一种射孔、造裂方法和装置 本发明涉及一种用于油田采油的射孔、造裂方法和装置，特别涉及一种通过连续多次在同一孔位射孔来满足不同射孔深度要求，并在射孔的同时进行造裂的特深射孔、造裂方法和装置。
采油过程中射孔的作用是射穿井下封闭油气产层的套管、水泥环并深入油气层，形成沟通井筒与油气产层的流体通道。根据目前可检索到的有关资料和文献记载，根据射孔方式的不同，射孔器材分为聚能射孔器、子弹式射孔器、水力喷砂射孔器、激光射孔器和复合射孔器等，用这些射孔器材在混凝土靶上所做的射孔试验表明：国外射孔深度最大为967．74mm，最大孔径为28．45mm，国内射孔深度最大为786mm，最大孔径为16．9mm，最近大庆油田研制成功的一米射孔弹代表了当前最先进的射孔技术。由于当前的射孔技术在射孔的孔径及孔深上都很有限，很难克服非均质性、低渗透、老井区块和污染严重的油层油藏环境结构对于原油流动的影响，使原油的深层次开采受到了限制。
本发明的目的在于提供一种向油层水平方向一定深度连续多次射孔、造裂地方法和装置，从而起到沟通和扩大孔道和裂缝延伸范围，增加油流通道，改善非均质性、低渗透、老井区块和污染严重的油层油藏环境结构，提高单井原油产量的作用。
本发明采用在一个射孔装置上载装多个不同功能的射孔弹，进行连续多次射孔的技术手段来实现上述目的。首先由穿孔弹进行穿孔，其作用与常规射孔弹相同，用于射穿井下封闭油气产层的套管、水泥环，形成一个初步沟通井筒与油气产层的流体通道；而后由扩孔弹进行扩孔，其主要作用是扩大穿孔弹所造成的孔径，同时也与油层进行进一步的沟通；扩孔后通过射孔造裂弹在每个完成扩孔的孔位进行连续多次的射孔，由于每个弹体内部装满高能材料，在深入油层后发生爆炸，产生高能气体，通过高能气体的巨大冲击力实现对孔道周围一定范围内的有效造裂。各种射孔弹的数量可根据不同油层的条件按需而定，其中，穿孔弹、扩孔弹的数量根据所要求的射孔数量和方向确定，射孔弹的数量根据所要求的射孔深度确定。经过这样一个完整的射孔过程后，能够使射孔的数量、深度和造裂效果均达到预定的要求，实现本发明的目的。
本发明的方法包括步骤：一、用缆绳将一种目标定位连续射孔装置从井口送到井下预定深度；二、地面操作使到达井下预定深度的整套射孔装置的地下定位系统牢固地固定在油井套管上；三、控制速度继续放缆绳，使地下发射系统上每个射孔弹随该系统沿地下定位系统上机械滑轨引导下滑，分别顺序到达预定射孔目标方位时，经过并接通触点式引爆器，完成连续射孔造裂。
本发明的装置主要由地面操作系统、地下定位系统和地下发射系统组成。地下定位系统主要包括：压力固定机构，连接发射系统的滑轨和引爆触点。地下发射系统主要包括：一个实心圆柱体形状的枪体，与地下定位系统连接的滑孔，在枪体上从上至下依次等间距的发射孔和引爆器触点。其特征在于地下发射系统上每个射孔弹随该系统沿地下定位系统上机械滑轨引导下滑，分别顺序到达预定射孔目标方位时，经过并接通触点式引爆器，完成连续射孔、造裂。
本发明与现有技术相比其优点是扩大了孔道和裂缝向油层水平方向的延伸范围，这将对石油开采产生重要作用和很多积极效果：1、疏通油层孔隙，增加油流通道，消除孔道周围压实和污染形成的阻力，可更大限度地达到增产增注的目的。2、使非均质性、低渗透、老井区块和污染严重的油层油藏结构得到较大改善，延长可采时间，增加采出量，最终提高油田采收率。3、应用该技术不仅直接成本低，而且对石油开采系统工程能起到一定的优化作用，同时可大幅度地降低石油开采成本。
