采用电缆传输实现精确定向射孔的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201110232021.2

申请日:

2011.08.12

公开号:

CN102278098A

公开日:

2011.12.14

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):E21B 43/116申请日:20110812|||公开

IPC分类号:

E21B43/116

主分类号:

E21B43/116

申请人:

中国石油天然气股份有限公司

发明人:

唐梅荣; 赵振峰; 李宪文; 赵文; 马兵; 王晓东; 杨晓刚; 李转红; 樊凤玲; 王蓓

地址:

100007 北京市东城区东直门北大街9号中国石油大厦

优先权:

专利代理机构:

北京市中实友知识产权代理有限责任公司 11013

代理人:

李玉明

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内容摘要

采用电缆传输实现精确定向射孔的方法,应用于油田套管井完井时定方位射孔。步骤包括:定位装置下井坐封;陀螺测斜仪下井测量定位装置内上部导向键的准确方位;射孔枪下井准确定向、射孔;定位装置及射孔枪的起出。最终完成电缆传输实现精确定向射孔施工。效果是:实现了全井最大井斜角超过15°、射孔段井斜角小于30°井的定向射孔;射孔施工周期由油管传输定向射孔的30小时减至目前的8小时,提高施工效率;电缆传输代替油管传输,降低了劳动强度。

权利要求书

1.一种采用电缆传输实现精确定向射孔的方法,其特征在于:
步骤1、定位装置下井坐封:
在定位装置连接串的上部连接主电缆,将定位装置连接串送入井
下;定位装置连接串的结构自上而下是:
主电缆连接鱼雷(1)连接附射孔电缆(2)连接马龙头(3)连接磁性定
位器(4)连接投放工具(5)连接挤压套筒(6)连接定位装置(7);
当定位装置(7)到达设计射孔深度位置时,利用磁性定位器(4)依据
《磁定位测井解释成果表》数据,跟踪测量井下射孔段上部的短套管接
箍长度,以此判断确定深度,再测量确定射孔段底部的第一个接箍做
为标准接箍,以此标准接箍为基准,考虑定位装置连接串的零长计算
出上提数,当定位装置连接串上提并跟踪测量到上提数回零时停车,
这时通电点燃投放工具中的火药柱,火药柱燃烧产生的高压气体推动
投放工具(5)的液压缸,由动力转换接头实现中心活塞杆向上抽拉力和
活塞筒包括挤压套筒(6)向下产生的挤压力;此上抽和下挤压力迫使定
位装置(7)的中心管向上运行而锁紧套向下运行,上、下楔体压缩弹簧
靠拢,使卡瓦向外张出锚定在套管内壁上,起到定位支撑作用;此时
锁紧套内的锯齿扣行行到锁舌的中部,起到锁紧作用;当投放工具抽
拉力高达50~80KN时,定位装置的丢手活塞剪切销被剪断,这时
完成定位装置的坐封全过程;
坐封后从井内取出包括挤压套筒(6)的以上部分;定位装置(7)承载
负荷5~8吨;
步骤2、陀螺测斜仪下井测量定位装置内上部导向键的准确方位:
在测量方位仪器连接串的上部连接测井电缆,将测量方位仪器连接
串送入井下;测量方位仪器连接串的结构自上而下是:
主电缆连接鱼雷(1)下端连接马龙头(3),鱼雷(1)与马龙头(3)之间
有电缆(2)连通;在马龙头(3)的下端连接磁性定位器(4),磁性定位器
(4)的下端连接电子短节(8),电子短节(8)的下端连接陀螺测斜仪(9),
陀螺测斜仪(9)的下端连接减震器(10),减震器(10)的下端连接导向定
位头(11);最后在马龙头(3)与磁性定位器(4)以及减震器(10)的下端
与导向定位头(11)外壳之间安装扶正器(12),紧固好顶丝;
陀螺测斜仪(9)下井测量定位装置(7)内的导向键方位;根据射孔设
计要求方位,得出方位差值;此差值最后在地面调节射孔枪外盲孔与
炮尾下接的导向槽的夹角,从井内取出测量方位仪器连接串;
步骤3、射孔枪下井准确定向、射孔:
在射孔枪连接串的上部连接测井电缆,将射孔仪器连接串送入井
下;测量方位管柱的结构自上而下是:
主电缆连接鱼雷(1)下端连接马龙头(3),鱼雷(1)与马龙头(3)之间
有电缆(2)连通;在马龙头(3)的下端连接磁性定位器(4),磁性定位器
(4)的下端连接转换接头(13),转换接头(13)的下端连接炮头(14),炮
头(14)下端连接定位射孔枪(15),定位射孔枪(15)的下端连接炮尾
(16),炮尾(16)下端连接定位导向捕捞头(17);
井下定向射孔深度确定:是通过磁性定位器测量套管接箍深度进行
校正深度,缓慢把定向射孔枪下放到位插入定位装置上部,此时的射
孔枪深度即为设计要求的射孔深度;
井下定向射孔方位确定:缓慢把定向射孔枪(15)下放到位插入定位
装置(7)上部时,定位射孔枪(15)下端的定位导向捕捞头(17)即进入定
位装置(7),此时导向槽与定位装置(7)导向键对接后,捕捞头(17)已
进入定位装置(7)的打捞头,定位射孔枪(15)的射孔弹方位为设计要求
方位相对应;
然后,给井下射孔枪通电点火起爆定向射孔弹穿孔,射穿套管进入
地层一定深度;
步骤4、定位装置及射孔枪的起出:
定位射孔枪(15)尾部的导向槽底部带有一个提钩,射孔枪入井坐到
定位装置后,提钩插入定位装置打捞头中;定向射孔起爆时,枪身瞬
间产生震动和上窜,定位装置在提钩的作用下解封;射孔后上提或下
放定位射孔枪(15)时,定位装置(7)随定位射孔枪(15)一起上行或下
行;当射孔枪串下过射孔段上提测量完“射孔检查验证曲线”后,定
位装置(7)随射孔仪器连接串一起起出井筒;最终完成电缆传输实现精
确定向射孔施工。
2.根据权利要求1所述的采用电缆传输实现精确定向射孔的方法,
其特征是:定位装置(7)包括本体、扩张单元、锁紧单元、释放单元,
其特征是:锁紧单元、扩张单元、释放单元依次套接在本体外,锁紧
单元与释放单元之间通过斜面与扩张单元活动连接;
所述的主体是由扶正管(701)、丢手活塞(702)、导向键(703)、锁
舌(706)、锁舌套(707)、中心管(709)构成,扶正管(701)的上部内侧
通过销钉销接有丢手活塞(702),扶正管(701)的中部开有导向键
(703),扶正管(701)的下部外侧螺纹连接有锁舌套(707),锁舌套(707)
内固定有锁舌(706),锁舌套(707)底部通过螺纹连接有中心管(709);
所述的丢手活塞(702)与扶正管(701)之间通过四个剪切销连接;
所述的锁紧单元是由锁紧套(705)和上楔体(708)构成,上楔体(708)
的上端固定连接有锁紧套(705),上楔体(708)下端有斜面;
所述的锁紧套(705)与本体的锁舌套(707)的接触端有锯齿状卡槽,
锁舌套(707)的锁舌(706)对应锯齿状卡槽的位置;
所述的释放单元是由打捞头(704)、下楔体(712)、下心轴(714)、
托环(715)、下堵头(716)、锁爪(717)构成,下楔体(712)的上端有斜
面,下楔体(712)的下端固定连接有托环(715),托环(715)内侧有凹槽,
托环(715)底部通过内螺纹连接有下堵头(716),本体的中心管(709)下
端有锁爪(717),锁爪(717)的下端外侧有凸起,本体的扶正管(701)下
部内侧置有打捞头(704),打捞头(704)与扶正管(701)之间无连接关
系,打捞头(704)的上端有内卡沿,打捞头(704)底部固定连接有下心
轴(714),下心轴(714)位于中心管(709)及锁爪(717)的内侧,下心轴
(714)的底端通过下堵头(716)限位,下心轴(714)将锁爪(717)外侧的
凸起卡接在托环(715)内侧的凹槽内;
所述的中心管(709)下端固定多个间隔分布的锁爪(717),每个锁爪
(717)的下端外侧均有凸起,凸起对应的托环(715)内侧有相匹配的凹
槽;
所述的扩张单元是由卡瓦(710)、弹簧(711)、弹簧钢板(713)构成,
卡瓦(710)位于锁紧单元的上楔体(708)和释放单元的下楔体(712)之
间,上楔体(708)和下楔体(712)之间还压接有弹簧(711),卡瓦(710)
是外侧卡沿端大内侧小的梯形结构,卡瓦(710)梯形两侧斜面与上楔体
(708)下端和下楔体(712)上端的斜面接触;所述的卡瓦(710)的背面通
过螺栓固定连接有弹簧钢板(713),弹簧钢板(713)两端有限位槽口,
弹簧钢板(713)通过两端的限位槽口分别与上楔体(708)及下楔体(712)
螺栓连接。

