射孔枪系统和方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 108699901 A(43)申请公布日 2018.10.23

(21)申请号 201780003927.2(22)申请日 2017.11.30(30)优先权数据

62/453,932 2017.02.02 US(85)PCT国际申请进入国家阶段日

2018.05.08(86)PCT国际申请的申请数据

PCT/US2017/064038 2017.11.30(87)PCT国际申请的公布数据

WO2018/144117 EN 2018.08.09(71)申请人 地球动力学公司

地址 美国德克萨斯州

(72)发明人 J·T·哈德斯蒂　杨文波　

丹尼斯·E·勒斯勒尔　

权利要求书2页 说明书10页 附图6页

(74)专利代理机构 北京柏杉松知识产权代理事

务所(普通合伙) 11413

代理人 谢攀　刘继富(51)Int.Cl.

E21B 43/11(2006.01)E21B 43/116(2006.01)E21B 43/119(2006.01)E21B 17/20(2006.01)

(54)发明名称

射孔枪系统和方法(57)摘要

一种射孔枪系统，其具有利用适配件耦接到一起的至少两个枪段。每个枪段是可调节的以相对于彼此偏移，并且每个枪段还相对于井筒套管的内径偏离中心。每个枪段能够连续地移动到井筒套管中的区间，以产生射孔使得套管开口百分比对于基本的流体流动而言是大的。枪段的对齐和直径被选择为占据套管的整个内径。

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1.一种射孔枪系统，包括：耦接到一起的至少两个枪段，所述至少两个枪段中的一个配置为相对于所述至少两个枪段中的另一个成角度地偏移；

其中在使用期间，当部署在井筒套管中时，所述至少两个枪段中的每个配置为能够连续地移动到预定位置。

2.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段中的每个配置为相对于相邻枪段成角度地偏移。

3.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段耦接到一起，使得每个枪段的轴向中心线相对于相邻枪段的轴向中心线能机械调节。

4.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段中的每个靠近井筒套管内表面的不同圆弧段布置。

5.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段中的每个配置为对井筒套管内表面的不同圆弧段进行射孔。

6.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段中的每个配置为产生与由所述至少两个枪段中的另一个造成的射孔不重叠的新射孔。

7.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段中的每个配置为产生与由所述至少两个枪段中的另一个造成的至少一个射孔重叠的新射孔。

8.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述射孔枪系统的横截面具有近似于所述井筒套管的内径的外径。

9.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段利用适配件连接在一起，所述适配件配置为防止所述枪段相对于彼此转动或分离。

10.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段相对于所述井筒套管偏离中心。

11.如权利要求10所述的射孔枪系统，还包括间隔件，其附接到所述至少两个枪段中的一个或更多个，使得所述至少两个枪段中的每个相对于所述井筒套管偏离中心。

12.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述射孔枪系统利用管道输送的射孔来部署。

13.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述射孔枪系统利用连续管道来部署。14.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段中的每个中的单独的枪的数量为2到20。

15.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述射孔枪系统中的枪段的数量为2到3。16.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述预定位置跨越20英尺到600英尺的射孔区间。

17.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段中的每个的外径和井筒套管内表面之间的水隙为0.1英寸到15英寸。

18.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段中的每个的外径为5英寸到12英寸。

19.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述区间中的井筒套管去除百分比为1.5到10。

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20.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段中的每个相对于相邻枪段的角度偏移范围为0度到180度。

21.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段中的每个被单独致动。22.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段中的每个在射孔后自隔离。

23.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段中的每个通过所述井筒套管中的静水压力来装备。

24.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段中的每个利用一个或更多个计时器来装备。

25.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段中的每个连接到一个或更多个控制线。

26.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段中的每个的周边的一部分与所述井筒套管内的其他枪段的周边重叠。

27.如权利要求1所述的射孔枪系统，其中所述至少两个枪段中的每个枪段能够具有约12到20每英尺射孔数的射孔密度。

28.一种射孔方法，包括以下步骤：(1)提供射孔枪系统，所述射孔枪系统包括耦接到一起的至少两个枪段，所述至少两个枪段中的一个配置为相对于所述至少两个枪段中的另一个成角度地偏移；

(2)将枪系统部署到井筒套管中；

(3)将所述至少两个枪段中的第一枪段布置在所述井筒套管中的预定位置处；(4)利用所述第一枪段来对所述区间进行射孔；

(5)将所述至少两个枪段中的下一枪段移动到所述井筒套管中的预定位置；(6)利用下一枪段对所述预定位置进行射孔；以及(7)重复步骤(5)和(6)，直到所有枪段在所述预定位置处射孔为止。29.如权利要求28所述的射孔方法，其中射孔步骤包括引爆所述枪段。30.如权利要求29所述的射孔方法，其中所述射孔步骤包括利用液压连接来引爆所述枪段。

