尾導(dǎo)向器亦呈多臺(tái)階狀， 其一端內(nèi)部中空，構(gòu)成導(dǎo)入腔，腔體內(nèi)有一槍尾內(nèi)壁定位銷，此定位
銷的寬度與導(dǎo)向槽的寬度一致，腔體外有一槍尾導(dǎo)向器定位銷；另一 端為實(shí)體，開有一孔供導(dǎo)爆索引入，以及開有內(nèi)螺紋供連接主爆雷管 保護(hù)帽。所述槍管中空，其兩端開有內(nèi)螺紋，螺紋區(qū)域內(nèi)分別開有與 內(nèi)部射孔彈方位呈一確定角度的上軸體定位槽和槍尾導(dǎo)向器定位槽， 上述兩定位槽的深度、寬度以及圓周上的位置分別與上軸體定位銷、 槍尾導(dǎo)向器定位銷的高度、寬度以及圓周上的位置相一致。所述槍尾 內(nèi)壁定位銷與槍尾導(dǎo)向器定位銷之間形成的軸向位置偏移角角度固 定。所述扶正盤四周開有帶斜面的魚眼孔，中心空腔為彈簧調(diào)整腔， 內(nèi)置環(huán)形彈簧與鋼滾珠，鋼滾珠因環(huán)形彈簧的彈性力與魚眼孔的斜面 阻擋，小部分滾珠體突出于魚眼孔外。上述導(dǎo)向接頭、上軸體、扶正 盤、槍管、槍尾導(dǎo)向器依次連接后構(gòu)成一個(gè)模塊化射孔器單體，其中， 上軸體頂端臺(tái)階面與導(dǎo)向接頭內(nèi)壁面之間為過盈配合連接，連接后， 導(dǎo)向槽需與槍尾內(nèi)壁定位銷位于同一直線上，扶正盤通過環(huán)形彈簧的 緊固力固定于位于導(dǎo)向接頭下方的上軸體中端臺(tái)階面外，上軸體與槍 尾導(dǎo)向器通過上軸體定位銷、槍尾導(dǎo)向器定位銷滑入槍管上的上軸體 定位槽和槍尾導(dǎo)向器定位槽定位后，分別由帶有鎖緊手輪的兩對(duì)分體 式扣瓣接頭旋入槍管兩端的內(nèi)螺紋后鎖緊。 本發(fā)明具有如下有益效果
首先，槍管的兩端分別有與射孔彈方位呈一定角度的上軸體定位 槽和槍尾導(dǎo)向器定位槽，而上軸體和槍尾導(dǎo)向器上又分別有和這兩個(gè) 定位槽相配合的定位銷，由此使得構(gòu)成同一個(gè)模塊化射孔器上的上軸
體和槍尾導(dǎo)向器能夠按照預(yù)定的固定角度進(jìn)行連接；
其次，因?yàn)闃屛矊?dǎo)向器內(nèi)有一個(gè)槍尾內(nèi)壁定位銷，而可以定位連 接于上軸體上的導(dǎo)向接頭上又有一個(gè)橢圓切面，且位于該切面的最底
端開有一個(gè)導(dǎo)向槽，由此使得當(dāng)將后一個(gè)模塊化射孔器單體中槍尾導(dǎo) 向器內(nèi)的導(dǎo)向腔座向前一個(gè)模塊化射孔器單體的導(dǎo)向接頭后，后一個(gè) 模塊化射孔器單體中槍尾導(dǎo)向器內(nèi)的導(dǎo)向腔會(huì)在重力作用下沿導(dǎo)向 接頭上的橢圓切面在槍尾內(nèi)壁定位銷的阻擋作用下自動(dòng)旋轉(zhuǎn)下行，直 至槍尾內(nèi)壁定位銷滑入導(dǎo)向槽內(nèi)，由此實(shí)現(xiàn)了前后兩個(gè)模塊化射孔器 單體之間的定位連接；
再次，本方案在扶正盤內(nèi)設(shè)計(jì)了斜面的魚眼孔，在空腔內(nèi)安裝了
環(huán)形彈簧和鋼滾珠，將整個(gè)扶正盤固定于上軸體上后，鋼滾珠在彈簧 的彈性力作用以及魚眼孔的斜面阻擋作用下，鋼滾珠的一小部分突出 于魚眼孔，由此使得整個(gè)組裝完畢的一個(gè)模塊化射孔器在下入斜井套 管壁內(nèi)時(shí)可在彈簧和鋼滾珠的調(diào)整作用下沿斜面前進(jìn)，解決了在一般
斜井內(nèi)的模塊化射孔器的傳送問題；
最后，在導(dǎo)向接頭內(nèi)的保護(hù)帽內(nèi)安裝被爆雷管，而在槍尾導(dǎo)向器 內(nèi)安裝主爆雷管，通過由上軸體內(nèi)導(dǎo)爆索引出孔中引出的導(dǎo)爆索連接 被爆雷管、槍管內(nèi)的射孔彈以及主爆雷管，主爆雷管與被爆雷管之間 采用非接觸式隔離傳爆的方式，從而保證了多個(gè)模塊化射孔器之間的 順利傳爆。
