申请/专利权人：欧文石油工具有限合伙公司

申请日：2016-04-01

公开（公告）日：2020-11-17

公开（公告）号：CN107532469B

主分类号：E21B43/116(20060101)

分类号：E21B43/116(20060101);E21B43/119(20060101);E21B29/02(20060101)

优先权：["20150402 US 62/142,313"]

专利状态码：失效-未缴年费专利权终止

法律状态：2023.03.17#未缴年费专利权终止;2018.01.26#实质审查的生效;2018.01.02#公开

摘要：在多个方面，本公开提供了一种射孔枪，其包括载体管和装药管组件。所述载体管包括钻孔和沿内表面形成的凹槽。所述装药管组件设置在载体管的钻孔中，并且包括装药管、对准端板、插入端板、保持构件、聚能装药以及导爆索。所述装药管具有多个聚能装药开口、多个支柱开口、第一端以及第二端。所述对准端板连接至所述装药管的第一端。所述插入端板连接至所述装药管的第二端。所述聚能装药设置在每个聚能装药开口中。每个聚能装药具有从一个支柱开口突出的支柱。所述导爆索连接至每个突出支柱。

主权项：1.一种射孔枪，包括：-载体管，其包括钻孔和沿着内表面形成的凹槽；以及-装药管组件，其设置在所述载体管的所述钻孔中，所述装药管组件包括：-装药管，其具有多个聚能装药开口、多个支柱开口、第一端和第二端；-对准端板，其连接至所述装药管的所述第一端；-插入端板，其连接至所述装药管的所述第二端；-保持构件，其具有连接至所述对准端板的至少一个锚段和在延伸位置延伸超过所述对准端板的外径的径向向外的段，所述保持构件固定至所述装药管并与所述装药管一起移动，所述径向向外的段在缩回位置被径向压缩成小于所述载体管的内径；-聚能装药，其放置在每个所述聚能装药开口中，每个聚能装药具有从一个支柱开口突出的支柱；以及-导爆索，其连接至每个所述支柱。