说明书

采用电缆传输实现精确定向射孔的方法

技术领域

本发明涉及油田完井技术领域,特别是一种套管井完井时定方位射
孔的方法,是用于井斜角在15~30°之间的油井实现定向射孔的方法。

背景技术

现有定向射孔工艺有二种:全井最大井斜角小于15°时,通过油
管传输、陀螺测斜仪测方位、地面转动油管等实现定向射孔;油层段
井斜角大于30°以上时,通过油管传输、偏心配重块定向等实现定向
射孔。

直井定向射孔技术比较成熟,原理是通过陀螺测斜仪测量井下射孔
枪方向,通过地面转动油管带动射孔枪转到设计方位。主要是步骤:
①油管传输方法下入射孔枪;②伽玛射线和磁性定位器校深,调节至
设计深度;③陀螺测斜仪测量井下射孔枪方位;④如果与设计方位有
差距,在井口转动油管调节射孔枪方向;⑤陀螺测斜仪再次测量井下
射孔枪方位;⑥如果与设计方位仍有差距,继续转动油管调节;如果
与设计方位相符,引爆射孔;⑦上提油管起出射孔枪。该定向射孔方
法存在两个缺点:①井口转动油管阻力较大,最大井斜角超过15°后
不能应用;②油管传输工艺过于复杂,施工周期长、经济效益差。

目前,斜井定向射孔有一种偏心配重块定方位射孔技术,它是利用
重力作用下偏心配重块的方向垂直向下的原理定位,依此为基准通过
井斜角、井斜方位等参数计算,地面调节好射孔枪与偏心配重块的夹
角,下入井中射孔枪方向刚好是设计方位。主要步骤:①获取射孔井
段的井斜角、方位等参数;②根据设计要求,地面调节射孔枪方向与
偏心配重块方向夹角;③油管传输下井;④伽玛+磁性定位器校深,调
节至设计深度;⑤引爆射孔;⑥起出射孔枪。该定向射孔方法存在两
个缺点:①井筒半径小,偏靠器提供的扭矩较小,井斜角30°以下,
射孔枪连续长度10m以上则无法实现定位;②油管传输工艺过于复杂,
施工周期长、经济效益差。

中国专利公开号:CN101749000A,提供了“一种聚能子弹爆破射孔
工艺方法”。将全通径射孔枪和井下定位器用油管传输至油气井井下
目的层,利用全通径射孔枪起爆射孔后,采用电缆过油管射孔方式将
爆破子弹射孔枪从油管内送至全通径射孔枪内,通过井下特殊定位装
置及地面仪器的检测完成子弹与射孔孔道的精确定位,并起爆爆破子
弹射孔枪,二次爆破子弹打入对应的已射开射孔孔道,通过子弹的延
时装置,子弹到达孔道末端后引爆,使地层产生更多更长的裂缝,从
而达到提高油气井产量的目的。该方法仍然利用油管传输全通径射孔
枪和井下定位器。

长庆油田开展体积压裂试验,需要定向射孔技术配合。长庆定向射
孔井一般油层段井斜角10°以下,但全井最大井斜角一般在10~35°,
且射孔枪连续长度一般12~20m,目前的转动油管定向射孔、偏心配重
块定向射孔均不能满足长庆油田定向射孔的需求。因此,需要开展新
型定向射孔工艺研究。

发明内容

本发明的目的是:提供一种采用电缆传输实现精确定向射孔的方
法,采用电缆传输定向射孔,实现全井最大井斜角超过15°、射孔段
井斜角小于30°的井进行定向射孔。

本发明采用的技术方案是:采用电缆传输实现精确定向射孔的方
法:

步骤1、定位装置下井坐封:

在定位装置连接串的上部连接主电缆,将定位装置连接串送入井
下;定位装置连接串的结构自上而下是:

主电缆连接鱼雷连接附射孔电缆连接马龙头连接磁性定位器连接
投放工具连接挤压套筒连接定位装置。

当定位装置7到达设计射孔位置(深度)时,利用磁性定位器依据
《磁定位测井解释成果表》数据,跟踪测量井下射孔段上部的短套管接
箍长度,以此判断确定深度,再测量确定射孔段底部的第一个接箍做
为标准接箍,以此标准接箍为基准,考虑定位装置连接串的零长计算
出上提数,当定位装置连接串上提并跟踪测量到上提数回零时停车,
这时通电点燃投放工具中的火药柱,火药柱燃烧产生的高压气体推动
投放工具的液压缸,由动力转换接头实现中心活塞杆向上抽拉力和活
塞筒包括挤压套筒向下产生的挤压力。此上抽和下挤压力迫使定位装
置的中心管向上运行而锁紧套向下运行,上、下楔体压缩弹簧靠拢,
使卡瓦向外张出锚定在套管内壁上,起到定位支撑作用。此时锁紧套
内的锯齿扣行行到锁舌的中部,起到锁紧作用。当投放工具抽拉力高
达50~80KN时,定位装置的丢手活塞剪切销被剪断,这时完成定
位装置的坐封全过程。

坐封后从井内取出包括挤压套筒6的以上部分。定位装置承载负荷
5~8吨。

步骤2、陀螺测斜仪下井测量定位装置内上部导向键的准确方位:

在测量方位仪器连接串的上部连接测井电缆,将测量方位仪器连接
串送入井下;测量方位仪器连接串的结构自上而下是:

主电缆连接鱼雷下端连接马龙头,鱼雷与马龙头之间有电缆连通;
在马龙头的下端连接磁性定位器,磁性定位器的下端连接电子短节,
电子短节的下端连接陀螺测斜仪,陀螺测斜仪的下端连接减震器,减
震器的下端连接导向定位头。最后在马龙头与磁性定位器以及减震器
的下端与导向定位头外壳之间安装扶正器,紧固好顶丝。

陀螺测斜仪下井测量定位装置内的导向键方位。根据射孔设计要求
方位,得出方位差值。此差值最后在地面调节射孔枪外盲孔与炮尾下
接的导向槽的夹角(即:方位差值),从井内取出测量方位仪器连接
串。

步骤3、射孔枪下井准确定向、射孔:

在射孔枪连接串的上部连接测井电缆,将射孔仪器连接串送入井
下;测量方位管柱的结构自上而下是:

主电缆连接鱼雷下端连接马龙头,鱼雷与马龙头之间有电缆连通;
在马龙头的下端连接磁性定位器,磁性定位器的下端连接转换接头,
转换接头的下端连接炮头,炮头下端连接定位射孔枪,定位射孔枪的
下端连接炮尾,炮尾下端连接定位导向捕捞头。

井下定向射孔深度确定:是通过磁性定位器测量套管接箍深度进行
校正深度,缓慢把定向射孔枪下放到位插入定位装置上部,此时的射
孔枪深度即为设计要求的射孔深度。

井下定向射孔方位确定:缓慢把定向射孔枪下放到位插入定位装置
上部时,定位射孔枪下端的定位导向捕捞头即进入定位装置,此时导
向槽与定位装置导向键对接后,捕捞头已进入定位装置的打捞头,定
位射孔枪的射孔弹方位为设计要求方位相对应。

然后,给井下射孔枪通电点火起爆定向射孔弹穿孔,射穿套管进入
地层一定深度。

步骤4、定位装置及射孔枪的起出:

定位射孔枪尾部的导向槽底部带有一个提钩,射孔枪入井坐到定位
装置后,提钩插入定位装置打捞头中。定向射孔起爆时,枪身瞬间产
生震动和上窜,定位装置在提钩的作用下解封。射孔后上提或下放定
位射孔枪时,定位装置随定位射孔枪一起上行或下行。当射孔枪串下
过射孔段上提测量完“射孔检查验证曲线”后,定位装置随射孔仪器
连接串一起起出井筒。最终完成电缆传输实现精确定向射孔施工。

定位装置7的结构:

定位装置包括本体、扩张单元、锁紧单元、释放单元,其特征是:
锁紧单元、扩张单元、释放单元依次套接在本体外,锁紧单元与释放
单元之间通过斜面与扩张单元活动连接。

所述的本体是由扶正管、丢手活塞、导向键、锁舌、锁舌套、中心
管构成,扶正管的上部内侧通过销钉销接有丢手活塞,扶正管的中部
开有导向键,扶正管的下部外侧螺纹连接有锁舌套,锁舌套内固定有
锁舌,锁舌套底部通过螺纹连接有中心管。所述的丢手活塞与扶正管
之间通过四个剪切销连接。