31.如权利要求28所述的射孔方法，其中所述井筒套管中的预定位置处于井要被密封和废弃的位置处。

32.如权利要求28所述的射孔方法，还包括在不转动所述射孔枪系统的情况下重新布置射孔枪系统的步骤。

33.如权利要求28所述的射孔方法，还包括使所述枪段中的每个相对于彼此定向的步骤。

34.如权利要求28所述的射孔方法，其中所述至少两个枪段中的每个被完全装载。35.如权利要求28所述的射孔方法，其中所述至少两个枪段中的每个被部分装载。36.如权利要求28所述的射孔方法，其中所述至少两个枪段中的每个利用装药的螺旋形定相。

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相关申请的交叉引用

[0002]本非临时申请要求于2017年2月2日提交的名称为“射孔枪系统和方法”的美国临时专利申请62/453,932的优先权，依赖于该临时专利申请并且在该临时专利申请的申请日的12个月内提交，该临时专利申请的全部技术内容在此通过引用并入本申请。技术领域

[0003]本公开总体涉及用于石油和天然气工业中以对井筒套管和地下含烃地层进行爆破地射孔的射孔枪，更具体地涉及用于使井筒套管中的区间中的套管去除百分比最大化的改进的枪系统和方法。

背景技术

[0004]在套管井筒作业中，通常使用两个或更多个同心套管，其直径随着井孔深度的增加而减小。射孔枪可以用于生产期间以及在停产后的弃井期间。生产需要在同心套管的最内套管中射孔，该套管具有最小直径并且位于井筒相对于其他套管的最大深度处(井下)。弃井需要在通常具有较大直径并且相对于在生产期间进行的射孔位于较浅的深度处(井口)的套管中射孔。[0005]例如，在套管井筒完井过程期间，枪串组件位于井筒套管中的隔离区域。枪串组件包括利用诸如螺纹串联子接头(threaded tandem subs)的连接件彼此耦接的多个射孔枪。射孔枪然后发射，产生通过套管和水泥并进入目标岩石的孔。这些射孔然后允许岩石地层中的石油和天然气与井筒之间进行流体连通。在石油和/或天然气井的完井期间，通常会用炸药对含烃地层进行射孔，以允许烃流入井筒。这些炸药被装载在射孔枪中，并且通常是“成形装药”，其在引爆时产生在选定方向上推进的由爆炸形成的穿透射流。当射孔枪系统中的装药被引爆并且井筒被射孔时，在井筒套管中产生入口孔并且爆炸产生射入含烃地层的射流。入口孔的直径取决于几个因素，包括但不限于成形装药中衬管的性质、爆炸类型、套管的厚度和材料、套管中的水隙、射孔枪的中心化、一组中装药的数量以及一个阶段中的组数。这里使用的术语“水隙”是射孔枪的外径与套管内径之间的间隙。[0006]射孔也发生在生产停止后井筒准备废弃时。例如，在弃井作业期间，通常称为“封堵和废弃”，需要射孔来打开套管的一部分，以便沉积密封剂，例如水泥。这是为了防止在井下套管中产生的流体向可能污染地下水的表面迁移。适当的射孔在套管的期望部分中产生多个尽可能大的开口。为了实现这个目的，可以用枪系统在选定的区间上射孔，然后移除枪系统。期望有一种改进的枪系统，其能够在套管中实现具有时间和成本效益的适当的开口。发明内容

[0007]根据示例性实施例，提供了枪段耦接到一起的射孔枪系统。枪段相对于彼此可调节并且可以相对于相邻段偏移。而且，每个枪段配置为可连续移动到井筒中的预定位置，使得每个枪段可以对相同的区间进行射孔。另外，每个枪段可以耦接到一起，使得每个枪段的

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[0001]

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轴向中心线是相对于直接相邻枪段的轴向中心线可机械调节的。[0008]根据另一方面，提供了射孔方法的示例性实施例，其包括以下步骤：(1)将具有至少两个枪段的枪系统部署到井筒套管中；(2)将至少两个枪段的第一枪段布置在井筒套管中的预定位置处；(3)利用第一枪段在预定位置处射孔；(4)将射孔枪系统中的下一枪段移动到井筒套管中的预定位置；(5)利用下一枪段在预定位置处射孔；以及(6)重复步骤(4)和(5)，直到所有枪段在预定位置处射孔为止。

[0009]上述内容是本发明的示例性实施例和特征的一些方面的简要概述。其它实施例和特征在下面详细描述，和/或将在与附图结合考虑时从本公开的以下详细描述中变得显而易见。

附图说明

[0010]在所附权利要求中阐述本发明的新颖特征。附图是示意性的，并且示出了示例性实施例的方面。这些图不旨在按比例绘制。在附图中，各图中所示的每个相同或基本相似的部件用单个附图标记或符号表示。为了清楚起见，并非每个部件在每个图中都标注。并非本发明的每个实施例的每个部件都被示出，有些部件不需要被示出来使本领域普通技术人员理解本发明。