全文数据：带有装药保持管的射孔枪技术领域[0001]本公开涉及用于射穿地下地层的装置和方法。技术背景[0002]碳氢化合物例如油和气产自与地层中一个或多个碳氢化合物储层相交的套管钻井孔。这些碳氢化合物通过套管钻井孔中的穿孔流入钻井孔中。穿孔通常使用装满聚能装药的射孔枪来形成。枪由电缆、钢丝绳、油管、连续油管或其他运输装置下降至钻井孔中直到枪与产生碳氢化合物的地层相邻。此后，表面信号致动与射孔枪相关联的点火头，点火头然后引爆聚能装药。由聚能装药爆炸形成的射弹或射流穿透套管，从而允许地层流体流过穿孔并进入生产管柱。[0003]传统地，射孔枪通过将导爆索附贴至沿着装药管设置的一个或多个聚能装药来组装。在许多情况下，导爆索缠绕在装药管的外部，并通过装药管开口中的孔进给。除了耗时之外，传统的射孔枪组装方法有时还会损坏导爆索。[0004]因此，存在对组装不太耗时并不太易受损坏的装置的需求。在其他方面，存在对这些装置的改进的锁定机构和电气接地的需求。本公开解决了现有技术的这些和其他需求。发明内容[0005]在多个方面，本公开提供了一种射孔枪，其包括载体管和装药管组件。载体管包括钻孔和沿着内表面形成的至少一个凹槽。装药管组件设置在载体管的钻孔中，并且包括装药管、对准端板、插入端板、保持构件、聚能装药以及导爆索。装药管具有多个聚能装药开口、多个支柱开口、第一端和第二端。对准端板连接至装药管的第一端。插入端板连接至装药管的第二端。聚能装药设置在每个聚能装药开口中。每个聚能装药具有从一个支柱开口突出的支柱。导爆索连接至每个突出支柱。[0006]在一个实施例中，保持构件具有连接至对准端板的至少一个锚段以及在延伸位置延伸超过对准端板的外径的径向向外的段。径向外向的段在缩回位置可以被压缩成小于载体管的内径。[0007]在另一实施例中，保持构件可以是电线。电线可以具有固定在端面上的第一开口内的钩状锚段、至少部分固定在端面上的第二开口内的盘绕弯曲段以及在钩状锚段和盘绕弯曲段之间的径向向外的段。径向向外的段在延伸位置延伸超过对准端板的外径，并且在缩回位置可压缩至第二较小的直径。电线被配置成将径向向外的段偏置抵靠限定沟槽的表面，并与载体和对准端板形成金属与金属的接触。[0008]在另一个实施例中，保持构件为固定的分裂保持构件，其具有连接至对准端板的固定端和自由端，固定的分裂保持构件设置在载体管的第一凹槽中。本实施例还包括设置在载体管的第二凹槽中的自由的分裂保持构件。[0009]应当理解，本文已经相当广泛地概括了本发明的特定特征的实例，以便可以更好地理解下面对本发明的详细描述，并且可以理解本发明对本领域的贡献。当然，本发明的额外特征将在下文进行描述，并且这些额外特征在一些情况下将形成所附权利要求的主题。附图说明[0010]为详细地理解本发明，应结合附图参见以下对优选实施例的详细描述，在附图中，相同的元件被赋予相同的参考标记，并且其中：[0011]图1示意性地示出了根据本公开的一个实施例的射孔枪的侧面剖视图；[0012]图2A-2B示意性地示出了根据本公开的一个实施例的射孔枪的对准端板的等距端视图；[0013]图3示意性地示出了根据本公开的一个实施例的射孔枪的对准端板的开口槽的等距端视图；[0014]图4示意性地示出了根据本公开的一个实施例的射孔枪的插入端板的等距端视图；[0015]图5示意性地示出了设置在根据本发明的载体管中的固定的分裂保持构件；以及[0016]图6A-6B等距地示出了根据本公开的一个实施例的可弹性变形的保持构件。具体实施方式[0017]本公开涉及用于促进钻井孔的射孔工具的组装并提高其可靠性的装置和方法。本公开容许不同形式的实施例。在附图中示出了并且在本文中将详细描述了本公开的具体实施例，应理解的是本公开将被认为是本公开的原理的示例，并且不旨在将本公开限制于本文所说明和描述的内容。[0018]现在参见图1，示出了根据本公开的射孔枪100的一个实施例。为便于讨论，例如聚能装药和导爆索等装置已被省略。射孔枪100可以包括被成型为接纳装药管组件104的载体102。