所述的锁紧单元是由锁紧套和上楔体构成,上楔体的上端固定连接
有锁紧套,上楔体下端有斜面。

所述的锁紧套与本体的锁舌套的接触端有锯齿状卡槽,锁舌套的锁
舌对应锯齿状卡槽的位置。

所述的释放单元是由打捞头、下楔体、下心轴、托环、下堵头、锁
爪构成,下楔体的上端有斜面,下楔体的下端固定连接有托环,托环
内侧有凹槽,托环底部通过内螺纹连接有下堵头,本体的中心管下端
有锁爪,锁爪的下端外侧有凸起,本体的扶正管下部内侧置有打捞头,
打捞头与扶正管之间无连接关系,打捞头的上端有内卡沿,打捞头底
部固定连接有下心轴,下心轴位于中心管及锁爪的内侧,下心轴的底
端通过下堵头限位,下心轴将锁爪外侧的凸起卡接在托环内侧的凹槽
内。

所述的中心管下端固定多个间隔分布的锁爪,每个锁爪的下端外侧
均有凸起,凸起对应的托环内侧有相匹配的凹槽。

所述的扩张单元是由卡瓦、弹簧、弹簧钢板构成,卡瓦位于锁紧单
元的上楔体和释放单元的下楔体之间,上楔体和下楔体之间还压接有
弹簧,卡瓦是外侧卡沿端大内侧小的梯形结构,卡瓦梯形两侧斜面与
上楔体下端和下楔体上端的斜面接触(吻合)。所述的卡瓦的背面通
过螺栓固定连接有弹簧钢板,弹簧钢板两端有限位槽口,弹簧钢板通
过两端的限位槽口分别与上楔体及下楔体螺栓连接。

定位装置的组装:

1、首先将钢板由卡瓦背面的槽内插入,使钢板中部的两个孔对准卡
瓦上的两个孔,然后将两M8的固定螺丝紧固。

2、四个锁舌弹簧和四个锁舌分别装入锁舌套,用手压住锁舌,然
后将锁舌套上压帽对准锁舌斜面端丝扣连入并拧紧,再将锁舌套下压
帽对准锁舌直面端丝扣连入并拧紧。

3、将弹簧挡板和弹簧从中心管的锁爪处装入。

4、将下楔体从中心管的锁爪处装入。

5、将托环从中心管的锁爪处装入。

6、将上楔体从中心管的上端套入。

7、将锁舌套总成从锁环套下端插入。

8、将锁紧机构总成与中心管上端连接并紧固。

9、将下心轴从托环下端中心管锁爪内插入。将打捞器与下心轴连
接。

10、将组装好的四片卡瓦机构,用八个M8的固定螺丝分别固定在

环套和托环的凹槽里。

11、定位管与锁舌套丝扣连接紧,再装下堵头。

12、将锁环套上、下调整,使四个剪切销孔对准锁舌套上压帽的剪
切槽,然后再分别装入四个(四个/套)的剪切销。

13、剪切环插入定位管套,剪切槽对准剪切销孔。

14、将连接螺丝与剪切环装配到位,然后将定位装置整体调整。

特别注意:1、四个卡瓦后斜面必须与上、下楔体的斜面吻合;2、
四个卡瓦的最大外径不得超过116mm;

定位装置的工作原理:

投放工具心轴产生的上拉力作用在定位装置的丢手活塞上,它带动
定位键套、锁舌套、中心管、托环、下楔体上行,投放工具挤压筒产
生的下推力下压锁紧套、上楔体下行,这时上、下楔体压缩弹簧,同
时撑着卡瓦向外扩张紧贴在套管内壁上,当四个卡瓦镶嵌进套管内壁
一定深度后,锁紧套不再下行时,锁舌锁住。此时投放工具剩余的高
压抽拉力剪断丢手活塞上四个剪钉,完成投放工具与定位装置脱手。

本发明的有益效果:本发明采用电缆传输实现精确定向射孔的方
法,

一是改变了传输方式,取消了起下油管,减轻了劳动强度;大大的
缩短了占井时间;二是采用磁性定位器跟踪控制,提高了定位装置和
射孔枪准确深度;三是射孔弹的方位取消了旋转油管定位的方法,而
是采用陀螺仪测量后,地面旋转调节提高了方位的准确度;四是安全
性、可靠性、射孔下井一次成功率得到提高;五是满足定向井既不受
井斜角限制,实现了全井最大井斜角超过15°、射孔段井斜角小于30
°井的定向射孔;射孔施工周期由油管传输定向射孔的30小时减至目
前的8小时,提高施工效率;电缆传输代替油管传输。

附图说明

图1是本发明采用电缆传输实现精确定向射孔的方法实施例流程
示意图。

图2a是定位仪器连接串上半部分结构示意图。图2b是定位仪器
连接串下半部分结构示意图。

图3是测量方位仪器连接串结构示意图。

图4a是射孔仪器连接串上半部分结构示意图。图4b是射孔仪器
连接串下半部分结构示意图。

图5是定位装置7的结构剖面示意图。

图中,1-鱼雷,2-电缆,3-马笼头,4-磁性定位器,5-投放工具,
6-挤压套筒,7-定位装置,8-电子短节,9-陀螺测斜仪,10-减震器,
11-导向定位头,12-扶正器,13-转换接头,14-炮头,15-定位射孔枪,
16-炮尾,17-定位导向捕捞头。

701-扶正环,702-丢手活塞,703-导向键,704-打捞头,705-锁
紧套,706-锁舌,707-锁舌套,708-上楔体,709-中心管,710-卡瓦,
711-弹簧,712-下楔体,713-弹簧钢板,714-下心轴,715-托环,716-
下堵头。

具体实施方式

实施例1:以一口井采用电缆传输实现精确定向射孔的方法为例,
对本发明作进一步详细说明。

长庆油田A井定向射孔施工过程。

一、首先,收集获取井斜、射孔段等参数:

二、定方位射孔施工设计

(1)定位支撑装置:

采用51/2″定位支撑装置,最大外径114mm,长度1000mm,丢手活
塞剪切销的剪断力8T。

(2)方位测量仪器:

采用HKTL-46型陀螺方位测量仪,最大外径46mm,扶正环最大外
径102mm。

(3)定方位射孔器:

a.定方位射孔器外径为102mm,接头最大外径104mm,长度2200mm。

b.夹层枪外径为73mm,中间接头最大外径75mm,长度(1000mm、
2000mm、3000mm)可以按设计要求组合。

(4)具体设计数据如下:

a.设计定位装置顶部深度:油层底部深度+0.25米。

b.定位装置上提数为:标准接箍深度+1.75米*-油层底部深度-
0.23米。

注:*---指磁性定位器记录点到定位装置顶部之间的长度。

三、定位装置下井坐封:

在定位装置连接串的上部连接主电缆,将定位装置连接串送入井
下;定位装置连接串的结构自上而下是:

5500米7芯电缆连接直径37mm的快接鱼雷1再连接1.5米附射孔
电缆2再连接直径73mm的马龙头3再连接直径73mm的单芯磁性定位
器4再连接直径89mm的投放工具5(内装药柱和点火器)再连接直径
114mm的挤压套筒6再连接定位装置7。

直径37mm的快接鱼雷1型号:FYYL-3A

直径73mm的马龙头3型号:FYSKM-981A

直径73mm的单芯磁性定位器4型号:FYCDW-O1C

直径89mm的投放工具5型号:FYQTG-1

定位装置7的型号:FYDZ-114

以上产品均为“西安方元能源工程有限责任公司”生产。

当定位装置7到达设计射孔位置(深度)时,磁性定位器4跟踪测
量井下射孔段上部的短套管接箍长度,以此判断确定深度,再测量确
定射孔段底部的第一个接箍做为标准接箍,以此标准接箍为基准,考
虑定位装置连接串的零长计算出上提数,当定位装置连接串上提并跟
踪测量到上提数回零时停车,这时通电点燃投放工具中的火药柱,火
药柱燃烧产生的高压气体推动投放工具5的液压缸,由动力转换接头
实现中心活塞杆向上抽拉力和活塞筒包括挤压套筒6向下产生的挤压
力。此上抽和下挤压力迫使定位装置7的中心管向上运行而锁紧套向
下运行,上、下楔体压缩弹簧靠拢,使卡瓦向外张出锚定在套管内壁
上,起到定位支撑作用。此时锁紧套内的锯齿扣行行到锁舌的中部,
起到锁紧作用。当投放工具抽拉力高达55KN时,定位装置的丢手活
塞剪切销被剪断,这时完成定位装置的坐封全过程。然后停5分钟待
投放工具高压气体释放完和井内液体静止后,再上提起出工具串。坐封
后从井内取出包括挤压套筒6的以上部分。定位装置7的承载负荷6.5
吨。

四、陀螺测斜仪下井测量定位装置内上部导向键的准确方位:

在HKTL-46型陀螺方位测量仪连接串的上部连接测井电缆,将测量
方位仪器连接串送入井下;

(1)测量方位仪器连接串的结构自上而下是:

5500米7芯主电缆连接直径37mm的鱼雷1,下端连接直径46mm
的马龙头3,鱼雷1与马龙头3之间有电缆2连通;在马龙头3的下端
连接直径46mm的磁性定位器4,磁性定位器4的下端连接直径46mm的
电子短节8,电子短节8的下端连接直径46mm的陀螺测斜仪9,陀螺
测斜仪9的下端连接直径46mm的减震器10,减震器10的下端连接直
径46mm的导向定位头11。

最后在马龙头3与磁性定位器4以及减震器10的下端与导向定位
头11外壳之间安装直径114mm的扶正器12,紧固好顶丝。

(2)陀螺仪测量方位施工

①陀螺测斜仪属于娇贵、精密的测量仪器,使用中的任何操作
失误都可能造成陀螺测斜的永久性损坏。仪器操作人员应经过专门的
培训,方可上岗操作。为了保证陀螺测斜仪应有的测量精度和性能,
使用中请您务必注意做到以下几点:

a.运输时陀螺一定要放在固定的专用包装箱内,并作适当保护;

b.任何时候移动陀螺都要轻拿轻放,不可以有刚性碰撞;

c.装配陀螺时应斜使用相应有摩擦管钳,卡紧位置应在螺纹外端,
避免用管钳上扣;

d.装配陀螺测斜仪,上扣需用摩擦管钳,手感受上紧即可,不可
用脚夫踩摩擦管钳手柄上扣,并注意上扣过程中,装有陀螺仪的高压
外壳不可有跳动,碰撞;

e.使用电缆绞车起、下仪器时,每次电缆从静止到运动、或相反,
必须缓慢加速或缓慢停车,加速度应小于5cm/s2

f.陀螺仪在工作状态下必须静止姿态,禁止晃动陀螺测斜仪探管;

g.控制测量温度,不要超过规定范围,否则会降低陀螺仪寿命,
甚至导致测量失败;

h.每次开机启动陀螺测斜仪之前,保证仪器处于静止状态。陀螺
测斜仪运行中的任何大幅度摆动(大于2度每秒)都可能造成仪器的
性能下降,甚至造成陀螺体的永久性损坏;

i.每次上井前应做精度测试,发现误差偏大请进行维修;

②测量之前先检查好硬件电路,并保证全部设备已经正常启用。
(从上之下):电缆小鱼雷+陀螺仪马龙头+陀螺仪电子线路(长)+陀
螺仪惯性体(短)+陀螺仪引斜(带槽子和弹簧)

必须按这一顺序配接陀螺仪。配接时注意电子线路轻拿轻放及对接
的准确和紧密。

③在陀螺仪的引斜滑槽上放置水平测试模块,调整陀螺仪器本
身使测试模块显示水平。调整好陀螺仪供电后至供电结束后2MIN内陀
螺仪应保持相对静止,绝不允许陀螺仪在地面和井下晃动或摆动。

④用双头USB线连接手提电脑与陀螺仪地面供电面板,连接地面
供电面板红黑供电孔分别至大仪器电缆井下1,10线(如果陀螺仪马
龙头联通为1线则红线接至1线,10线为地线)。打开手提电脑,进
入陀螺仪软件,打开陀螺仪地面电源。

⑤在手提电脑的陀螺仪软件中设置合适的井场及陀螺参数:

参数设置→常规信息设置→陀螺信息设置

仪器编号:69;仪器零长:0;本地纬度:根据当地实际的纬度
填,上井前应查询;

陀螺高边:0;高边初始角:0;高边偏差:0;高边偏转角:3;

⑥先按下陀螺仪地面控制面板上仪器启动按钮,等面板显示电
流为80左右时,将供电开关打到ON档,等待电流稍稍稳定后再次按
下仪器启动按钮。这个过程中电压大概会维持在160-180V左右

⑦进行对下位机和井下仪器两条通信链路的检查。点击主菜单
中“陀螺测斜”项的“通信检查”键,弹出对话框后分别对下位机和
井下仪器进行通信检查,一般检查次数默认为10次即可。

⑧采点后调整高边初始角,使陀螺高边接近零,范围在0.1以
内。

⑨陀螺仪定方位及方位修正

a.下放仪器到200m,采点,看仪器是否正常工作后继续下放至快
到射孔深度时换挡以500m/h以下速度下放,到射孔段上端时停车。

b.定点测井,点击菜单栏上面“陀螺测斜”下拉菜单中的“定点
测井”即可测量数据。目前点测一次的时间为2*24=48S。测量的方位,
高边(陀螺高边),井斜等信息结果将显示在原始数据显示区内。同
时在定向表盘和定向信息栏中也将显示相应的实际方位信息。

陀螺测斜仪9下井测量定位装置7内的导向键方位。根据射孔设计
要求方位,得出方位差值。然后从井内取出测量方位仪器连接串。

五、射孔枪下井准确定向、射孔:

(1)将陀螺测斜仪下井测量定位装置内的导向键方位与射孔设计
要求方位的差值。地面调节组装好的射孔枪外盲孔与炮尾下接的导向
槽的夹角(即:方位差值),调节好后将顶丝紧固。

(2)在射孔枪连接串的上部连接测井电缆,将射孔仪器连接串送
入井下;测量方位管柱的结构自上而下是:

5500米7芯主电缆连接直径46mm的鱼雷1下端连接直径73mm马
龙头3,鱼雷1与马龙头3之间有电缆2连通;在马龙头3的下端连接
直径70mm的磁性定位器4,磁性定位器4的下端连接转换接头13,转
换接头13的下端连接直径102mm的炮头14,炮头14下端连接直径
102mm的定位射孔枪15,定位射孔枪15的下端连接直径102mm的炮尾
16,炮尾16下端连接定位导向捕捞头17。

(3)井下定向射孔枪深度确定:是通过磁性定位器测量套管接箍
深度进行校正深度,缓慢把定向射孔枪下放到位插入定位装置上部,
此时的射孔枪深度即为设计要求的射孔深度。

(4)井下定向射孔枪方位确定:缓慢把定向射孔枪15下放到位插
入定位装置7上部时,定位射孔枪15下端的定位导向捕捞头17即进
入定位装置7,此时导向槽与定位装置7导向键对接后,捕捞头17已
进入定位装置7的打捞头,定位射孔枪15的射孔弹方位为设计要求方
位相对应。

(5)最后给井下射孔枪通电点火起爆定向射孔弹穿孔,射穿套管
进入地层一定深度。

六、测量射孔检查验证曲线和定位装置及射孔枪的起出:

定位射孔枪15尾部的导向槽底部带有一个提钩,射孔枪入井坐到
定位装置后,提钩插入定位装置打捞头中。定向射孔起爆时,枪身瞬
间产生震动和上窜,定位装置在提钩的作用下解封。射孔后上提或下
放定位射孔枪15时,定位装置7随定位射孔枪15一起上行或下行。
当射孔枪串下过射孔段上提测量完“射孔检查验证曲线”后,定位装
置7随射孔仪器连接串一起起出井筒。最终完成电缆传输实现精确定
向射孔施工。

七、A井电缆定方位射孔现场实录(示例)

设计射孔井段(米):2727.0~2729.0 NE25°2736.5~2738.5
NE115°夹角90°

(1)定位装置施工作业

①设计定位装置顶部深度:2738.50+0.25=2738,75米。

②标准接箍选:2743.41米,下井仪(投放工具)零长:1.75米,
上提数为:6.43米。(2743.41+1.75)~(2738.5-0.23)之间的
距离为6.43米。

③11:50定位装置下井校深测量。

④13:00点火释放正常。

⑤13:05带投放工具下测探鱼顶深度为:2738.71米。

⑥13:40起出投放工具串。

(2)陀螺仪测量方位施工作业,测量定位装置内键的准确方位

①14:40陀螺方位测量仪器下井。

②陀螺方位测量结果:定位装置内键的准确方位为161度。

③16:50起出方位测量仪器串。

(3)电缆定方位射孔枪施工作业

①地面调整射孔枪方位:(设计要求射孔方位为:120度)定位
罗盘仪调出差值:41度。罗盘仪套在导向定位头上,将射孔弹方位与
导向头键槽调41度后,紧固顶丝。射孔枪串零长:12.00米(磁性定
位器记录点至炮尾定位键槽的距离)。

②17:40电缆定方位射孔枪串下井,下至短套管上部25米处停
车,然后下测跟踪监视并记录,测速为1200米/小时。

③实测遇阻深度为:2726.5米停车校对深度为:(标准接箍
2721.56+测量值4.95+射孔枪串零长12.00=实射最低孔深度2738.51
米),深度校对准确。