[0011]图1是根据示例性实施例的两段式枪系统的立体图。[0012]图2是根据示例性实施例的两段式枪系统的端视图。[0013]图3是根据示例性实施例的三段式枪系统的立体图。[0014]图4是根据示例性实施例的三段式枪系统的端视图。[0015]图5是利用现有技术中典型枪系统的射孔方法的流程图。[0016]图6是根据本发明的示例性枪系统的射孔方法的流程图。

具体实施方式

[0017]作为一个初步的问题，这里所用的术语“自由流动面积”是通过射孔在套管中产生的孔的总面积。这里所用的“套管去除百分比”是在期望区间内自由流动的面积与沿着期望区间的套管总内表面面积之比。例如，在弃井作业中，通常期望的套管去除百分比是2.5％或更大。在下井筒的一次行程中允许这种适当的套管去除百分比是期望的，因为其减少了在进行一次以上的行程来射孔时通常需要的成本和时间。此外，实现更高的套管去除百分比允许稳健的井筒封堵和废弃，以防止流体从封堵部下方的套管泄露。[0018]为了便于讨论和描述射孔枪系统的各实施例，可以使用描述惯例来描述形成射孔枪系统的特征的相对位置以及相对方向。例如，术语“井下”和“井口”将被用来描述相对于井筒中的参考点的位置(垂直位移)。例如，生产通常从预定深度(在该示例中为“参考点”)向井下进行，以产生封堵，并且封堵深度从生产深度向井口产生。例如，第一封堵部从另一更靠近井口的封堵部向井下产生以确保对流体迁移的进一步封堵。例如，术语“近侧”和“远侧”描述了相对于枪段的套管上内部周向位置。术语“近侧”是指最接近射孔枪系统的套管侧，术语“远侧”是指离射孔枪最远的套管侧。例如，与射孔枪的外径到套管近侧的水隙相比，射孔枪的外径到套管远侧的水隙更大。

[0019]套管远侧和近侧之间的孔尺寸差异的可能原因是由于深射孔形成射流以及典型

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射孔枪中的大孔径装药不是恒定的，并且当枪偏离中心(即不位于套管柱的中心)时，射流的尖端部可能在套管的水隙中被消耗。在场地上的操作者通常不会将枪对准(即，操纵到套管柱的中心)。因此，在更接近枪系统的套管一侧上的入口孔的直径可以比套管另一侧上的入口孔的直径大很多。

[0020]

例如，在典型的英寸的套管中，可用的最大的枪的外径为7英寸。一旦枪被部

署，所产生的孔的直径可以从0.25英寸到1.5英寸变化，这取决于枪与外壳的接近程度。此

外，在一次进入之后，总的套管去除百分比可能是不足的。实现更大程度的套管去除的一种可能的方式是使用更大的枪，其外径近似于套管内径并且因此减小水隙。大直径的枪具有几个设计约束，例如，其可能具有增加的壁厚以承受额外的压力。这样的约束可能会导致更高的成本，增加成本/投资以及减少收益。另一种方法是通过以下来实现两轮或两轮以上的行程：将第一枪向下移动到预定深度射孔并且移除第一枪，然后再将第二枪向下移动并且射击相同的区间。例如，图5在使用典型枪系统的射孔方法的简化流程图中描述了现有技术。该方法包括以下步骤：[0021](1)将枪系统部署到井筒套管中501；[0022](2)将射孔枪系统布置在井筒套管中的预定位置处502；[0023](3)利用枪系统在预定位置处射孔503；[0024](4)移除枪系统，用新的枪系统来替换504；和[0025](5)重复步骤(1)到(4)，直到在预定区间处实现适当的套管去除百分比505。[0026]每次额外行程的预期改进是不确定的，因为一些新的射孔可能以不可预知的方式与先前的射孔重叠。此外，当随后的枪系统沿套管向下移动时，也可能在已经有小孔的套管一侧上产生孔，并且在已经有大孔的套管一侧产生较大的孔。这对于提高套管去除百分比来说是不理想的。在多次行程中移动射孔枪也是昂贵且费时的，因为每次来回行程通常花费额外的时间(几天)。一旦本公开的示例性枪系统被布置到井筒套管中，特定的枪段就会相对于井筒套管相对于每个连续的枪段具有固定的取向，使得射孔的图案、孔尺寸分布以及枪段之间的射孔重叠程度是已知的。在一个示例性实施例中，可以产生非重叠射孔图案。在另一示例性实施例中，在射孔之前，图案中的射孔重叠程度是已知的。[0027]图1是根据示例性实施例的两段式枪系统的立体图。两段式枪系统100可以包括利用适配件106彼此机械耦接的一串枪段101、102。根据示例性实施例，枪系统100可以利用管道输送射孔来部署。根据示例性实施例，利用管道输送射孔来部署的枪系统防止枪在井筒套管重新向上和向下定位时转动，并且适配件106防止枪段101和102之间的转动和分离。枪系统可以例如布置在管道或者钢管的一端，并且移动到井中，管道可以对抗井压力被向井下推动。例如，根据重量限制，可以使用连续管道来部署枪系统。在将枪系统布置到井筒套管中之后，可以利用间隔件103、109使枪段101、102在套管中偏离中心。“间隔件”可以附接到每个枪段，以使枪段更加精确地位于套管内部。因此，间隔件确保每个枪段靠近套管的内表面区域并且减小枪段与套管最接近的内侧之间的水隙。在枪外径比套管内径小时，与为了最小化套管内圆弧处的水隙而偏离中心布置的枪相比，在枪周围有均匀水隙的情况下完全处于中心的射孔枪可能导致更低的套管去除百分比。因此，间隔件可以用于防止枪系统的每个段偏离中心。井筒套管可以安装在在垂直或水平或斜井中。在示例性实施例中，为了

