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1、10申请公布号CN104066924A43申请公布日20140924CN104066924A21申请号201380005919322申请日2013011861/587,84220120118USE21B43/1120060171申请人欧文石油工具有限合伙公司地址美国得克萨斯州72发明人M克莱JC特拉维拉74专利代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所11038代理人姜雪梅54发明名称用于提高井眼穿孔的系统和方法57摘要本发明涉及一种对地下地层穿孔的设备，所述设备可包括壳体、含能材料、衬垫和酸生成材料。所述壳体可具有开槽端部和开放端部，所述开槽端部构造成接收引爆线。所述含能材料可设置在所述开。
2、放端部中并且处于弹道中。所述衬垫可包封所述开放端部。所述衬垫可包括酸生成材料，所述酸生成材料构造成在引爆爆炸性材料时形成酸。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014071886PCT国际申请的申请数据PCT/US2013/0222962013011887PCT国际申请的公布数据WO2013/109985EN2013072551INTCL权利要求书1页说明书4页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图2页10申请公布号CN104066924ACN104066924A1/1页21一种对地下地层穿孔的设备，包括壳体，所述壳体具有开槽端部和开放。
3、端部，所述开槽端部构造成接收引爆线；含能材料，所述含能材料设置在所述开放端部中；以及衬垫，所述衬垫包封所述开放端部，所述衬垫包括酸生成材料，所述酸生成材料构造成在引爆爆炸性材料时形成酸。2如权利要求1所述的设备，其中，所述酸生成材料包括至少第一组分，所述第一组分构造成与衬垫外部的第二组分发生反应。3如权利要求2所述的设备，其中，所述第二组分位于钻孔中。4如权利要求2所述的设备，其中，所述第二组分位于地层中。5如权利要求2所述的设备，还包括用于生成酸的催化剂。6如权利要求1所述的设备，其中，所述酸生成材料包括第二组分。7如权利要求1所述的设备，其中，所述酸生成材料包括第一组分和第二组分。8如权利。
4、要求7所述的设备，还包括将第一组分与第二组分隔离开的隔离材料。9如权利要求1所述的设备，其中，第一组分选自包括下述物质的组氧化铝、沸石、焦亚硫酸钠、焦亚硫酸钾、硫酸铜II、氧化钒V、氯化磷、亚硫酰氯族、酰基氯族、烷基卤族、卤代烯烃族、芳基卤化物族、磷、钴、铬，锰，过氧化氢族、石脑油、乙醛、氟化钙、氟橡胶、聚四氟乙烯、草酸、无水甘油、异氰化物、乙胺、氯仿、甲酰氟、甲酸钠、氢氰酸、硝化磷酸盐、磷酸三钙以及它们的组合。10如权利要求1所述的设备，其中，第一组分通过与第二组分相互作用而形成酸，所述第二组分选自包括下述物质的组氧化铝、沸石、焦亚硫酸钠、焦亚硫酸钾、硫酸铜II、氧化钒V、氯化磷、亚硫酰氯族。
5、、酰基氯族、烷基卤族、卤代烯烃族、芳基卤化物族、磷、钴、铬、锰、过氧化氢族、石脑油、乙醛、氟化钙、氟橡胶、聚四氟乙烯、草酸、无水甘油、异氰化物、乙胺、氯仿、甲酰氟、甲酸钠、氢氰酸、硝化磷酸盐、磷酸三钙以及它们的组合。11一种对地下地层穿孔的设备，包括壳体，所述壳体具有开槽端部和开放端部，所述开槽端部构造成接收引爆线；含能材料，所述含能材料设置在所述开放端部中；以及衬垫，所述衬垫包封所述开放端部，所述衬垫包括酸生成材料，所述酸生成材料包括第一组分和第二组分，所述第一组分在暴露于第二组分中时分解以形成酸。12如权利要求11所述的设备，其中，所述酸生成材料包括选自包括下述物质的组氧化铝、沸石、焦亚硫。
