在从地下地层发现石油、天然气或液体物质中，形成进入地下或 超过该多产地层的井孔。一旦地下地层用常规的方法钻井之后，经常 需要激励(stimulate)或增强生产。在过去，通在压力下常将流体泵送 到井中并泵送到地层中，以引起地层中的液压性断裂，或通过用化学 物质酸化该井地层以处理或激励该地层。传统的断裂或化学物质处理 与开孔和套管孔的完井(completion)的组合具有许多缺陷。这些处理 能够实际引起地层密封。还有，低渗透性和低气孔率介质很难用这种 处理打开。最后，涉及水平钻孔应用的方法特别困难，经常不成功并 且价格非常昂贵。
就大大增加生产率和克服常规方法中的许多问题和缺点来说，需 要有用于恢复或激励井孔或洞穴井方法和设备从而显著提高生产率的 方法和设备，这样的需要还没有被满足。具体说，提出一种新颖的射 弹设备，其能够进入地下地层并且在开孔中定向和旋转射弹以将射弹 部件发射到该地层中。

因此，本发明的目的是提供一种新颖的改进的井激励方法和设备， 其能够驱动射弹进入地下地层，而不会由化学变化引起地层损坏或不 会在井孔中留下剩余颗粒物。
本发明的另一个目的是提供一种新颖的改进的井激励方法和设 备，其不需要以昂贵的代价从井孔中抽取处理物质，并提供可重复使 用的设备。
本发明的又一个目的是提供一种用于地下地层激励的新颖的改进 的方法和设备，其具有用于定向该设备的旋转装置。
本发明的再一个目的是提供一种用于地下地层激励的新颖的改进 的方法和设备，其适合用于竖直的和水平的或定向的钻井。
本发明的又另一个目的是提供一种井激励方法和设备，其在使用 中容易安装，不昂贵，紧凑，高效和可靠。
根据本发明，已经发明了一种用于进入开孔地下地层的工具，该 工具包括具有至少一个细长的射弹部件和在该射弹后面的炸药的进入 装置，用于推进该射弹部件通过该地层并使该射弹部件在该开孔中定 向的引导装置，以及用于引爆该炸药从而将该射弹部件发射到该地层 中的装置。
根据本发明的方法包括如下步骤，将细长射弹发射到地下地层中， 将该射弹安装在管中，将炸药设置在该管内的射弹的后面，推进包括 该细长射弹和炸药的该管通过井孔并进入在该井孔末端的增大的洞 中，将该管以选定的点火角度定向在该洞内，引爆该炸药以将该射弹 从该管发射到该地层中。
已经广义地提出本发明比较重要的特征，以便能够更好地理解在 下面对其进行的详细描述，并且以便能够更好地理解本发明对本领域 做出的贡献。当然，还有，在其后描述的本发明的附加特征将构成从 属权利要求的主题。在这方面，在详细说明本发明的至少一个实施例 之前，应当理解，本发明不限于应用于在下面描述中提出的结构的细 节和部部件的设置。本发明能够具有其他实施例并且能够以各种方式 进行实施。而且，还应当理解，这里所用的用语和术语是为了说明的 目的，不应当认为是一种限制。因此，本领域的技术人员将会理解， 本发明所基于的构思很容易用作设计用于实现本发明许多目的的其他 结构、方法和系统的基础。因此，重要的是，权利要求被理解为在不 脱离本发明精神实质和范围的情况下包括这种等同物结构。
附图说明
图1是悬挂于金属线的工具的优选形式的侧视图；
图2是图1所示本发明形式的立面图的另一个侧视图，该工具被者 开在其点火位置；
图3是图1和图2所示工具在其展开位置的放大的侧视图；
图4是图1所示本发明形式的顶视平面图；
图5是图1所示本发明形式的示意侧视图；
图6是图1所示本发明形式在其悬挂、展开和点火位置的示意图；
图7是根据本发明的工具另一种形式的立面图的侧视图；
图8是图7所示的本发明形式的立面图的侧视图，该工具被展开成 其点火位置；
图9是图7和图8所示工具的放大侧视图；
图10是图7所示的本发明形式的几分示意侧视图；
图11是图7所示本发明形式在其悬挂、展开和点火位置的示意图；
图12是图7所示本发明形式用于定向钻井的在其悬挂、展开和点火 位置的另一个示意图。