在一个布置中，装药管组件104包括对准端板106、装药管108、插入端板110以及保持构件112、114。[0019]现在参见图2A，示出了包括固定的保持构件112和对准端板106的装药管组件104的部分。固定的保持构件112提供对准端板106和载体102之间的选择性偏置接合图1。在一个非限制性布置中，固定的保持构件112可以形成为可弹性变形的环，并且可以被压缩成直径缩小的状态。例如，所述环可以由弹性材料（例如，弹簧钢形成，并且可以包括切口或裂口。所述裂口允许固定的保持构件112在被压缩时径向向内弯曲。对准端板106可以是管状构件，例如用紧固件118固定至装药管108的第一端116的套环。然而，对准端板106也可以与装药管108形成一体。如图2B所示，对准端板106可以包括对准键122,所述对准键112的形状和尺寸被设计成在组装期间与载体102图1的对准凹槽未示出配合。[0020]返回参见图2A，固定的保持构件112可以使用连接器130连接至对准端板106。连接器130可以是将固定的保持构件112固定至对准端板106的表面132的螺钉、铆钉、销或其他元件。在一个实施例中，连接器130防止对准端板106和固定的保持构件112之间的相对轴向移动，但允许一些相对的旋转移动。连接器130可以附接至固定的保持构件112的第一端134。固定的保持构件112具有非永久固定至对准端板106的表面132的自由端136。相反，自由端136可以包括钩入形成在表面132上的支柱140中的侧面138。如本文所用的“侧面”是以期望方式成型的表面。支柱140可以是允许与自由端136选择性接合的任何突起部或特征。虽然连接器130和支柱140均被示出为螺钉，但是应当理解，它们可以是不同结构的元件。[0021]图2A示出了处于松弛且直径膨胀状态的固定的保持构件丨丨2。图2B示出了固定的保持构件112已经被压缩至直径收缩的状态。固定的保持构件U2通过自由端136和支柱140的连接来保持在这种直径收缩的状态。[0022]现在参见图3,示出了包括对准端板106和装药管108的装药管组件140的部分。在一个实施例中，装药管第一端II6和对准端板106可以包括开口槽150。如本文所用，术语“开口槽”指的是至少最初不受所有侧面限制的开口。也就是说，开口槽从第一端116轴向向内的位置一直延伸至对准端板106的表面132。在一些实施例中，可以沿着开口槽150形成突片152、154。例如，突片152可用于形成保护斜坡，所述保护斜坡允许导爆索20进入装药管1〇8而不碰到锐利边缘。突片154可以形成为可弯曲元件，其可以在导爆索20已经安装在装药管108中之后变形，以阻塞开口槽150的一部分。此外，可以形成开口156以允许接线在装药管108的内部和外部之间延伸。[0023]插入端板110图1和装药管108的布置在许多方面与图3的布置类似。现在参见图4,示出了包括插入端板110和装药管108的装药管组件104的一部分。在一个实施例中，装药管第二端160图1和插入端板110可以包括开口槽150。在一些实施例中，突片152、154可以沿着开口槽150形成。槽150和突片152、154在设计上与结合图3所讨论的槽和突片类似。[0024]现在参见图2B和4,与对准端板106相反，插入端板110既不具有对准键也不固定至自由的保持构件114。而是，自由的保持构件114有效地“浮动”在形成在载体102的内表面上的环形凹槽162图1或凹部中。像固定的保持构件112—样，自由的保持构件114可以形成为分裂的环形环。在一个布置中，自由的保持构件114可以由具有松弛的直径膨胀尺寸的弹性材料例如，弹簧钢形成。裂口允许固定的保持构件112径向向内弯曲。[0025]为更好地理解上述几个特征之间的协同作用，将对射孔枪100的组装进行讨论。[0026]如图1最佳所示，装药管108可以包括多个聚能装药开口30,以接纳如图3所示的聚能装药32。聚能装药32各自具有支柱34，所述支柱突出穿过形成于装药管108中的支柱开口35。导爆索20可以通过牢固地位于支柱34的凹槽内来附贴至聚能装药32。