綜上所述，正是因?yàn)榇嬖谝陨现T多改進(jìn)點(diǎn)，才能夠使所有模塊化 射孔器單體能夠按照預(yù)先設(shè)定的射孔方向射孔，實(shí)現(xiàn)了不用旋轉(zhuǎn)管柱
完成定方位射孔的目的。該方法既可應(yīng)用于斜井定方位射孔中亦可用
在直井定方位射孔中。


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圖1是模塊化射孔器單體的結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖2是兩個(gè)模塊化射孔器單體連接后的結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖3是構(gòu)成模塊化射孔器單體的導(dǎo)向接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是構(gòu)成模塊化射孔器單體的承重塊的外觀示意圖。
圖5是構(gòu)成模塊化射孔器單體的扶正盤的外觀示意圖。
圖6是構(gòu)成模塊化射孔器單體的扣瓣接頭的外觀示意圖。
圖7是構(gòu)成模塊化射孔器單體的上軸體的外觀示意圖。
圖8是構(gòu)成模塊化射孔器單體的槍管的外觀示意圖。
圖9是構(gòu)成模塊化射孔器單體的槍尾導(dǎo)向器的外觀示意圖。
圖IO是槍尾導(dǎo)向器內(nèi)槍尾內(nèi)壁定位銷的剖面圖。
圖11是扶正盤內(nèi)環(huán)形彈簧與鋼滾珠的配合示意圖。
圖12是軸向位置偏移角e的釋義圖。
圖中l(wèi)-被爆雷管保護(hù)帽，2-被爆雷管，3-導(dǎo)向接頭，4-上軸體， 5-承重塊，6-扶正盤，7-槍管上扣瓣接頭，8-槍管，9-主爆雷管，10-主爆雷管保護(hù)帽，11-槍管下扣瓣接頭，12-導(dǎo)入腔，13-出水孔，14-槍尾內(nèi)壁定位銷，15-魚眼孔，16-導(dǎo)向槽，17-槍尾導(dǎo)向器，18-橢圓
切面，19-承重?fù)跹兀?0-彈簧調(diào)整腔，21-鎖緊手輪，22-導(dǎo)爆索引出 孔，23-上軸體定位銷，24-上軸體定位槽，25-槍尾導(dǎo)向器定位槽， 26-槍尾導(dǎo)向器定位銷，27-環(huán)形彈簧，28-鋼滾珠。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
本種模塊化射孔器是由若干單體首尾順次相接而成，圖1為模塊 化射孔器單體的結(jié)構(gòu)剖視圖，如圖l所示，每個(gè)單體主要由導(dǎo)向接頭 3、上軸體4、扶正盤6、槍管8以及槍尾導(dǎo)向器17構(gòu)成。 下面詳述各個(gè)組成部件的結(jié)構(gòu)以及彼此間的連接關(guān)系 其中，所述導(dǎo)向接頭3的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，主體為空心管 形，其上有一個(gè)橢圓切面18，位于該切面的最底端開有一個(gè)導(dǎo)向槽 16。顯然做出這樣一個(gè)橢圓切面的目的在于形成一個(gè)斜面，而導(dǎo)向槽 16位于這個(gè)斜面的最底端，如此結(jié)構(gòu)則可以使后一支模塊化射孔器 單體中槍尾導(dǎo)向器17內(nèi)的槍尾內(nèi)壁定位銷14自動(dòng)在重力作用下滑入 導(dǎo)向接頭3上的導(dǎo)向槽16中，實(shí)現(xiàn)前后兩支模塊化射孔器單體的連 接定位。