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便于解释，枪系统部署在垂直井中。在图1的示例性实施例中，间隔件109可以从枪段沿一个方向径向向外延伸，另一间隔件103可以沿相反的方向指向180°。可以看出，间隔件可以通过使其相对于彼此在宽范围的角度和/或取向上向外延伸来操作。因此，在双枪段系统中，枪段以预定方式偏离中心并且每个枪段相对于直接相邻的枪段偏移。

[0028]枪系统100可以具有通过适配件106彼此连接的第一枪段101和第二枪段102。例如，枪段101、102中的每个可以被设计为具有7”外径枪，并且已经被证明装有39到60克装药以实现最佳的套管去除。当然，根据具体的项目，其他尺寸和装药可以是有用的。此外，在非限制性示例中，示例性枪系统可以具有12、15或20SPF(每英尺射孔数)的射孔密度以及其他可能的射孔密度，以及装药的螺旋形定相，以简化组装。可以理解的是，示例性枪系统可以具有许多可能的射孔密度，并且也可以是完全或部分装载的，使得每当枪发射时，在整个井筒内径周围产生射孔，或者使得仅仅在最小水隙处产生射孔，或者使得仅仅在最大水隙处产生射孔。在示例性实施例中，每个枪段可以配置为彼此具有不同的枪弹载荷，例如所有枪段可以被部分装载或者所有段可以被完全装载。例如，一个枪段可以取向为在最小水隙处产生射孔，而另一枪段可以取向为在最大水隙处产生射孔。例如，两个或两个以上的枪段被取向为在套管的内圆弧内的所有方向上产生射孔。例如，两个或两个以上的枪段可以在具有最小水隙或最大水隙的套管的相同内圆弧处取向。在另一示例性实施例中，每个枪段可以配置为彼此具有相同的枪弹载荷，例如每个枪段可以具有从部分装载到完全装载的各种载荷。例如，一个枪段可以取向为在最小水隙处产生射孔，而另一枪段可以取向为在套管内周边内所有方向上产生射孔。[0029]根据示例性实施例，枪段利用适配件106连接到一起，该适配件配置为防止枪段相对于彼此转动并且与相邻枪段分离。止动螺母104可以用于将适配件106紧固到枪段。每个枪段可以具有多个彼此连接的射孔枪以及发射头。在连接过程期间，枪可以不转动。在一些情况下，枪段的单独枪可以转动，使得该枪段的相邻的单独枪之间存在较小的角偏移。例如，枪段101可以具有彼此连接的枪120、枪121、枪122，并且一端具有发射头123。枪120可以通过间隔件109连接到枪121。根据示例性实施例，枪段中的枪的直径可以为5英寸到12英寸，但是枪段中的所有枪都具有相同的直径。每个枪可以利用业内已知的任何配置彼此耦接。枪还可以包括螺旋形定相的成形装药。成形装药可以连接到射孔枪系统中通常使用的引爆绳105和发射组件。成形装药可以选自深射孔、深孔、线性或者通常用于射孔的任何其他装药。根据示例性实施例，枪段的数量为2到10。根据另一示例性实施例，每个枪段中枪的数量为2到20。

[0030]如上所述，控制线105可以连接到系统并且被配置为如本行业通常已知的那样起作用。在发射之后，发射头或枪段可以自隔离。本文使用术语“自隔离”来描述每个枪段的如下特征：在发射之后以及传导流体侵入枪段之前产生适当的压力变化时，断开或修改其与枪系统的通信。例如，如果在引爆或者起作用时，枪段或者枪段上的发射机构被修改，使得起作用的枪段不与压力致动式发射机构(例如控制线或管道)通信，那么系统是自隔离的。这允许使用控制线来增加后续枪段上的压力。例如，如果枪段或枪段发射机构在功能上不分离，那么其可能难以在控制线中产生使后续枪段起作用所需的压力。根据示例性实施例，至少两个枪段中的每个可以被单独致动。此外，在射孔后，至少两个枪段中的每个可以是自隔离的。