在一个非限制性实施例中，支柱34可以与外部夹子42配合。美国专利申请序列号11759,126中描述了外部夹子42的非限制性实例，所述申请的全部内容并入本文中。[0027]参见图3,在导爆索20已经附贴至聚能装药支柱34的凹槽内之后，导爆索20可以经由装药管108和对准端板106的开口槽150插入装药管108的钻孔中。应当注意的是，与轴向插入相反，开口槽150允许导爆索20横向插入。也就是说，导爆索20的一端不必插入装药管108中。而是，导爆索20可以横向滑动至装药管108中，同时导爆索20进入装药管108的部分与装药管108的长轴平行。因此，导爆索20不必弯曲，这降低了扭结的可能性。[0028]应当理解，第一突片152提供导爆索20可以置于其上的光滑表面。此外，第一突片152可以在聚能装药32和导爆索20之间形成物理屏障。这个物理屏障可以用作防护物，其防止与导爆索20的爆炸相关联的至少一些能量冲击并损坏聚能装药32。第二突片154可以弯曲或以其他方式变形，以阻挡开口槽150的至少一部分。因此，第二突片154可以用作保持元件，其保持导爆索20免于从装药管108中意外脱落。[0029]如前所述，装药管组件104可以包括尚未示出的其他装置。例如，电线（未示出）可以安装在装药管108的钻孔中。可能需要从装药管108退出的接线，例如接地线未示出）可以通过开口156进给。在接地线（未示出）的情况下，这些电线可以通过开口156进给并固定至紧固件118。接地线未示出）可以用于提供与电雷管未示出）的电连接。[0030]参见图1，射孔枪100的最终组装可以包括安装保持构件112、114。自由的保持构件114可以安装在载体102的凹槽162中。参见图2A、2B，固定的保持构件II2可以通过将连接器130附接至固定的保持构件112的第一端134来附接至对准端板106。为方便安装，固定的保持构件112的自由端136钩挂至支柱140上。因此，固定的保持构件112保持在缩小直径的状0[0031]参见图1和2A、2B，之后，装药管组件104可以插入载体102中。直径缩小的固定的保持构件112大致与对准端板106的直径相同（例如，+-10%的差异），以方便进入和组装。装药管组件104轴向插入直到对准键122固定在载体的键槽内。装药管组件104可以根据需要旋转以将对准键122与形成于载体102中的对准凹槽未示出）对准。这个对准步骤使聚能装药32与沿着载体102形成的凹坑未示出）对准。之后，可以插入装药管组件104直到第二端160贴近自由的保持构件114。[0032]参见图1、2A、2B和5,为完成组装，固定的保持构件112的自由端136从支柱140释放，这样允许固定的保持构件112恢复至膨胀直径的状态。固定的保持构件112膨胀成与形成在载体102的内表面上的凹槽184构成锁定关系。凹槽184的直径尺寸被设计成使得固定的保持构件112在凹槽184内保持被部分压缩，并因此在紧固件130处施加偏置弹簧力。这个力传递至对准板106,所述对准板106被推动成与载体102的内表面186接合接触。[0033]应当理解，装药管104嵌套在两个保持构件112、114之间。因此，保持构件112、114相配合以使装药管104相对于载体102轴向对准。然而，应当理解，保持构件112、114与装药管104具有不同的相互作用。保持构件112固定至装药管104并与装药管104—起移动。当保持构件112位于凹槽中时，保持构件112可用作装药管104的座面，或者用作吊架，装药管104可以从吊架上悬挂而下至一定程度。因为保持构件114没有连接至装药管104,所以保持构件114可以仅用作座面。在特定实施例中，保持构件112、114轴向间隔使得保持构件112永远不承受装药管104的全重力。[0034]参见图2A、2B和5,还应当理解保持构件112可以帮助保持载体102和对准端板106之间的连续物理接触。如前所述，接地线未示出）可以在紧固件118处附接至对准端环106，作为电路的一部分。保持构件的偏置力实现固定的保持构件112和载体102的内表面186之间、以及对准端环106和载体102的内表面186之间的正接触接合。