如圖7所示，所述上軸體4為多臺(tái)階狀圓柱體，其頂部細(xì)端開有 外螺紋供連接被爆雷管保護(hù)帽l，中心開有導(dǎo)爆索引出孔22，底端有 一上軸體定位銷23，為描述方便，將此上軸體的外臺(tái)階面分別稱為 頂端臺(tái)階面A1、小臺(tái)階面B1、中端臺(tái)階面C1以及底端臺(tái)階面D1。
如圖9所示，所述槍尾導(dǎo)向器17亦呈多臺(tái)階狀，其一端內(nèi)部中 空，構(gòu)成導(dǎo)入腔12，腔體內(nèi)有一槍尾內(nèi)壁定位銷14，如圖10所示， 此定位銷的寬度與導(dǎo)向槽16的寬度一致，此外，腔體外有一槍尾導(dǎo) 向器定位銷26。此槍尾導(dǎo)向器的另一端為實(shí)體，開有一孔供導(dǎo)爆索 引入，以及開有內(nèi)螺紋供連接主爆雷管保護(hù)帽10，可以將安裝完主 爆雷管9并連接好主爆雷管保護(hù)帽10的槍尾導(dǎo)向器部分稱為槍尾。
如圖8所示，所述槍管8中空，其兩端開有內(nèi)螺紋，螺紋區(qū)域內(nèi) 分別開有與內(nèi)部射孔彈方位呈一確定角度的上軸體定位槽24和槍尾 導(dǎo)向器定位槽25，上述兩定位槽的深度、寬度以及圓周上的位置分 別與上軸體定位銷23、槍尾導(dǎo)向器定位銷26的高度、寬度以及圓周 上的位置相一致。同時(shí)要保證所述槍尾內(nèi)壁定位銷14與槍尾導(dǎo)向器
定位銷26之間形成的軸向位置偏移角e的角度固定，軸向位置偏移 角e的釋義圖如圖12所示。這樣的結(jié)構(gòu)，其作用在于使上軸體、槍 管、槍尾導(dǎo)向器之間的連接形成定位連接，最終目的在于使槍尾導(dǎo)向 器內(nèi)的槍尾內(nèi)壁定位銷的方向能夠與內(nèi)部射孔彈的射孔方位之間形 成的夾角處于一個(gè)確定的角度上，這樣在組合單體時(shí)，就可以明確每 個(gè)單體內(nèi)的射孔方向，并實(shí)現(xiàn)控制。為了便于提高安裝和控制的準(zhǔn)確 率，優(yōu)選的軸向位置偏移角e為90度或o度。
如圖5所示，所述扶正盤6四周開有帶斜面的魚眼孔15，中心 空腔為彈簧調(diào)整腔20，內(nèi)置環(huán)形彈簧27與鋼滾珠28，鋼滾珠28因 環(huán)形彈簧27的彈性力與魚眼孔15的斜面阻擋，小部分滾珠體突出于 魚眼孔15外。連接時(shí)，扶正盤6環(huán)繞于上軸體，通過螺紋連接或過 盈配合于中端臺(tái)階面C1處，其本體上的接觸面為C。圖ll是扶正盤 內(nèi)環(huán)形彈簧與鋼滾珠的配合示意圖，設(shè)計(jì)這種扶正盤的結(jié)構(gòu)，目的在 于利用滾珠和彈簧的彈性來自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入斜井套管中時(shí)模塊化射孔 器單體的角度，使之得以在一般斜度的斜井中正常下行。
如圖1所示，上述導(dǎo)向接頭3、上軸體4、扶正盤6、槍管8、槍 尾導(dǎo)向器17依次連接后構(gòu)成一個(gè)模塊化射孔器單體，可以將與上軸 體連接好的被爆雷管2及被爆雷管保護(hù)帽1以及導(dǎo)向接頭3稱為槍 頭。其中，上軸體4的頂端臺(tái)階面Al與導(dǎo)向接頭3內(nèi)壁面A之間為 過盈配合連接，連接后，導(dǎo)向槽16需與槍尾內(nèi)壁定位銷14位于同一 直線上，扶正盤6通過環(huán)形彈簧27的緊固力固定于位于導(dǎo)向接頭3 下方的上軸體4中端臺(tái)階面Cl夕卜，上軸體4與槍尾導(dǎo)向器17通過上 軸體定位銷23、槍尾導(dǎo)向器定位銷26滑入槍管8上的上軸體定位槽 24和槍尾導(dǎo)向器定位槽25定位后，分別由帶有鎖緊手輪21的兩對(duì) 分體式扣瓣接頭，即上扣瓣接頭7和下扣瓣接頭11旋入槍管8兩端 的內(nèi)螺紋后鎖緊，上扣瓣接頭7的內(nèi)壁D與上軸體的底端臺(tái)階面Dl 相接觸。上扣瓣接頭7和下扣瓣接頭11的基本結(jié)構(gòu)相同，如圖6所 示，采用分體式結(jié)構(gòu)，可使上軸體定位銷23、槍尾導(dǎo)向器定位銷26 通過，這兩個(gè)扣瓣接頭區(qū)別僅在于安裝時(shí)帶有螺紋端的方向相反。