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根据示例性实施例，至少两个枪段中的每个可以利用井筒套管中的静水压力来装

备。根据另一示例性实施例，至少两个枪段中的每个配置为在没有静水压力的情况下不装备。

[0032]根据示例性实施例，至少两个枪段中的每个可以连接到一个或更多个控制线。根据示例性实施例，从上面观察时，多个枪段中的每个的周边的一部分可以与井筒套管内的其他枪段处于重叠关系。在枪系统被部署到井下预定深度处时，静水压力可以打开截止阀并且将枪装备起来。在截止阀不打开的情况下，发射头可以不发射。压力可以施加在枪外侧的环形部分上。只有当从枪外部施加的环形压力(静压力)足以打开截止阀时，截止阀才允许来自管道的压力作用于发射销的顶部。加压于套管可能剪切下部发射头销152并且在某一区间中射击下部第一枪段101。然后上部第二枪段102可以布置在相同区间中并且可以在相同区间中射孔。在通过两个枪段101、102对相同区间进行射孔后可以取回枪系统。通过两个枪段在套管内的不同圆周弧处相同区间中对套管进行射孔。当枪段101布置为更接近套管内表面的底部圆周弧时，枪段102布置为更接近套管内表面的顶部圆周弧。每个枪段可以对套管的不同圆弧进行射孔并且产生穿透水隙的射流。在具有间隔件103、109的两段式枪系统的情况下，在枪段对相同区间射孔时，枪段101可以在套管的一侧上产生更大的孔，而枪段102可以在套管的相对侧上产生更大的孔。通过两个枪段在套管的相对侧上产生较大的孔的实际效果是基本上更大的套管去除百分比。[0033]根据示例性实施例，例如，在20英寸的套管中，每个枪段的水隙可以为0.1英寸到15英寸。枪段可以径向彼此重叠(即，从上面观察时，在端视图中，它们的直径可以重叠)，但是它们各自靠着套管的不同圆周弧布置。在相同区间中通过所述枪段产生的套管去除的百分比基本上高于通过相对于彼此位于中心的两个枪段产生的套管去除的百分比。例如，在旨在被射孔的200英尺区间中，两段式枪系统可以为400英尺长，并且具有发射头段和每个段中的10×20英尺的枪。在示例性两段式枪系统中，可以实现至少2.5％的套管去除。而且，在示例性三段式枪系统中，可以实现至少3.75％的套管去除。相比之下，利用单段式枪系统，套管去除百分比通常为1.25％。在期望区间中，利用示例性实施例为基本流体流动而开口的套管的百分比为1.5到10。此外，射孔的期望射孔区间的长度可以为20英尺到600英尺。[0034]每个单独的枪可以具有许多不同的射孔密度。例如，7英寸外径的枪的射孔密度可以为12SPF(每英尺射孔数)、15SPF、20SPF或任何其他可用的射孔密度。当使用螺旋形定相使装药时钟状分布在套管周围，最接近套管内部布置的枪的约90°的圆弧提供了更大的孔尺寸。每个枪的相位根据枪的类型和射孔密度而变化。例如，12SPF的枪的相位可为135到45度，15SPF的枪的相位可以为135到45度，而20SPF的枪的相位可以为45到90度或135到45度。在另一示例性实施例中，可以使用业中已知的将引爆绳定位在中心线附近的任意定相，例如每平面3个、每平面4个、每平面5个等。在另一示例性实施例中，不使用时钟状分布。在另一示例性实施例中，每个枪段是配置为具有相同射孔密度性能和相同定相性能的相同类型的枪。在另一示例性实施例中，每个枪段不是相同类型的枪并且不一定配置为具有相同射孔密度性能或相同定相性能。[0035]根据示例性实施例，用于对井筒套管中的期望区间射孔的枪系统100具有连接在一起的多个枪段。至少两个枪段中的每个可以相对于多个枪段的相邻段成角度地偏离。至少两个枪段中的每个抵靠套管内表面的不同圆弧段布置。在射孔时，至少两个枪段中的每

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个配置为移动到期望区间，以进行射孔并且产生开口，使得一定百分比的套管被开口以进行井筒作业。井筒作业可以是生产中的流体流动或者在封堵和弃井作业中通过开口挤压水泥。