④18:25点火射孔正常,2分钟后上提电缆,绞车张力由:
后正常(定位装置解脱),继续上测2个单根,开始
下测遇阻深度2749.00米。实际遇阻深度为:2749.00+射孔枪零长
12.00+定位装置1.02=2762.02米。

⑤上提电缆测射孔检查曲线进行射孔验证。

19:05起出射孔枪串施工完毕,20:20小队离开井场。

(4)射孔深度及枪管穿孔验证

表8-1枪管穿孔验证记录表


(5)电缆定方位射孔施工作业时效统计

表8-2射孔施工作业时效统计表


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1、10申请公布号CN102278098A43申请公布日20111214CN102278098ACN102278098A21申请号201110232021222申请日20110812E21B43/11620060171申请人中国石油天然气股份有限公司地址100007北京市东城区东直门北大街9号中国石油大厦72发明人唐梅荣赵振峰李宪文赵文马兵王晓东杨晓刚李转红樊凤玲王蓓74专利代理机构北京市中实友知识产权代理有限责任公司11013代理人李玉明54发明名称采用电缆传输实现精确定向射孔的方法57摘要采用电缆传输实现精确定向射孔的方法,应用于油田套管井完井时定方位射孔。步骤包括定位装置下井坐封;陀螺测斜仪。

2、下井测量定位装置内上部导向键的准确方位;射孔枪下井准确定向、射孔;定位装置及射孔枪的起出。最终完成电缆传输实现精确定向射孔施工。效果是实现了全井最大井斜角超过15、射孔段井斜角小于30井的定向射孔;射孔施工周期由油管传输定向射孔的30小时减至目前的8小时,提高施工效率;电缆传输代替油管传输,降低了劳动强度。51INTCL19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2页说明书9页附图3页CN102278102A1/2页21一种采用电缆传输实现精确定向射孔的方法,其特征在于步骤1、定位装置下井坐封在定位装置连接串的上部连接主电缆,将定位装置连接串送入井下;定位装置连接串的结构自上而下。

3、是主电缆连接鱼雷1连接附射孔电缆2连接马龙头3连接磁性定位器4连接投放工具5连接挤压套筒6连接定位装置7;当定位装置7到达设计射孔深度位置时,利用磁性定位器4依据磁定位测井解释成果表数据,跟踪测量井下射孔段上部的短套管接箍长度,以此判断确定深度,再测量确定射孔段底部的第一个接箍做为标准接箍,以此标准接箍为基准,考虑定位装置连接串的零长计算出上提数,当定位装置连接串上提并跟踪测量到上提数回零时停车,这时通电点燃投放工具中的火药柱,火药柱燃烧产生的高压气体推动投放工具5的液压缸,由动力转换接头实现中心活塞杆向上抽拉力和活塞筒包括挤压套筒6向下产生的挤压力;此上抽和下挤压力迫使定位装置7的中心管向上。

4、运行而锁紧套向下运行,上、下楔体压缩弹簧靠拢,使卡瓦向外张出锚定在套管内壁上,起到定位支撑作用;此时锁紧套内的锯齿扣行行到锁舌的中部,起到锁紧作用;当投放工具抽拉力高达5080KN时,定位装置的丢手活塞剪切销被剪断,这时完成定位装置的坐封全过程;坐封后从井内取出包括挤压套筒6的以上部分;定位装置7承载负荷58吨;步骤2、陀螺测斜仪下井测量定位装置内上部导向键的准确方位在测量方位仪器连接串的上部连接测井电缆,将测量方位仪器连接串送入井下;测量方位仪器连接串的结构自上而下是主电缆连接鱼雷1下端连接马龙头3,鱼雷1与马龙头3之间有电缆2连通;在马龙头3的下端连接磁性定位器4,磁性定位器4的下端连接电。

5、子短节8,电子短节8的下端连接陀螺测斜仪9,陀螺测斜仪9的下端连接减震器10,减震器10的下端连接导向定位头11;最后在马龙头3与磁性定位器4以及减震器10的下端与导向定位头11外壳之间安装扶正器12,紧固好顶丝;陀螺测斜仪9下井测量定位装置7内的导向键方位;根据射孔设计要求方位,得出方位差值;此差值最后在地面调节射孔枪外盲孔与炮尾下接的导向槽的夹角,从井内取出测量方位仪器连接串;步骤3、射孔枪下井准确定向、射孔在射孔枪连接串的上部连接测井电缆,将射孔仪器连接串送入井下;测量方位管柱的结构自上而下是主电缆连接鱼雷1下端连接马龙头3,鱼雷1与马龙头3之间有电缆2连通;在马龙头3的下端连接磁性定位。

6、器4,磁性定位器4的下端连接转换接头13,转换接头13的下端连接炮头14,炮头14下端连接定位射孔枪15,定位射孔枪15的下端连接炮尾16,炮尾16下端连接定位导向捕捞头17;井下定向射孔深度确定是通过磁性定位器测量套管接箍深度进行校正深度,缓慢把定向射孔枪下放到位插入定位装置上部,此时的射孔枪深度即为设计要求的射孔深度;井下定向射孔方位确定缓慢把定向射孔枪15下放到位插入定位装置7上部时,定位射孔枪15下端的定位导向捕捞头17即进入定位装置7,此时导向槽与定位装置权利要求书CN102278098ACN102278102A2/2页37导向键对接后,捕捞头17已进入定位装置7的打捞头,定位射孔枪。

7、15的射孔弹方位为设计要求方位相对应;然后,给井下射孔枪通电点火起爆定向射孔弹穿孔,射穿套管进入地层一定深度;步骤4、定位装置及射孔枪的起出定位射孔枪15尾部的导向槽底部带有一个提钩,射孔枪入井坐到定位装置后,提钩插入定位装置打捞头中;定向射孔起爆时,枪身瞬间产生震动和上窜,定位装置在提钩的作用下解封;射孔后上提或下放定位射孔枪15时,定位装置7随定位射孔枪15一起上行或下行;当射孔枪串下过射孔段上提测量完“射孔检查验证曲线”后,定位装置7随射孔仪器连接串一起起出井筒;最终完成电缆传输实现精确定向射孔施工。2根据权利要求1所述的采用电缆传输实现精确定向射孔的方法,其特征是定位装置7包括本体、扩。

8、张单元、锁紧单元、释放单元,其特征是锁紧单元、扩张单元、释放单元依次套接在本体外,锁紧单元与释放单元之间通过斜面与扩张单元活动连接;所述的主体是由扶正管701、丢手活塞702、导向键703、锁舌706、锁舌套707、中心管709构成,扶正管701的上部内侧通过销钉销接有丢手活塞702,扶正管701的中部开有导向键703,扶正管701的下部外侧螺纹连接有锁舌套707,锁舌套707内固定有锁舌706,锁舌套707底部通过螺纹连接有中心管709;所述的丢手活塞702与扶正管701之间通过四个剪切销连接;所述的锁紧单元是由锁紧套705和上楔体708构成,上楔体708的上端固定连接有锁紧套705,上楔体。

9、708下端有斜面;所述的锁紧套705与本体的锁舌套707的接触端有锯齿状卡槽,锁舌套707的锁舌706对应锯齿状卡槽的位置;所述的释放单元是由打捞头704、下楔体712、下心轴714、托环715、下堵头716、锁爪717构成,下楔体712的上端有斜面,下楔体712的下端固定连接有托环715,托环715内侧有凹槽,托环715底部通过内螺纹连接有下堵头716,本体的中心管709下端有锁爪717,锁爪717的下端外侧有凸起,本体的扶正管701下部内侧置有打捞头704,打捞头704与扶正管701之间无连接关系,打捞头704的上端有内卡沿,打捞头704底部固定连接有下心轴714,下心轴714位于中心管7。

10、09及锁爪717的内侧,下心轴714的底端通过下堵头716限位,下心轴714将锁爪717外侧的凸起卡接在托环715内侧的凹槽内;所述的中心管709下端固定多个间隔分布的锁爪717,每个锁爪717的下端外侧均有凸起,凸起对应的托环715内侧有相匹配的凹槽;所述的扩张单元是由卡瓦710、弹簧711、弹簧钢板713构成,卡瓦710位于锁紧单元的上楔体708和释放单元的下楔体712之间,上楔体708和下楔体712之间还压接有弹簧711,卡瓦710是外侧卡沿端大内侧小的梯形结构,卡瓦710梯形两侧斜面与上楔体708下端和下楔体712上端的斜面接触;所述的卡瓦710的背面通过螺栓固定连接有弹簧钢板713,。