6、酸钠、焦亚硫酸钾、硫酸铜II、氧化钒V、氯化磷、亚硫酰氯族、酰基氯族、烷基卤族、卤代烯烃族、芳基卤化物族、磷、钴、铬、锰、过氧化氢族、石脑油、乙醛、氟化钙、氟橡胶、聚四氟乙烯、草酸、无水甘油、异氰化物、乙胺、氯仿、甲酰氟、甲酸钠、氢氰酸、硝化磷酸盐、磷酸三钙以及它们的组合。13如权利要求11所述的设备，其中，所述第二组分是含水流体。14如权利要求11所述的设备，其中，所述第二组分位于钻孔中。15如权利要求11所述的设备，其中，所述第二组分位于地层中。权利要求书CN104066924A1/4页3用于提高井眼穿孔的系统和方法技术领域0001本发明涉及一种用于对井套管和/或地层穿孔的设备和方法。背景。
7、技术0002烃生产井典型地包括套管柱，所述套管柱定位在贯穿地下油气矿床的井眼内。套管柱增加井眼的完整性，并且提供用于将流体产出到地表的路径。通常，套管被水泥固定到井眼，并随后通过引爆聚能射孔弹而进行穿孔。当引爆时，聚能射孔弹产生射流，该射流穿过套管并形成进入相邻地层中的短距离地道。经常，被穿孔的区域，尤其是地道的壁，可能由于通过射孔射流施加到地层的应力以及在击发射孔枪的过程中可引起的应力而变得不可渗透。渗透性的丧失和其他有害的影响诸如将碎屑引入到穿孔中可不利地影响烃从所贯穿的烃矿床的流动。0003在各方面，本公开提出了对提供更清洁且更有效的井穿孔的穿孔设备和方法的需求。发明内容0004本发明提。
8、供了一种用于对地层进行有效穿孔的设备和方法。0005在各方面中，本发明提供一种用于对井眼所贯穿的地层射孔的系统。0006在各方面中，本发明提供一种用于对井眼所贯穿的地层射孔的方法。0007本公开的特征的上述实例已经得到相当广泛的概括，以使得可以更好地理解如下它们的详细描述，以及使得可以意识到对现有技术的贡献。当然，存在本发明的将在下文中描述并且将形成所附的权利要求的主题的附加特征。附图说明0008为了详尽地理解本发明，应当结合附图参考优选实施例的下述详细描述，在附图中，相同的元件已经被赋予相同的附图标记，其中0009图1是本公开的装置的一个实施例的示意性剖视图，所述设备定位在穿透地下地层的井内。
9、；0010图2是图1中所示的射孔枪的一部分的示意性剖视图；以及0011图3是根据本发明的一个实施例制成的衬垫的剖视图。具体实施方式0012本公开的各个方面提供了聚能射孔弹，所述聚能射孔弹处理利用酸通过射孔射流形成的地道。该酸可以部分地由构成聚能射孔弹的衬垫的一种或多种组分生成。在引爆聚能射孔弹的含能材料时产生酸。在起爆聚能射孔弹之前不存在酸。另外，所产生的酸的量足以执行指定的操作。在一些实施例中，酸可以腐蚀或溶解异物诸如人造碎屑，以使得可将该异物通过流动的地层流体而被驱逐出地道。在其它实施例中，酸可以腐蚀或溶解天说明书CN104066924A2/4页4然存在的材料，诸如环绕地道的岩石或土。在另。
10、外的其它实施例中，酸可以增加地层的渗透性或孔隙率，以增强流体流动性。0013现在参考图1，示出了定位在感兴趣的地下地层12中的井结构和/或烃生产设施10。该设施可以是适于在井眼16中传送工具诸如射孔枪串的陆基钻机或海上钻机。井眼16可包括裸眼井段和/或带套管且水泥固定的井段。该设施10可以包括已知的设备和结构，诸如在地表20处的平台18、井架22、井口24和套管26。从井架22悬挂到井眼16内的工作柱28用来将工具传达到井眼16中。工作柱28可包括钻杆、连续管、钢丝绳、平直管线或任何其它已知的输送装置。另外，工作柱28可以通过诸如井眼牵引器未示出的装置而被牵拉通过井眼，这在大位移井或斜井中可能。