[0036]在井筒作业中，套管可以具有顶段、中间段和生产段。在非限制性示例中，顶段可以具有20英寸的直径，中间段可以具有

英寸的直径，而生产段可以具有

英寸的直

径。当例如部署7英寸直径的枪来射孔时，顶段中的水隙可以为5英寸高。在该示例中，两段式枪系统100或三段式枪系统300提供了大于2的套管去除百分比。因此，当水泥被泵送到套管中以实现弃井时，水泥被通过套管开口挤压到周围的钻孔中。可以利用创造性枪系统将套管的中间段和顶段开口，并且提供至少1％的套管开口。类似地，在较小枪直径(例如4英寸)下，可以利用示例性枪系统对生产段打孔，以实现生产期间的基本流体流动。[0037]图2是根据实施例的两段式枪系统的示例性端视图。枪段示出了抵靠井筒套管201的内部布置的枪段101和枪段102。枪段101可以相对于相邻枪段102成角度地偏移。例如，枪段101相对于相邻枪段102成角度地偏移180度。枪段101和枪段102的直径可以重叠并且产生重叠部202。根据示例性实施例，多个枪段中的每个相对于相邻枪段的角度偏移范围为30度到180度。在一个非限制性示例中，每个段的外径可以为7英寸，但是组合枪系统的有效直径为12英寸，如图3所示。

[0038]图3是根据示例性实施例的三段式枪系统的立体图。枪系统300可以具有通过适配件310和340以垂直阵列端对端地彼此连接的第一段301、第二枪段302和第三段303。止动螺母350、321可以用于将适配件320、330紧固到枪段。每个枪段可以包括多个彼此连接的射孔枪以及发射头。通常将枪固定使得它们在连接过程中不转动。但是，在一些情况下，枪可以转动使得同一枪段中的相邻枪之间存在微小的角度偏移。参考图3，枪段301可以具有沿着垂直线彼此连接的枪311、枪321和枪331以及附接到枪段301的一端的发射头341。类似地，枪段302可以具有彼此连接的枪321、枪322和枪332以及附接到枪段302的一端的发射头342。类似地，枪段303可以具有彼此连接的枪313、枪323和枪333以及附接到一端的发射头343。控制线352可以设置在枪段的外表面上，使得最底下的枪发射并且在发射之后隔离。在示例性实施例中，控制线352从顶部枪段303的发射头343延伸到最底部的枪段301的发射头441，控制线352可以从中间枪段302的发射头442延伸到最底下的枪段301的发射头441的顶部。示例性实施例的另一方面在于，可以先发射最底下的枪段301，然后是中间枪段302，最后是顶部枪段303。这防止过早地对枪系统的井下段中所需的井上控制线进行射孔。枪段301可以相对于枪段302角度偏移120度305。类似地，枪段302可以相对于枪段303角度偏移120度305，枪段301可以相对于枪段403角度偏移120度305。在示例性实施例中，可以定制枪段之间的偏移位置的角度。例如，第一对相邻枪段可以彼此对齐并且相对于第三枪段偏移。[0039]图4是根据示例性实施例的三段式枪系统的示例性端视图。如所指出的，枪系统可以部署在安装在井中的套管304中。枪段的直径可以重叠并且产生重叠部。在示例性实施例中，枪系统的总直径306为12英寸。三段式枪系统中的枪段可以相对于彼此以120度时钟状分布。枪段301、302、303抵靠(或最接近)套管内表面的不同圆弧段布置，例如枪段301布置在套管317的内表面。此外，整个枪系统可以设计为便于在两段式和三段式枪系统之间变换，并且可以容易地增加任何其他附加枪段。

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图6是使用本公开的示例性枪系统的射孔方法的简化流程图。该方法包括以下步

骤：

(1)将枪系统部署到井筒套管中601；

[0042]例如，枪系统300可以利用管道输送的射孔或者连续管道系统部署到套管中。[0043](2)将至少两个枪段的第一枪段布置在井筒套管中的预定位置处602；[0044]枪系统300可以被降低，使得将第一枪段301布置在预定的目标深度处。例如，在垂直井中，预定的“位置”处于预定的“深度”。在适当的深度处，静水压力会打开截止阀，并且将枪段中的枪装备起来。截止阀是一种附加的安全机构，使得在部署期间或其他时期将枪解除装备。[0045](3)利用第一枪段在预定位置处射孔603；[0046]在期望区间处，管道可以被加压。这可能会剪切下部发射头销并且射击枪段301中的下部枪311，随后的枪321、331可以在具有或者不具有控制线的情况下射孔。这些枪在射孔后可以自隔离。[0047](4)将至少两个枪段中的第二枪段移动到井筒套管中的预定位置604；[0048]下一枪段例如302可以布置在预定位置处并且再次被加压。在适当的深度处，静水压力会打开截止阀，并且将枪段中的枪装备起来。[0049](5)利用下一枪段来对区间进行射孔605；和[0050]以比步骤603中的压力高的压力对管道加压，剪切下部发射头销并且射击枪段302中的下部的枪312，随后的枪322、332可以在具有或者不具有控制线的情况下射孔。枪段302的剪切销的预定压力可以高于枪段301的剪切销的预定压力。[0051](6)重复步骤(4)和(5)，直到所有枪段对预定位置进行射孔为止606。[0052]枪段303可以移动到相同的预定位置并且可以执行射孔。