因此，这些接触表面可用于形成用于操作射孔枪1〇〇的电路。[0035]现在参见图6A-B，示出了根据本公开的保持构件112的另一实施例。在本实施例中，对准端板106不具有开口槽。如前，保持构件112提供对准端板106和载体102图1之间的选择性偏置接合。[0036]参见图6A，在一个非限制性布置中，保持构件112可以形成为可弹性变形的夹子、杆或线圈。如图所示，保持构件112被示出为具有数个成型段的连续长度的电线。例如，保持构件112可以由弹性材料例如，弹簧钢形成并成型为具有弯曲段190、第一锚段192以及第二锚段194。弯曲段190产生径向推动一个或多个弓形突出段196超过端板106的外径的偏置力。就偏置来说，意指突出段196在径向向外的方向上被偏置，但是可以被压缩至径向缩回的状态。弯曲段190可以具有一个或多个弓形杯段197,所述弓形杯段197被成型为在移除保持构件112期间接纳钳子的钳口（未示出）。第一和第二锚段192、194被成型为分别接合形成于端板1〇6的端面中的互补开口2〇〇、2〇2。如本文所用，端面意指横向于装药管的长轴的表面。端面也可以被视为端板1〇6的终端表面，所述终端表面垂直于端板1〇6的外圆周表面。端板106还包括定位成与杯段197相邻的开口205。开口2〇0、202可以是通孔、盲孔、钻孔、凹槽、空腔或可以接纳锚段192、194的任何其他特征。[0037]参见图6B，在一个非限制性实施例中，第一锚段192可以形成为钩210例如，“J”形端部）。开口200可以形成为钩210锁入其中的通孔。第二锚段194可以包括弯曲段212和指状物段214。弯曲段212可以是能够调节由保持构件112产生的弹簧力的段。例如，如图所示，保持构件112由连续长度的电线制成。因此，弯曲段212是允许在保持构件112中或多或少弯曲或偏转的盘绕电线的段。在其他实施例中，弯曲段可以是一系列的折叠、扭转等。第二开口202可以包括用于收纳按钮形状的段212的空腔216和用于收纳指状物段214的凹槽218。[0038]应当理解的是，图6A和册的保持构件II2可以将装药管组件108锁定在形成于载体102图1中的合适的凹槽内，这样消除了对单独的卡环的需要。这种合适的凹槽在图1中被示出为凹槽184和162。保持构件112可以在组装之前附接。此时，径向突出段196被偏置至延伸位置并具有延伸的径向长度。当装药管组件104插入载体102中时，径向突出段196在缩回时被径向压缩成小于载体管102的内径，并沿着载体管102的内表面滑动。因此，在组装期间，弹性保持构件112像棘轮一样起作用，并且装药管组件102可以简单地推入载体102中。当保持构件112卡入凹槽例如，图1的凹槽184并位于凹槽184内时，保持构件112为用于点火射孔枪的电路提供正接地机制。应注意的是，保持构件112被径向向外偏置并压靠在限定凹槽184图1的表面上。由于偏置力或弹簧力，在载体102和保持构件112之间、以及保持构件112和对准端板106之间保持金属与金属的接触。这与仅仅浮动在凹槽中并且不保持正接地机制的卡环相反。[0039]为移除保持构件112,钳子的一个钳口（未示出）可以插入开口205中，并且钳子的另一个钳口（未示出）可以楔靠端板106的内表面209。因此，当钳子的钳口（未示出）闭合时，杯段197被径向向内拉动，这允许保持构件112从载体102的凹槽220中脱离。[0040]应当注意的是，本公开的教导不限于图中所示的具体射孔枪。例如，装药管和导爆索可以使用内部和外部织物进行布置，这样可以消除对夹子的需要。更通常地，本教导可以应用于使用伸缩地布置的载体管和装药管的任何射孔枪。[0041]出于说明和解释的目的，前面的描述涉及本发明的特定实施例。然而，对于本领域的技术人员来说，显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下，对上述实施例的许多修改和改变是可能的。希望以下权利要求被解释为包含所有这些修改和改变。