11、是有利的。工作柱28可包括遥测线路或其它信号/功率传输介质，它们建立从地表到连接到工作柱28的端部的单向或双向遥测通信。一种合适的遥测系统未示出可被称为泥浆脉冲、电信号、声学或其他合适的系统。出于说明性的目的，示出了具有地表控制器例如，电源和/或在击发面板30的遥测系统，所述地表控制器适于经由布置在工作柱28中的电缆或信号传输线31而传输信号。该信号可以是模拟信号或数字信号。在本发明的一个实施例中，射孔枪32联接到工作柱28的端部。射孔枪32可以是用于将图1所述的装置输送到钻孔中的设备。0014射孔枪32可以是炸药串组件，该炸药串组件包括引爆器、引爆绳和一个或多个聚能射孔弹33。当在井眼中引爆。
12、时，射孔弹将产生穿过套管、水泥而进入周围地层中的孔。该引爆建立地层与井眼之间的连通，从而提供用于要生产的地层流体和气体的路径。炸药串组件可以设计为以预定的定时顺序操作。电引爆器可用来引爆引爆绳，这从而自上而下或自下而上地引爆射孔弹。下面是一种部署射孔枪32的示例性方法，该射孔枪可利用根据本公开的一个或多个引爆器。0015参考图2，示出了射孔枪组件32的横截面。射孔枪组件32具有管状载体34和同心地设置在管状载体34内的圆筒形装药管36。装药管36的外径使得在装药管36与载体34之间产生环形空间38。聚能射孔弹40具有截头圆锥形装药壳体42。装药壳体42典型地由钢、压铸铝或锌合金制成，而且具有形。
13、成装药壳体42的中空内部的内表面或壁44。装药壳体42在外端处开口并且向内渐缩。衬垫48设置在装药壳体42的内部，该衬垫48具有大致圆锥形或截头圆锥形的构造。衬垫48从位于外端部处的基部50向内渐缩到鼻部部分52。衬垫48在基部50处开口，并且具有中空的内部。爆炸性材料54设置在衬垫48和壳体42的内壁44之间。爆炸性材料54从装药壳体42的内部延伸通过形成在装药壳体42的最内端部的通道。装药壳体42接收用于引爆聚能射孔弹40的爆炸性材料54图3的引爆绳56。0016图3示出了根据本发明的一个实施例制成的衬垫48的剖视图。当射孔枪组件图2的聚能射孔弹图2被引爆时，由爆炸性材料54释放的热能和冲。
14、击波将衬垫48变换成熔融射流，该熔融射流穿过井眼中的套管未示出并且进入周围地层中以形成穿孔。0017在本公开的实施例中，爆炸性材料54的引爆启动一种或多种酸的生成，所述酸被沉积到由射流所形成的地道内。用数字60表示图1所示的说明性地道。0018在一个实施例中，衬垫48可包括用于产生酸的酸生成材料50。具体地，衬垫包括足够的酸生成材料以产生足以有效地发挥功能的酸。通过有效地发挥功能，意味着通过酸处理的地道具有已经以预定量或期望量改变的属性或特性例如，渗透性。酸生成材料说明书CN104066924A3/4页550可以通过第一组分和第二组分的相互作用而形成。第一组分可以是或包括质子供给体或正离子。第。
15、二组分通常是呈液态或气态形式的含水溶剂。应当理解的是，第二组分可以存储呈固体形式例如，水合物的水溶液。该固体可被处理以形成与第一组分相互作用以形成酸的液体或气体。0019在一种布置中，酸生成材料50可包括形成酸所需的所有组分，例如，第一组分和第二组分。在另一种布置中，衬垫48可包括与枪32中的第二组分相互作用以形成酸的第一组分。例如，第二组分可以是用于至少部分地形成壳体42的材料。再者，第二组分可以是位于衬垫48外部但位于载体34内部的固体、液体或气体。在又一种变型中，第二组分可以是载体34外部的井流体。在另一种布置中，衬垫48可以包括与位于载体34外部并且可定位在井眼16和/或地层12中的天。