[0053][0041]

将两段式枪系统和三段式枪系统的示例性实施例与直径的套管中的一段

式枪系统进行比较。总计465in2的套管内表面面积的射孔区间，其中枪段周围的水隙为0.48英寸至5.48英寸，相应的孔尺寸分别为0.93in2到0.12in2。对于单段式枪，所得套管去除百分比为1.25％，对于两段式枪，套管去除百分比翻倍为2.50％，对于三段式枪，套管去除百分比为3.75％。

[0054]提供以下的描述性实施例作为对所公开发明的进一步支持。[0055]在第一实施例中，本公开中描述的新颖方面是一种射孔枪，包括耦接到一起的至少两个枪段，至少两个枪段中的一个配置为相对于至少两个枪段中的另一个成角度地偏移；其中在使用期间，当部署在井筒套管中时，至少两个枪段中的每个配置为可连续地移动到预定位置。

[0056]在第一实施例的另一方面，射孔枪系统包括耦接到一起的至少两个枪段，至少两个枪段中的一个配置为相对于至少两个枪段中的另一个成角度地偏移；其中在使用期间，当部署在井筒套管中时，至少两个枪段中的每个配置为可连续地移动到预定位置，上述射孔枪系统还包括选自以下的一个或更多个限制：[0057]其中，至少两个枪段中的每个配置为相对于相邻枪段成角度地偏移；[0058]其中，至少两个枪段耦接到一起，使得每个枪段的轴向中心线相对于相邻枪段的

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轴向中心线可机械地调节；[0059]其中，至少两个枪段中的每个靠近井筒套管内表面的不同圆弧段布置；[0060]其中，至少两个枪段中的每个配置为对井筒套管内表面的不同圆弧段进行射孔；[0061]其中，至少两个枪段中的每个配置为产生与由至少两个枪段中的另一个造成的射孔不重叠的新射孔；[0062]其中，至少两个枪段中的每个配置为产生与由至少两个枪段中的另一个造成的至少一个射孔重叠的新射孔；[0063]其中，射孔枪系统的横截面具有近似于井筒套管的内径的外径；[0064]其中，至少两个枪段利用适配件连接在一起，适配件配置为防止枪段相对于彼此转动或分离；[0065]其中，至少两个枪段相对于井筒套管偏离中心；[0066]还包括间隔件，其附接到至少两个枪段中的一个或更多个，使得至少两个枪段中的每个相对于井筒套管偏离中心；[0067]其中，利用管道输送的射孔来部署射孔枪系统；[0068]其中，利用连续管道来部署射孔枪系统；[0069]其中，至少两个枪段中的每个中的单独枪的数量为2到20；[0070]其中，射孔枪系统中的枪段的数量为2到3；[0071]其中，预定位置跨越20英尺到600英尺的射孔区间；[0072]其中，至少两个枪段中的每个的外径和井筒套管内表面之间的水隙为0.1英寸到15英寸；

[0073]其中，至少两个枪段中的每个的外径为5英寸到12英寸；[0074]其中，区间中的井筒套管去除百分比为1.5到10；[0075]其中，至少两个枪段中的每个相对于相邻枪段的角度偏移范围为0度到180度；[0076]其中，至少两个枪段中的每个被单独致动；[0077]其中，至少两个枪段中的每个在射孔后自隔离；[0078]其中，至少两个枪段中的每个利用井筒套管中的静水压力来装备；[0079]其中，至少两个枪段中的每个利用一个或更多个计时器来装备；[0080]其中，至少两个枪段中的每个连接到一个或更多个控制线；[0081]其中，至少两个枪段中的每个的周边的一部分与井筒套管内的其他枪段的周边重叠；

[0082]其中，至少两个枪段中的每个枪段能够具有约12到20每英尺射孔数的射孔密度。[0083]在第二实施例中，本公开的新颖方面在于一种射孔方法，包括以下步骤：(1)提供射孔枪系统，射孔枪系统包括耦接到一起的至少两个枪段，至少两个枪段中的一个配置为相对于至少两个枪段中的另一个成角度地偏移；(2)将枪系统部署到井筒套管中；(3)将至少两个枪段的第一枪段布置在井筒套管的预定位置处；(4)利用第一枪段来对预定位置进行射孔；(5)将至少两个枪段中的下一枪段移动到井筒套管中的预定位置处；(6)利用下一枪段对预定位置进行射孔；和(7)重复步骤(5)和(6)，直到所有枪段在预定位置处射孔为止。