权利要求：1.一种射孔枪，包括：-载体管，其包括钻孔和沿着内表面形成的凹槽；以及-装药管组件，其设置在所述载体管的所述钻孔中，所述装药管组件包括：-装药管，其具有多个聚能装药开口、多个支柱开口、第一端和第二端；-对准端板，其连接至所述装药管的所述第一端；-插入端板，其连接至所述装药管的所述第二端；-保持构件，其具有连接至所述对准端板的至少一个锚段和在延伸位置延伸超过所述对准端板的外径的径向向外的段，所述径向外向的段在缩回位置被径向压缩成小于所述载体管的内径；-聚能装药，其放置在每个所述聚能装药开口中，每个聚能装药具有从一个支柱开口突出的支柱；以及-导爆索，其连接至每个所述突出支柱。2.根据权利要求1所述的射孔枪，其中所述保持构件包括弯曲段，所述弯曲段将所述径向向外的段偏置至所述延伸位置。3.根据权利要求1所述的射孔枪，其中所述至少一个锚段连接至所述对准端板的端面。4.根据权利要求3所述的射孔枪，其中所述至少一个锚段包括第一锚段和第二锚段，每个锚段均固定在形成于所述端面中的单独开口内。5.根据权利要求1所述的射孔枪，还包括将所述导爆索固定至每个所述突出支柱的保持元件，并且其中所述导爆索缠绕在所述装药管上。6.根据权利要求1所述的射孔枪，其中所述保持构件配置成将所述径向向外的段偏置抵靠限定所述凹槽的表面，并与所述载体管和所述对准端板形成金属与金属的接触。7.—种射孔枪，包括：-载体管，其包括钻孔和沿着内表面形成的凹槽；以及_装药管组件，其设置在所述载体管的所述钻孔中，所述装药管组件包括：_装药管，其具有多个聚能装药开口、多个支柱开口、第一端和第二端；-对准端板，其连接至所述装药管的所述第一端，所述对准端板具有端面，第一和第二开口形成在所述端面上；-插入端板，其连接至所述装药管的所述第二端；-电线，其具有固定在所述端面上的所述第一开口内的钩状锚段、至少部分固定在所述端面上的所述第二开口内的盘绕弯曲段以及在所述钩状锚段和所述盘绕弯曲段之间的径向向外的段，所述径向向外的段在延伸位置延伸超过所述对准端板的外径，并且可被压缩至小于所述载体管的所述内表面的直径的直径，其中所述电线被配置成将所述径向向外的段偏置抵靠限定所述凹槽的表面，并且与所述载体和所述对准端板形成金属与金属的接触；-聚能装药，其设置在每个所述聚能装药开口中，每个聚能装药具有从一个支柱开口突出的支柱；以及-导爆索，其连接至每个所述突出支柱。8.—种射孔枪，包括：_载体管，其包括钻孔和内表面，第一凹槽和第二凹槽形成在所述内表面上；以及-装药管组件，其设置在所述载体管的所述钻孔内，所述装药管组件包括：-装药管，其具有多个聚能装药开口、多个支柱开口、第一端以及第二端；-对准端板，其连接至所述装药管的所述第一端；-插入端板，其连接至所述装药管的所述第二端；-固定的分裂保持构件，其具有连接至所述对准端板的固定端和自由端，所述固定的分裂保持构件设置在所述载体管的所述第一凹槽中；-自由的分裂保持构件，其设置在所述载体管的所述第二凹槽中；-聚能装药，其设置在每个所述聚能装药开口中，每个聚能装药具有从一个支柱开口突出的支柱；-导爆索，其连接至每个所述突出支柱；以及-保持元件，其将所述导爆索固定至每个所述突出支柱。9.根据权利要求8所述的射孔枪，其中第一开口槽从所述对准端板的表面延伸至所述装药管第一端中而形成，并且第二开口槽从所述插入端板的表面延伸至所述装药管第二端中而形成。10.根据权利要求9所述的射孔枪，还包括与所述第一槽和所述第二槽中的每个相关联的至少一个突片。、、、_11.根据权利要求10所述的射孔枪，其中所述至少一个突片配置成将所述导爆索保持在所述装药管内部。㈡12.根据权利要求1〇所述的射孔枪，其中所述至少一个突片形成所述导爆索和所述装药管的钻孔内的所述至少一个聚能装药之间的物理屏障。13欄权利要求8所述的射孔枪，其中所述固定的分裂保持构件压雜接合形成有所述第-凹機臓_面，臟酿浦件賊腿娜微输職体管的所述又利要求is所述的射孔枪，还包括形成在所述对准端环的所述麵上的支柱，其中所述固定的分裂环的所述自由端配置成接合所述支柱。

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