下面结合图示说明本发明的具体实施步骤，由于本发明可以根据不同的装弹数量要求选择不同的装置，这里仅以向一个位置射孔，且射孔深度达10m的装置进行示例性说明；同时由于穿孔弹和扩孔弹结构相同，以后的各级射孔造裂弹结构相同，图中仅各画出其中一个。
图1为本发明实施过程中所用的一种射孔装置的结构示意图(地下部分主剖图)。
图2为本发明实施过程中所用的一种射孔装置的结构示意图(地下部分侧剖图)。
本发明实施过程中所用射孔装置采用现有射孔装置的应用方式和外形标准尺寸，并对装置地下部分内部的功能及整体材料进行了重新开发和设计。按装置的不同部位在实际射孔作业时的位置和功用不同，可分为地面操作系统和地下定位、发射系统(统称地下部分)两大部分。地面操作系统的作用及结构与常规射孔所用基本相同，其作用主要是将地下部分准确送至井管内预定射孔油层位置，通过对上面操作键的操作，控制地下定位系统动作。地下发射系统位于装置地下部分的上部，由穿孔弹(3)、扩孔弹、射孔造裂弹(5)三种不同功能的射孔弹以及电缆槽(4)、电缆槽盖板(2)、电缆(19)、枪体(6)、限位板(17)、限位锁(18)、固定触点(21)、活动触点(23)和活动触点架(22)组成，各个射孔弹垂直等距离分布于枪体(6)一侧。定位系统位于装置地下部分的下部，由滑轨(7)、底座(8)、压力固定机构(9)、油泵出油管(10)、叶片油泵(11)、油泵电机(12)、油泵吸油孔(13)、泄压阀门(14)、泄压杆(15)、穿线孔(16)组成，可在预定油层射孔深度将该系统牢固地固定在油井套管上。
该装置在使用过程中，通过吊环(1)将装置地下部分垂直放至准备进行射孔作业的井管内，此时限位板(17)与限位锁(18)接触，通过地面操作系统用钢丝缆绳将装置地下部分缓慢送至预定油层射孔深度，由地面操作人员送电控制电动液压固紧器(由油泵吸油孔(13)、油泵电机(12)、叶片油泵(11)和油泵出油管(10)、压力固定机构(9)、组成)动作，将装置地下定位系统牢固地固定在油井套管上。地面操作人员逐渐放松缆绳，使发射系统依靠自身的重力，缓慢沿定位系统的带有精密刻度的圆柱形滑轨(7)向下滑动，滑动速度控制在100mm／分种。当发射装置向下滑动到半个弹距的距离时，与穿孔弹处于同一水平位置的固定触点(21)与圆柱形滑轨(7)顶部的活动触点(22)接触，接通电源，自动起爆穿孔弹(3)，依靠它所喷出的高温火焰，射穿封闭油气产层的套管和水泥环，形成一个直径为15mm，深度为0．8m左右的圆柱形孔。穿孔弹(3)起爆的同时，发射系统仍以原速度向下滑动，由于弹体内高能材料的起爆时间仅为微秒至毫秒级，所产生的穿孔位置误差是非常小的。穿孔动作完成后，扩孔弹接着向下滑到1个弹距的距离时，固定触点(21)与活动触点(22)接触，自动起爆扩孔弹，喷射出直径较穿孔弹(3)大一倍的高温火焰，形成一个直径为30mm、深度为1．6m的油流通道。以后各级的发射原理均与以上穿孔弹(3)的发射原理相同，所不同的是以后各级均为射孔造裂弹(5)，弹头中装有高能材料，当它穿入油层2．5m～3m时能够自动爆炸并释放出大量的高能气体，其速度达1000～1100m／s，在油层内造裂，以造裂点为中心，形成半径为2m左右辐射网状造裂带。全部10枚射孔弹造裂弹发射完后，即在油层中形成了一条直径为30mm，长度为10m左右的油流通道。最后一级射孔造裂弹(5)发射后，发射系统接着向下滑动，当滑动到底座(8)附近时，与泄压杆(15)接触，依靠重力通过泄压杆(15)作用于泄压阀(14)对压力固定机构(9)进行泄压，这时地面操作人员可通过地面操作系统将地下部分逐渐提升至井外。
不同深度的射孔和向多个不同方向射孔的实施步骤均与以上方法相同，只是在射孔装置的射孔弹装载数量和方向的分布上有所不同。