详细参考图1至图6，图1至图6示出工具的一种形式，其具有一对 细长的射弹部件11，该射弹11每个具有子弹或固态细长体的形式，即 具有尖的端部12和相对的方的后端13，该细长体优选由诸如钢的高密 度金属制成。该射弹部件用一组剪切销45和一组螺钉(未示出)以可 释放的方式固定在射弹管14内。该射弹管14具有其相互面对但是由该 射弹部件11之间的炸药15分隔开的后端13。炸药15包含在炸药管17中。 该炸药管17螺纹连接于射弹管14，如图3的18所示。可选地，可以用包 含炸药15和射弹11的单一的连续长度管。炸药管17在其中间具有未示 出的孔，在那里点火器19与炸药15接触。该点火器19被密封以防水， 并且连接于点火索21，该点火索从点火器19延伸并沿着该炸药管17的 侧面并沿着该射弹管14之一的侧面延伸。
炸药管17由一个中心枢轴销28以及在该支架板的底部和顶部的合 适的紧固部件30连接于互补的细长的支架板27之间，该互补的支架板 位于该炸药管17的相对两侧。该支架板27用半圆形管止动部件33和34 焊接在一起，下管止动部件34位于刚好在该枢轴销28之上，而上管止 动部件33位于靠近该支架板27的顶部。该支架板27的顶部还具有一个 或多个圆形内部导向板35，一对导向板35在图1和图2中被示作相互竖 直地间隔开。管止动部件33和34允许该炸药管17和该射弹管14沿着大 致的发射位置从平行于该支架板27延伸的位置到垂直于该支架板的位 置枢转或旋转，并且不超过该位置；上管止动部件33允许管17和14返 回到平行于该支架板的位置，但是不超过该位置，为了从井孔中提取 或取出。
螺纹连接于该射弹管14的炸药管17具有连接于该射弹管14上部上 的螺栓20的第一旋转线23。该第一旋转线23然后绕导向螺栓37或在该 导向螺栓37之间通过，该导向螺栓37绕该圆形内部板35的圆周间隔， 后者用螺栓连接于该支架板27，并且该支架板27有助于形成该井孔B中 的设备9的中心并且往回引导该设备9通过该套管C，为了取出。
第二旋转线25连接于该射弹管14上部上的螺栓24。该第二旋转线 25穿过内板25的引导螺栓37交织。该引导螺栓37有助于将该第一个第 二旋转线23和25保持在适当位置并防止缠结。
该第一旋转线23和第二旋转线25通过该支撑支架板35的顶部螺栓 连接于主金属线43，用于将该设备9提供给井孔B和从井孔B取出。正如 在图4中清楚地所见，该第一和第二旋转线23和25保持在该设备的外 面，并且点火线21沿着该射弹管16的外表面延伸。下管止动部件34使 设备9能够沿着一般的发射方向旋转到垂直于该支架板27的位置，如图 2和图3所示，并且不超过该位置。该上止动部件33使该设备9能够往回 移动到平行于该支架板27的位置，如图1所示，并且不超过该位置，为 了从井孔取出。
在如图5和图6所示的本发明的方法中，设备9包括包含炸药15的炸 药管17和包含在射弹管14内的双发射体部件11，该设备悬挂于主金属 线43。该工具9由主金属线43下降到该井孔B中，图6A，到超过在开孔 或洞H内的带套管的下端的位置，该开孔或洞H的直径等于或大于该炸 药管17与该射弹管14组合的长度。根据射弹穿进介质的牛顿理论，该 射弹的进入深度与其长度成比例。射弹物质的密度和该射弹通过的介 质的密度实际上是可变的，例如12英寸长并且重量为大约3.4磅的1平方 英寸(″)钢棒射弹，其密度为每立方英寸0.28333磅，经转换为，每 立方厘米钢为7.843克。假定煤的密度为每立方厘米0.322克。每立方厘 米7.8克除以每立方厘米0.322克等于24.3319，作为乘数。16英寸长的钢 射弹被24乘等于32英尺，在这种介质中，即煤中，每立方厘米7.842克 密度的16英寸长的钢射弹可望前进约32英尺。根据牛顿理论，倘若速 度足够高，穿进长度不取决于射弹的初始速度。