考慮到底端模塊化射孔器單體要承受上端全部單體的重量，因此 構(gòu)成所述模塊化射孔器單體，還包括一個(gè)中空的、邊緣呈環(huán)形凸起狀
的承重塊5，其結(jié)構(gòu)如圖4所示，安裝時(shí)所述承重塊5環(huán)繞上軸體4 的外壁小臺(tái)階面B1處，其本體相應(yīng)接觸面為B，即其軸向被固定于 扶正盤6與導(dǎo)向接頭3之間的端面Bl上。所述環(huán)形凸起狀邊緣稱為 承重沿19，所述承重沿19的最外端圓周直徑要小于扶正盤6的最外 端圓周直徑，而大于導(dǎo)入腔12的最外端圓周直徑。
圖2是兩個(gè)模塊化射孔器單體連接后的結(jié)構(gòu)剖視圖，圖中，下端射 孔器單體的導(dǎo)向接頭插入上端射孔器單體的導(dǎo)向腔，在圖中為虛線指 示。實(shí)際完成定方位射孔時(shí)，首先將支撐工具下入井中，并將其座封; 然后將定位定深工具下入井中，測(cè)量支撐工具所處的方位及深度；根 據(jù)支撐工具的方位差、深度差，下入相應(yīng)的調(diào)整短節(jié)，調(diào)整角度及深 度，確定射孔方向；將連接完槍頭、槍管、內(nèi)部彈架、射孔彈及槍尾 的模塊化射孔器單體依次下入井中，每一單體內(nèi)主爆雷管的引爆由導(dǎo) 火索完成，被爆雷管的引爆采用上下單體槍頭與槍尾之間的非接觸式 引爆，上述單體呈"模塊"式放置在支撐工具上方。之后起爆射孔器， 實(shí)現(xiàn)定方位射孔。利用本種射孔器，在井下每只前面下入的模塊化射 孔器單體的槍頭與后一只模塊化射孔器單體的槍尾自動(dòng)配接，并保持 方向一致。這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)所有模塊化射孔器按照預(yù)先設(shè)計(jì)的射孔方 向射孔，達(dá)到了不用旋轉(zhuǎn)管柱實(shí)現(xiàn)定方位射孔的目的。
權(quán)利要求
1、一種模塊化射孔器，由若干單體首尾順次相接而成，每個(gè)單體主要由導(dǎo)向接頭(3)、上軸體(4)、扶正盤(6)、槍管(8)以及槍尾導(dǎo)向器(17)構(gòu)成，其中，所述導(dǎo)向接頭(3)為空心管形，其上有一個(gè)橢圓切面(18)，位于該切面的最底端開有一個(gè)導(dǎo)向槽(16)；所述上軸體(4)為多臺(tái)階狀圓柱體，其頂部細(xì)端開有外螺紋供連接被爆雷管保護(hù)帽(1)，中心開有導(dǎo)爆索引出孔(22)，底端有一上軸體定位銷(23)；所述槍尾導(dǎo)向器(17)亦呈多臺(tái)階狀，其一端內(nèi)部中空，構(gòu)成導(dǎo)入腔(12)，腔體內(nèi)有一槍尾內(nèi)壁定位銷(14)，此定位銷的寬度與導(dǎo)向槽(16)的寬度一致，此定位銷的高度與導(dǎo)向槽(16)的深度一致，腔體外有一槍尾導(dǎo)向器定位銷(26)；另一端為實(shí)體，開有一孔供導(dǎo)爆索引入，以及開有內(nèi)螺紋供連接主爆雷管保護(hù)帽(10)；所述槍管(8)中空，其兩端開有內(nèi)螺紋，螺紋區(qū)域內(nèi)分別開有與內(nèi)部射孔彈方位呈一確定角度的上軸體定位槽(24)和槍尾導(dǎo)向器定位槽(25)，上述兩定位槽的深度、寬度以及圓周上的位置分別與上軸體定位銷(23)、槍尾導(dǎo)向器定位銷(26)的高度、寬度以