11、弹簧钢板713两端有限位槽口,弹簧钢板713通过两端的限位槽口分别与上楔体708及下楔体712螺栓连接。权利要求书CN102278098ACN102278102A1/9页4采用电缆传输实现精确定向射孔的方法技术领域0001本发明涉及油田完井技术领域,特别是一种套管井完井时定方位射孔的方法,是用于井斜角在1530之间的油井实现定向射孔的方法。背景技术0002现有定向射孔工艺有二种全井最大井斜角小于15时,通过油管传输、陀螺测斜仪测方位、地面转动油管等实现定向射孔;油层段井斜角大于30以上时,通过油管传输、偏心配重块定向等实现定向射孔。0003直井定向射孔技术比较成熟,原理是通过陀螺测斜仪测量井下。

12、射孔枪方向,通过地面转动油管带动射孔枪转到设计方位。主要是步骤油管传输方法下入射孔枪;伽玛射线和磁性定位器校深,调节至设计深度;陀螺测斜仪测量井下射孔枪方位;如果与设计方位有差距,在井口转动油管调节射孔枪方向;陀螺测斜仪再次测量井下射孔枪方位;如果与设计方位仍有差距,继续转动油管调节;如果与设计方位相符,引爆射孔;上提油管起出射孔枪。该定向射孔方法存在两个缺点井口转动油管阻力较大,最大井斜角超过15后不能应用;油管传输工艺过于复杂,施工周期长、经济效益差。0004目前,斜井定向射孔有一种偏心配重块定方位射孔技术,它是利用重力作用下偏心配重块的方向垂直向下的原理定位,依此为基准通过井斜角、井斜方。

13、位等参数计算,地面调节好射孔枪与偏心配重块的夹角,下入井中射孔枪方向刚好是设计方位。主要步骤获取射孔井段的井斜角、方位等参数;根据设计要求,地面调节射孔枪方向与偏心配重块方向夹角;油管传输下井;伽玛磁性定位器校深,调节至设计深度;引爆射孔;起出射孔枪。该定向射孔方法存在两个缺点井筒半径小,偏靠器提供的扭矩较小,井斜角30以下,射孔枪连续长度10M以上则无法实现定位;油管传输工艺过于复杂,施工周期长、经济效益差。0005中国专利公开号CN101749000A,提供了“一种聚能子弹爆破射孔工艺方法”。将全通径射孔枪和井下定位器用油管传输至油气井井下目的层,利用全通径射孔枪起爆射孔后,采用电缆过油管。

14、射孔方式将爆破子弹射孔枪从油管内送至全通径射孔枪内,通过井下特殊定位装置及地面仪器的检测完成子弹与射孔孔道的精确定位,并起爆爆破子弹射孔枪,二次爆破子弹打入对应的已射开射孔孔道,通过子弹的延时装置,子弹到达孔道末端后引爆,使地层产生更多更长的裂缝,从而达到提高油气井产量的目的。该方法仍然利用油管传输全通径射孔枪和井下定位器。0006长庆油田开展体积压裂试验,需要定向射孔技术配合。长庆定向射孔井一般油层段井斜角10以下,但全井最大井斜角一般在1035,且射孔枪连续长度一般1220M,目前的转动油管定向射孔、偏心配重块定向射孔均不能满足长庆油田定向射孔的需求。因此,需要开展新型定向射孔工艺研究。发。

15、明内容说明书CN102278098ACN102278102A2/9页50007本发明的目的是提供一种采用电缆传输实现精确定向射孔的方法,采用电缆传输定向射孔,实现全井最大井斜角超过15、射孔段井斜角小于30的井进行定向射孔。0008本发明采用的技术方案是采用电缆传输实现精确定向射孔的方法0009步骤1、定位装置下井坐封0010在定位装置连接串的上部连接主电缆,将定位装置连接串送入井下;定位装置连接串的结构自上而下是0011主电缆连接鱼雷连接附射孔电缆连接马龙头连接磁性定位器连接投放工具连接挤压套筒连接定位装置。0012当定位装置7到达设计射孔位置深度时,利用磁性定位器依据磁定位测井解释成果表数。

16、据,跟踪测量井下射孔段上部的短套管接箍长度,以此判断确定深度,再测量确定射孔段底部的第一个接箍做为标准接箍,以此标准接箍为基准,考虑定位装置连接串的零长计算出上提数,当定位装置连接串上提并跟踪测量到上提数回零时停车,这时通电点燃投放工具中的火药柱,火药柱燃烧产生的高压气体推动投放工具的液压缸,由动力转换接头实现中心活塞杆向上抽拉力和活塞筒包括挤压套筒向下产生的挤压力。此上抽和下挤压力迫使定位装置的中心管向上运行而锁紧套向下运行,上、下楔体压缩弹簧靠拢,使卡瓦向外张出锚定在套管内壁上,起到定位支撑作用。此时锁紧套内的锯齿扣行行到锁舌的中部,起到锁紧作用。当投放工具抽拉力高达5080KN时,定位装。

17、置的丢手活塞剪切销被剪断,这时完成定位装置的坐封全过程。0013坐封后从井内取出包括挤压套筒6的以上部分。定位装置承载负荷58吨。0014步骤2、陀螺测斜仪下井测量定位装置内上部导向键的准确方位0015在测量方位仪器连接串的上部连接测井电缆,将测量方位仪器连接串送入井下;测量方位仪器连接串的结构自上而下是0016主电缆连接鱼雷下端连接马龙头,鱼雷与马龙头之间有电缆连通;在马龙头的下端连接磁性定位器,磁性定位器的下端连接电子短节,电子短节的下端连接陀螺测斜仪,陀螺测斜仪的下端连接减震器,减震器的下端连接导向定位头。最后在马龙头与磁性定位器以及减震器的下端与导向定位头外壳之间安装扶正器,紧固好顶丝。

18、。0017陀螺测斜仪下井测量定位装置内的导向键方位。根据射孔设计要求方位,得出方位差值。此差值最后在地面调节射孔枪外盲孔与炮尾下接的导向槽的夹角即方位差值,从井内取出测量方位仪器连接串。0018步骤3、射孔枪下井准确定向、射孔0019在射孔枪连接串的上部连接测井电缆,将射孔仪器连接串送入井下;测量方位管柱的结构自上而下是0020主电缆连接鱼雷下端连接马龙头,鱼雷与马龙头之间有电缆连通;在马龙头的下端连接磁性定位器,磁性定位器的下端连接转换接头,转换接头的下端连接炮头,炮头下端连接定位射孔枪,定位射孔枪的下端连接炮尾,炮尾下端连接定位导向捕捞头。0021井下定向射孔深度确定是通过磁性定位器测量套。

19、管接箍深度进行校正深度,缓慢把定向射孔枪下放到位插入定位装置上部,此时的射孔枪深度即为设计要求的射孔深度。0022井下定向射孔方位确定缓慢把定向射孔枪下放到位插入定位装置上部时,定位说明书CN102278098ACN102278102A3/9页6射孔枪下端的定位导向捕捞头即进入定位装置,此时导向槽与定位装置导向键对接后,捕捞头已进入定位装置的打捞头,定位射孔枪的射孔弹方位为设计要求方位相对应。0023然后,给井下射孔枪通电点火起爆定向射孔弹穿孔,射穿套管进入地层一定深度。0024步骤4、定位装置及射孔枪的起出0025定位射孔枪尾部的导向槽底部带有一个提钩,射孔枪入井坐到定位装置后,提钩插入定位。

20、装置打捞头中。定向射孔起爆时,枪身瞬间产生震动和上窜,定位装置在提钩的作用下解封。射孔后上提或下放定位射孔枪时,定位装置随定位射孔枪一起上行或下行。当射孔枪串下过射孔段上提测量完“射孔检查验证曲线”后,定位装置随射孔仪器连接串一起起出井筒。最终完成电缆传输实现精确定向射孔施工。0026定位装置7的结构0027定位装置包括本体、扩张单元、锁紧单元、释放单元,其特征是锁紧单元、扩张单元、释放单元依次套接在本体外,锁紧单元与释放单元之间通过斜面与扩张单元活动连接。0028所述的本体是由扶正管、丢手活塞、导向键、锁舌、锁舌套、中心管构成,扶正管的上部内侧通过销钉销接有丢手活塞,扶正管的中部开有导向键,。

21、扶正管的下部外侧螺纹连接有锁舌套,锁舌套内固定有锁舌,锁舌套底部通过螺纹连接有中心管。所述的丢手活塞与扶正管之间通过四个剪切销连接。0029所述的锁紧单元是由锁紧套和上楔体构成,上楔体的上端固定连接有锁紧套,上楔体下端有斜面。0030所述的锁紧套与本体的锁舌套的接触端有锯齿状卡槽,锁舌套的锁舌对应锯齿状卡槽的位置。0031所述的释放单元是由打捞头、下楔体、下心轴、托环、下堵头、锁爪构成,下楔体的上端有斜面,下楔体的下端固定连接有托环,托环内侧有凹槽,托环底部通过内螺纹连接有下堵头,本体的中心管下端有锁爪,锁爪的下端外侧有凸起,本体的扶正管下部内侧置有打捞头,打捞头与扶正管之间无连接关系,打捞头。