[0084]在第二实施例的另一方面，本公开的新颖方面在于一种射孔方法，包括以下步骤：

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(1)提供射孔枪系统，射孔枪系统包括耦接到一起的至少两个枪段，至少两个枪段中的一个配置为相对于至少两个枪段中的另一个成角度地偏移；(2)将枪系统部署到井筒套管中；(3)将至少两个枪段中的第一枪段布置在井筒套管的预定位置处；(4)利用第一枪段来对预定位置进行射孔；(5)将至少两个枪段中的下一枪段移动到井筒套管中的预定位置；(6)利用下一枪段对预定位置进行射孔；(7)重复步骤(5)和(6)，直到所有枪段在预定位置处射孔为止；还包括选自以下的一个或更多个限制：[0085]其中，射孔步骤包括引爆枪段；[0086]其中，射孔步骤包括利用液压连接(hydraulic connection)来引爆枪段；[0087]其中，井筒套管中的预定深度处于井要被密封和废弃的位置处；[0088]还包括在不转动射孔枪系统的情况下重新布置射孔枪系统的步骤；[0089]还包括使枪段中的每个相对于彼此定向的步骤；[0090]其中，至少两个枪段中的每个被完全装载；[0091]其中，至少两个枪段中的每个被部分装载；和[0092]其中，至少两个枪段中的每个利用装药的螺旋形定相。[0093]虽然本公开已经提供了系统、装置和方法的许多示例，但是应该理解，本文所描述的系统、装置和方法的部件是兼容的，并且可以通过组合本文所描述的各实施例中的一个或更多个要素来产生其他实施例。例如，在一些实施例中，本文所描述的方法还可以包括本文所描述的系统的一个或更多个要素或从本文所描述的系统或装置的任意组合中选择的要素组合。

[0094]此外，在一些实施例中，本文所描述的方法还可以包括利用本文所描述的系统，利用本文所描述的系统的一个或更多个要素，或利用从本文所描述的系统的任意组合中选择的要素组合。

[0095]虽然已经参照若干要素描述了本发明的实施例，但是在本文所描述的实施例中描述的任何要素都是示例性的，并且适当时可以被省略、替换、添加、组合或重新排列，以形成新的实施例。技术人员在阅读本说明书后，会认识到本文实际上公开了这种另外的实施例。例如，本公开描述了要素的特征、结构、尺寸、形状、布置或组成或者用于制造或使用要素或要素组合的过程，该特征、结构、尺寸、形状、排列或组成也可以并入任何其他要素或者要素组合，或者用于制造或使用本文所描述的要素或要素组合的过程中，以提供另外的实施例。例如，应该理解的是，本文所描述的方法步骤是示例性的，并且在阅读本公开之后，技术人员会理解本文中所描述的一个或更多个方法步骤可以组合、省略、重新排序或替换。[0096]另外，在一个实施例被描述为包括某要素或要素组，另外的实施例可以基本上由或者由该要素或要素组组成。此外，尽管本文通常使用开放式术语“包含”，但可以通过替换为术语“基本上由...组成”或“由...组成”来形成另外的实施例。[0097]当本文中，将语言例如“用于”、“以”与效果、功能、使用或用途结合使用时，可以通过将“用于”、“以”替换为“配置用于/为”、“适合于/以”来提供另外的实施例。[0098]另外，当针对一个实施例给出特定变量范围时，可以使用子范围或包含在范围内的单独的值来产生另外的实施例。此外，当针对一个或更多个实施例给出特定变量的值或范围时，可以通过形成新的范围来产生另外的实施例，该新的范围的端点选自：任何明确列出的值、明确列出的值之间的任意值以及所列出范围内的任意值。例如，如果本申请要公开

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变量为1的实施例和变量为3到5的第二实施例，则可以产生变量为1.31到4.23的第三实施例。类似地，可以产生变量为1到5的第四实施例。[0099]如本文所使用的，“基本上”的示例包括：相对于所引用特征的“差不多”、“大部分”、“至少30、40、50、60、70、80、90、95、96、97、98或99％”。关于与参考矢量、方向、运动、角度或平面“基本上”在相同方向上或平行的矢量、方向、运动或角度，“基本上”也可以表示“所指定矢量、方向、运动或角度的至少一个分量平行于参考矢量、方向、运动、角度或平面”，但是基本上还可以表示参考矢量、方向、运动、角度或平面的正负45、40、35、30、25、20、15、10、5、4、3、2或1度内。[0100]如本文所使用的，“大约”和“约”的示例包括在指定值或特征的正负30、25、20、15、10、5、4、3、2或1％内的指定值或特征。

[0101]虽然已经参照示例性实施例特别地示出和描述了本发明，但本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种变化。发明人期望熟练的技术人员适当时采用这种变化，并且发明人希望本发明以比不同于本文所具体描述的方式来实施。因此，本发明包括适用法律所允许的所附权利要求中记载的主题的所有修改方案和等效方案。此外，除非本文中另有说明或者与上下文明确地矛盾，否则本发明涵盖上述要素在其所有可能变型中的任何组合。

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