及圓周上的位置相一致；所述槍尾內(nèi)壁定位銷(14)與槍尾導(dǎo)向器定位銷(26)之間形成的軸向位置偏移角(θ)角度固定；所述扶正盤(6)四周開有帶斜面的魚眼孔(15)，中心空腔為彈簧調(diào)整腔(20)，內(nèi)置環(huán)形彈簧(27)與鋼滾珠(28)，鋼滾珠(28)因環(huán)形彈簧(27)的彈性力與魚眼孔(15)的斜面阻擋，小部分滾珠體突出于魚眼孔(15)外；上述導(dǎo)向接頭(3)、上軸體(4)、扶正盤(6)、槍管(8)、槍尾導(dǎo)向器(17)依次連接后構(gòu)成一個(gè)模塊化射孔器單體，其中，上軸體(4)頂端臺(tái)階面(A1)與導(dǎo)向接頭(3)內(nèi)壁面(A)之間為過盈配合連接，連接后，導(dǎo)向槽(16)需與槍尾內(nèi)壁定位銷(14)位于同一直線上，扶正盤(6)通過環(huán)形彈簧(27)的緊固力固定于位于導(dǎo)向接頭(3)下方的上軸體(4)中端臺(tái)階面(C1)外，上軸體(4)與槍尾導(dǎo)向器(17)通過上軸體定位銷(23)、槍尾導(dǎo)向器定位銷(26)滑入槍管(8)上的上軸體定位槽(24)和槍尾導(dǎo)向器定位槽(25)定位后，分別由帶有鎖緊手輪(21)的兩對(duì)分體式扣瓣接頭(7，11)旋入槍管(8)兩端的內(nèi)螺紋后鎖緊。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化射孔器，其特征在于構(gòu)成所 述模塊化射孔器單體，還包括一個(gè)中空的、邊緣呈環(huán)形凸起狀的承重 塊(5)，所述承重塊(5)環(huán)繞上軸體(4)的外壁，軸向被固定于 扶正盤(6)與導(dǎo)向接頭(3)之間的端面(Bl)上，所述環(huán)形凸起狀 邊緣稱為承重沿(19)，所述承重沿(19)的最外端圓周直徑小于扶 正盤(6)的最外端圓周直徑，而大于導(dǎo)入腔(12)的最外端圓周直 徑。
3、 根據(jù)1或2所述的模塊化射孔器，其特征在于所述槍尾內(nèi) 壁定位銷(14)與槍尾導(dǎo)向器定位銷(26)之間形成的軸向位置偏移角(e)角度為90度。
4、 根據(jù)1或2所述的模塊化射孔器，其特征在于所述槍尾內(nèi) 壁定位銷(14)與槍尾導(dǎo)向器定位銷(26)之間形成的軸向位置偏移角(e)角度為O度。
全文摘要
一種模塊化射孔器。主要解決現(xiàn)有技術(shù)中難以完成斜井內(nèi)定方位射孔的問題。其特征在于所述模塊化射孔器由若干單體首尾順次相接而成，每個(gè)單體由導(dǎo)向接頭(3)、上軸體(4)、扶正盤(6)、槍管(8)以及槍尾導(dǎo)向器(17)構(gòu)成，其中，所述導(dǎo)向接頭(3)為空心管形，其上橢圓切面(18)，位于該切面的最底端開有一個(gè)導(dǎo)向槽(16)，所述槍尾導(dǎo)向器(17)內(nèi)有一個(gè)槍尾內(nèi)壁定位銷(14)，上述導(dǎo)向接頭(3)、上軸體(4)、扶正盤(6)、槍管(8)、槍尾導(dǎo)向器(17)依次連接后構(gòu)成一個(gè)模塊化射孔器單體?？稍诰峦瓿缮淇灼鲉误w上的槍頭與另一只單體上槍尾的定向配接，使槍管中的射孔彈能夠按照預(yù)先設(shè)計(jì)的射孔方向射孔，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)定方位射孔的目的。
文檔編號(hào)E21B43/116GK101178005SQ20071019573
公開日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者丁日輝, 橋 劉, 劉德君, 劉河秀, 山 蔡, 郭景學(xué) 申請(qǐng)人:大慶油田有限責(zé)任公司