22、的上端有内卡沿,打捞头底部固定连接有下心轴,下心轴位于中心管及锁爪的内侧,下心轴的底端通过下堵头限位,下心轴将锁爪外侧的凸起卡接在托环内侧的凹槽内。0032所述的中心管下端固定多个间隔分布的锁爪,每个锁爪的下端外侧均有凸起,凸起对应的托环内侧有相匹配的凹槽。0033所述的扩张单元是由卡瓦、弹簧、弹簧钢板构成,卡瓦位于锁紧单元的上楔体和释放单元的下楔体之间,上楔体和下楔体之间还压接有弹簧,卡瓦是外侧卡沿端大内侧小的梯形结构,卡瓦梯形两侧斜面与上楔体下端和下楔体上端的斜面接触吻合。所述的卡瓦的背面通过螺栓固定连接有弹簧钢板,弹簧钢板两端有限位槽口,弹簧钢板通过两端的限位槽口分别与上楔体及下楔体螺栓。

23、连接。0034定位装置的组装00351、首先将钢板由卡瓦背面的槽内插入,使钢板中部的两个孔对准卡瓦上的两个孔,然后将两M8的固定螺丝紧固。00362、四个锁舌弹簧和四个锁舌分别装入锁舌套,用手压住锁舌,然后将锁舌套上压帽对准锁舌斜面端丝扣连入并拧紧,再将锁舌套下压帽对准锁舌直面端丝扣连入并拧紧。00373、将弹簧挡板和弹簧从中心管的锁爪处装入。说明书CN102278098ACN102278102A4/9页700384、将下楔体从中心管的锁爪处装入。00395、将托环从中心管的锁爪处装入。00406、将上楔体从中心管的上端套入。00417、将锁舌套总成从锁环套下端插入。00428、将锁紧机构总成。

24、与中心管上端连接并紧固。00439、将下心轴从托环下端中心管锁爪内插入。将打捞器与下心轴连接。004410、将组装好的四片卡瓦机构,用八个M8的固定螺丝分别固定在锁0045环套和托环的凹槽里。004611、定位管与锁舌套丝扣连接紧,再装下堵头。004712、将锁环套上、下调整,使四个剪切销孔对准锁舌套上压帽的剪切槽,然后再分别装入四个四个/套的剪切销。004813、剪切环插入定位管套,剪切槽对准剪切销孔。004914、将连接螺丝与剪切环装配到位,然后将定位装置整体调整。0050特别注意1、四个卡瓦后斜面必须与上、下楔体的斜面吻合;2、四个卡瓦的最大外径不得超过116MM;0051定位装置的工作。

25、原理0052投放工具心轴产生的上拉力作用在定位装置的丢手活塞上,它带动定位键套、锁舌套、中心管、托环、下楔体上行,投放工具挤压筒产生的下推力下压锁紧套、上楔体下行,这时上、下楔体压缩弹簧,同时撑着卡瓦向外扩张紧贴在套管内壁上,当四个卡瓦镶嵌进套管内壁一定深度后,锁紧套不再下行时,锁舌锁住。此时投放工具剩余的高压抽拉力剪断丢手活塞上四个剪钉,完成投放工具与定位装置脱手。0053本发明的有益效果本发明采用电缆传输实现精确定向射孔的方法,0054一是改变了传输方式,取消了起下油管,减轻了劳动强度;大大的缩短了占井时间;二是采用磁性定位器跟踪控制,提高了定位装置和射孔枪准确深度;三是射孔弹的方位取消了。

26、旋转油管定位的方法,而是采用陀螺仪测量后,地面旋转调节提高了方位的准确度;四是安全性、可靠性、射孔下井一次成功率得到提高;五是满足定向井既不受井斜角限制,实现了全井最大井斜角超过15、射孔段井斜角小于30井的定向射孔;射孔施工周期由油管传输定向射孔的30小时减至目前的8小时,提高施工效率;电缆传输代替油管传输。附图说明0055图1是本发明采用电缆传输实现精确定向射孔的方法实施例流程示意图。0056图2A是定位仪器连接串上半部分结构示意图。图2B是定位仪器连接串下半部分结构示意图。0057图3是测量方位仪器连接串结构示意图。0058图4A是射孔仪器连接串上半部分结构示意图。图4B是射孔仪器连接串。

27、下半部分结构示意图。0059图5是定位装置7的结构剖面示意图。0060图中,1鱼雷,2电缆,3马笼头,4磁性定位器,5投放工具,6挤压套筒,7定说明书CN102278098ACN102278102A5/9页8位装置,8电子短节,9陀螺测斜仪,10减震器,11导向定位头,12扶正器,13转换接头,14炮头,15定位射孔枪,16炮尾,17定位导向捕捞头。0061701扶正环,702丢手活塞,703导向键,704打捞头,705锁紧套,706锁舌,707锁舌套,708上楔体,709中心管,710卡瓦,711弹簧,712下楔体,713弹簧钢板,714下心轴,715托环,716下堵头。具体实施方式0062。

28、实施例1以一口井采用电缆传输实现精确定向射孔的方法为例,对本发明作进一步详细说明。0063长庆油田A井定向射孔施工过程。0064一、首先,收集获取井斜、射孔段等参数0065二、定方位射孔施工设计00661定位支撑装置0067采用51/2定位支撑装置,最大外径114MM,长度1000MM,丢手活塞剪切销的剪断力8T。00682方位测量仪器0069采用HKTL46型陀螺方位测量仪,最大外径46MM,扶正环最大外径102MM。00703定方位射孔器0071A定方位射孔器外径为102MM,接头最大外径104MM,长度2200MM。0072B夹层枪外径为73MM,中间接头最大外径75MM,长度1000M。

29、M、2000MM、3000MM可以按设计要求组合。00734具体设计数据如下0074A设计定位装置顶部深度油层底部深度025米。0075B定位装置上提数为标准接箍深度175米油层底部深度023米。0076注指磁性定位器记录点到定位装置顶部之间的长度。0077三、定位装置下井坐封0078在定位装置连接串的上部连接主电缆,将定位装置连接串送入井下;定位装置连接串的结构自上而下是00795500米7芯电缆连接直径37MM的快接鱼雷1再连接15米附射孔电缆2再连接直径73MM的马龙头3再连接直径73MM的单芯磁性定位器4再连接直径89MM的投放工具5内装药柱和点火器再连接直径114MM的挤压套筒6再连。

30、接定位装置7。0080直径37MM的快接鱼雷1型号FYYL3A0081直径73MM的马龙头3型号FYSKM981A0082直径73MM的单芯磁性定位器4型号FYCDWO1C0083直径89MM的投放工具5型号FYQTG10084定位装置7的型号FYDZ1140085以上产品均为“西安方元能源工程有限责任公司”生产。0086当定位装置7到达设计射孔位置深度时,磁性定位器4跟踪测量井下射孔段上部的短套管接箍长度,以此判断确定深度,再测量确定射孔段底部的第一个接箍做为标说明书CN102278098ACN102278102A6/9页9准接箍,以此标准接箍为基准,考虑定位装置连接串的零长计算出上提数,当。

31、定位装置连接串上提并跟踪测量到上提数回零时停车,这时通电点燃投放工具中的火药柱,火药柱燃烧产生的高压气体推动投放工具5的液压缸,由动力转换接头实现中心活塞杆向上抽拉力和活塞筒包括挤压套筒6向下产生的挤压力。此上抽和下挤压力迫使定位装置7的中心管向上运行而锁紧套向下运行,上、下楔体压缩弹簧靠拢,使卡瓦向外张出锚定在套管内壁上,起到定位支撑作用。此时锁紧套内的锯齿扣行行到锁舌的中部,起到锁紧作用。当投放工具抽拉力高达55KN时,定位装置的丢手活塞剪切销被剪断,这时完成定位装置的坐封全过程。然后停5分钟待投放工具高压气体释放完和井内液体静止后,再上提起出工具串。坐封后从井内取出包括挤压套筒6的以上部。

32、分。定位装置7的承载负荷65吨。0087四、陀螺测斜仪下井测量定位装置内上部导向键的准确方位0088在HKTL46型陀螺方位测量仪连接串的上部连接测井电缆,将测量方位仪器连接串送入井下;00891测量方位仪器连接串的结构自上而下是00905500米7芯主电缆连接直径37MM的鱼雷1,下端连接直径46MM的马龙头3,鱼雷1与马龙头3之间有电缆2连通;在马龙头3的下端连接直径46MM的磁性定位器4,磁性定位器4的下端连接直径46MM的电子短节8,电子短节8的下端连接直径46MM的陀螺测斜仪9,陀螺测斜仪9的下端连接直径46MM的减震器10,减震器10的下端连接直径46MM的导向定位头11。0091。