16、然存在的第二组分相互作用的第一组分。术语“天然存在的”指的是驻留在地层16中的诸如水、盐水和烃的材料。0020酸可以被定义为可以用作LEWIS酸或BRONSTEDLOWREY酸，包括典型地呈水溶液形式的酸。在一个非限制性的例子中，酸生成材料可以包括第一组分，该第一组分可构造成在引爆爆炸性材料时形成酸。第一组分可以由酸生成材料分解而成；在分解之后，第一组分可以与第二组分相互作用以形成酸。0021酸生成材料可包括构造为与第一组分相互作用以产生酸的催化剂。第一个组分可以构造为与衬垫外部的第二组分例如，溶剂反应，用于在水溶液中形成酸。溶剂或第二组件可以位于钻孔中、位于地层中或者位于这两者中。0022在。
17、一些实施例中，酸生成材料可以包括一种或多种组件分，诸如包括但不限于质子供给体或正离子、质子受体或负离子、催化剂或者有助于在引爆爆炸性材料时形成酸的材料。对本领域技术人员来说显而易见的是，酸生成材料的各方面可用作质子供给体阳离子和质子受体阴离子。酸生成材料的组分可以是或者包括但不限于氧化铝、沸石、焦亚硫酸钠、焦亚硫酸钾、硫酸铜II、氧化钒V、氯化磷、亚硫酰氯族、酰基氯族、烷基卤族、卤代烯烃族、芳基卤化物族、磷、钴、铬，锰，过氧化氢族、石脑油、乙醛、氟化钙、氟橡胶、聚四氟乙烯、草酸、无水甘油、异氰化物、乙胺、氯仿、甲酰氟、甲酸钠、氢氰酸、硝化磷酸盐、磷酸三钙以及它们的组合。所生成的酸可以是但不限于。
18、磷酸、硫酸、醋酸、甲酸、膦酸以及它们的组合。0023在一些实施例中，材料50可以配制为只有在暴露于催化剂52时发生反应。催化剂52可以设置在隔离材料54中。隔离材料54最初防止催化剂52与衬垫48中的其他材料相互作用。隔离材料54可选择成在存在一种或多种条件下释放酸生成材料。例如，隔离材料54可以是金属，该金属的熔点低于在引爆爆炸性材料44时所遇到的温度。一种说明性但不排他的隔离材料是锌。在引爆射孔弹40时，隔离材料54可以在允许催化剂52与酸生成材料50相互作用的条件下烧掉、融化、溶解、解离或以其他方式经历变化。0024应该意识到的是，隔离材料54也可用来隔离第一组分或第二组分或者第一组分和。
19、第二组分两者。通过隔离，这意味着在引爆射孔枪之前组分的任一种或两者不会相互作用。在某些实施例中，催化剂材料可用于隔离第一组分或第二组分或者第一组分和第二组分两者。0025衬垫48还可包括基体材料，诸如金属粉末或者与可延展材料相混合的粉末金属，所述可延展材料诸如是铝、锌、紫铜、钨、铅、铋、钽、锡、黄铜、钼等材料。诸如增塑剂或粘合说明书CN104066924A4/4页6剂的材料也可以包括在衬垫48的基体材料中。衬垫48也可以由可锻固体或片材形成，诸如紫铜、锌、和PNODAL合金。0026为了进行说明和解释，前面的描述针对本发明的特定实施例。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不偏离本公开的范围的情况下，可对上面提到的实施例进行许多修改和改变。因此，目的在于下述权利要求书被解释为包括所有这些修改和改变。说明书CN104066924A1/2页7图1说明书附图CN104066924A2/2页8图2图3说明书附图CN104066924A。