33、最后在马龙头3与磁性定位器4以及减震器10的下端与导向定位头11外壳之间安装直径114MM的扶正器12,紧固好顶丝。00922陀螺仪测量方位施工0093陀螺测斜仪属于娇贵、精密的测量仪器,使用中的任何操作失误都可能造成陀螺测斜的永久性损坏。仪器操作人员应经过专门的培训,方可上岗操作。为了保证陀螺测斜仪应有的测量精度和性能,使用中请您务必注意做到以下几点0094A运输时陀螺一定要放在固定的专用包装箱内,并作适当保护;0095B任何时候移动陀螺都要轻拿轻放,不可以有刚性碰撞;0096C装配陀螺时应斜使用相应有摩擦管钳,卡紧位置应在螺纹外端,避免用管钳上扣;0097D装配陀螺测斜仪,上扣需用摩擦管钳。

34、,手感受上紧即可,不可用脚夫踩摩擦管钳手柄上扣,并注意上扣过程中,装有陀螺仪的高压外壳不可有跳动,碰撞;0098E使用电缆绞车起、下仪器时,每次电缆从静止到运动、或相反,必须缓慢加速或缓慢停车,加速度应小于5CM/S2;0099F陀螺仪在工作状态下必须静止姿态,禁止晃动陀螺测斜仪探管;0100G控制测量温度,不要超过规定范围,否则会降低陀螺仪寿命,甚至导致测量失败;0101H每次开机启动陀螺测斜仪之前,保证仪器处于静止状态。陀螺测斜仪运行中的任何大幅度摆动大于2度每秒都可能造成仪器的性能下降,甚至造成陀螺体的永久性损坏;0102I每次上井前应做精度测试,发现误差偏大请进行维修;说明书CN102。

35、278098ACN102278102A7/9页100103测量之前先检查好硬件电路,并保证全部设备已经正常启用。从上之下电缆小鱼雷陀螺仪马龙头陀螺仪电子线路长陀螺仪惯性体短陀螺仪引斜带槽子和弹簧0104必须按这一顺序配接陀螺仪。配接时注意电子线路轻拿轻放及对接的准确和紧密。0105在陀螺仪的引斜滑槽上放置水平测试模块,调整陀螺仪器本身使测试模块显示水平。调整好陀螺仪供电后至供电结束后2MIN内陀螺仪应保持相对静止,绝不允许陀螺仪在地面和井下晃动或摆动。0106用双头USB线连接手提电脑与陀螺仪地面供电面板,连接地面供电面板红黑供电孔分别至大仪器电缆井下1,10线如果陀螺仪马龙头联通为1线则红线。

36、接至1线,10线为地线。打开手提电脑,进入陀螺仪软件,打开陀螺仪地面电源。0107在手提电脑的陀螺仪软件中设置合适的井场及陀螺参数0108参数设置常规信息设置陀螺信息设置0109仪器编号69;仪器零长0;本地纬度根据当地实际的纬度填,上井前应查询;0110陀螺高边0;高边初始角0;高边偏差0;高边偏转角3;0111先按下陀螺仪地面控制面板上仪器启动按钮,等面板显示电流为80左右时,将供电开关打到ON档,等待电流稍稍稳定后再次按下仪器启动按钮。这个过程中电压大概会维持在160180V左右0112进行对下位机和井下仪器两条通信链路的检查。点击主菜单中“陀螺测斜”项的“通信检查”键,弹出对话框后分别。

37、对下位机和井下仪器进行通信检查,一般检查次数默认为10次即可。0113采点后调整高边初始角,使陀螺高边接近零,范围在01以内。0114陀螺仪定方位及方位修正0115A下放仪器到200M,采点,看仪器是否正常工作后继续下放至快到射孔深度时换挡以500M/H以下速度下放,到射孔段上端时停车。0116B定点测井,点击菜单栏上面“陀螺测斜”下拉菜单中的“定点测井”即可测量数据。目前点测一次的时间为22448S。测量的方位,高边陀螺高边,井斜等信息结果将显示在原始数据显示区内。同时在定向表盘和定向信息栏中也将显示相应的实际方位信息。0117陀螺测斜仪9下井测量定位装置7内的导向键方位。根据射孔设计要求方。

38、位,得出方位差值。然后从井内取出测量方位仪器连接串。0118五、射孔枪下井准确定向、射孔01191将陀螺测斜仪下井测量定位装置内的导向键方位与射孔设计要求方位的差值。地面调节组装好的射孔枪外盲孔与炮尾下接的导向槽的夹角即方位差值,调节好后将顶丝紧固。01202在射孔枪连接串的上部连接测井电缆,将射孔仪器连接串送入井下;测量方位管柱的结构自上而下是01215500米7芯主电缆连接直径46MM的鱼雷1下端连接直径73MM马龙头3,鱼雷1与马龙头3之间有电缆2连通;在马龙头3的下端连接直径70MM的磁性定位器4,磁性定说明书CN102278098ACN102278102A8/9页11位器4的下端连接。

39、转换接头13,转换接头13的下端连接直径102MM的炮头14,炮头14下端连接直径102MM的定位射孔枪15,定位射孔枪15的下端连接直径102MM的炮尾16,炮尾16下端连接定位导向捕捞头17。01223井下定向射孔枪深度确定是通过磁性定位器测量套管接箍深度进行校正深度,缓慢把定向射孔枪下放到位插入定位装置上部,此时的射孔枪深度即为设计要求的射孔深度。01234井下定向射孔枪方位确定缓慢把定向射孔枪15下放到位插入定位装置7上部时,定位射孔枪15下端的定位导向捕捞头17即进入定位装置7,此时导向槽与定位装置7导向键对接后,捕捞头17已进入定位装置7的打捞头,定位射孔枪15的射孔弹方位为设计要。

40、求方位相对应。01245最后给井下射孔枪通电点火起爆定向射孔弹穿孔,射穿套管进入地层一定深度。0125六、测量射孔检查验证曲线和定位装置及射孔枪的起出0126定位射孔枪15尾部的导向槽底部带有一个提钩,射孔枪入井坐到定位装置后,提钩插入定位装置打捞头中。定向射孔起爆时,枪身瞬间产生震动和上窜,定位装置在提钩的作用下解封。射孔后上提或下放定位射孔枪15时,定位装置7随定位射孔枪15一起上行或下行。当射孔枪串下过射孔段上提测量完“射孔检查验证曲线”后,定位装置7随射孔仪器连接串一起起出井筒。最终完成电缆传输实现精确定向射孔施工。0127七、A井电缆定方位射孔现场实录示例0128设计射孔井段米272。

41、7027290NE252736527385NE115夹角9001291定位装置施工作业0130设计定位装置顶部深度2738500252738,75米。0131标准接箍选274341米,下井仪投放工具零长175米,上提数为643米。27434117527385023之间的距离为643米。01321150定位装置下井校深测量。01331300点火释放正常。01341305带投放工具下测探鱼顶深度为273871米。01351340起出投放工具串。01362陀螺仪测量方位施工作业,测量定位装置内键的准确方位01371440陀螺方位测量仪器下井。0138陀螺方位测量结果定位装置内键的准确方位为161度。。

42、01391650起出方位测量仪器串。01403电缆定方位射孔枪施工作业0141地面调整射孔枪方位设计要求射孔方位为120度定位罗盘仪调出差值41度。罗盘仪套在导向定位头上,将射孔弹方位与导向头键槽调41度后,紧固顶丝。射孔枪串零长1200米磁性定位器记录点至炮尾定位键槽的距离。01421740电缆定方位射孔枪串下井,下至短套管上部25米处停车,然后下测跟踪监视并记录,测速为1200米/小时。0143实测遇阻深度为27265米停车校对深度为标准接箍272156测量值说明书CN102278098ACN102278102A9/9页12495射孔枪串零长1200实射最低孔深度273851米,深度校对准。

43、确。01441825点火射孔正常,2分钟后上提电缆,绞车张力由后正常定位装置解脱,继续上测2个单根,开始下测遇阻深度274900米。实际遇阻深度为274900射孔枪零长1200定位装置102276202米。0145上提电缆测射孔检查曲线进行射孔验证。01461905起出射孔枪串施工完毕,2020小队离开井场。01474射孔深度及枪管穿孔验证0148表81枪管穿孔验证记录表014901505电缆定方位射孔施工作业时效统计0151表82射孔施工作业时效统计表0152说明书CN102278098ACN102278102A1/3页13图1图2A说明书附图CN102278098ACN102278102A2/3页14图2B图3图4A图4B说明书附图CN102278098ACN102278102A3/3页15图5说明书附图CN102278098A。

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