一旦设备9下降到该井孔B中，然后炸药管17和射弹管14旋转成所 希望的点火角度，大致在垂直于井孔的位置，如图6B所示。该下止动 部件34使该设备9能够旋转到垂直于该支架板的位置并防止该设备9延 伸超过垂直于该板27。该旋转是通过拉动连接于该射弹管14的旋转线 25产生的。该点火线21或者是连续的或者埋在该第一金属线中。然后 该点火线21在地面被充电，电荷向下通过该点火线21到点火器19，点 火器19使炸药15点火。炸药的发射(explosive discharge)使剪切销45 被剪断，导致射弹部件11被快速抛出。该射弹11离开该射弹管14并前 进前述的距离，进入该地层中。这在图5和图6C中表明。
然后拉动连接于该射弹管14的该第一旋转线23以将该设备9往回 旋转到平行于该支架板27的位置，图6A。该上管止动部件33防止该设 备9延伸通过该支架板27。然后拉动该主金属线43以从井孔收回该设备 9和该支架板27。如果需要的话，可以连接于该支架板27的下部，该支 架板的下部包括柱塞或导向器(未示出)，其使该支架板27能够被引 导到图1中用R表示的“老鼠洞”，这为支架板27提供进一步的稳定性。
图7至图12示出本发明的另一种优选实施例，其中优选为刚性的大 管51将射弹设备或工具53传输到井孔中，用于提供或取出。如图7和图 8所示的管组件包括大管51，其上部连接于连接套55。该连接套55然后 连接于变窄的型钢(swage)57，该型钢57又连接于第二连接套59，该 第二连接套59又连接于小管61。大管51的下端通过螺栓67连接于互补 的支架板63。图9所示的齿轮液压马达69也连接于该支架板63，用于在 井孔中旋转该设备53。主动齿轮链条73绕上齿轮71和下双齿轮72旋转 并且由齿轮液压马达69驱动。一个分离的旋转齿轮链条77围绕由两个 齿轮组成的下双齿轮72。旋转齿轮链条77的一端通过位于内部板66上 的齿轮螺栓76交织(woven)，延伸到与端部螺栓81相连，该端部螺栓 81连接于射弹管54。参考图8，设备53具有一对细长的射弹部件58，其 具有子弹的形式，即具有尖的端部56和相对的方形的后端60，主体优 选由高密度金属构成，例如钢。该射弹部件58用剪切销89以可释放的 方式固定在一对射弹管内，该剪切销将该射弹部件58连接于射弹管54， 其连接方式与第一优选实施例中在先提出的相同。旋转齿轮链条77的 相对端68也通过内部板66缠绕并连接于松紧弹簧75，该弹簧又通过端 部螺栓用螺栓连接于该射弹管54。上管止动部件78连接于支架板63， 使得该设备53能够往回移动到平行于该支架板63的位置，但是不超过 该位置，用于从井孔取出。下管止动部件80以同样的方式作用，以使 在井口中的该设备53能够旋转到垂直于该支架板6的位置，但是不超过 该位置。见图8。
该支架板63可以在远端70具有一个延伸部分74，用于在“老鼠洞” R中移动，以便在旋转时稳定该设备。该延伸部分74具有型钢84，其使 直径变小以便该连接套76可以防止在该型钢84的端部上。形成中心的 管塞头(bull plug nose)83防止设置在连接套76的末端上，该连接套76 然后安置在“老鼠洞”R中以提供稳定性。该管塞头83是圆形的以便能 够容易放置在该老鼠洞中。
在图10、图11和图12所示的方法中，该设备53包括炸药管62以及 包含在该射弹管54中的双射弹部件58，该设备53悬挂于该大管51，在 向下降低该设备通过该套管C进入该增大的洞或开孔H到该套管C的下 面并形成一个未示出的连续的井孔的过程中，该大管51用作该设备53 的传输和悬挂装置。该设备53在平行于该互补的支架板63的位置中下 降，该互补的支架板63用螺栓连接于该大管51。见图11A。该大管51 可以具有一段附加的管部分，以加长该射弹设备53进入开孔中的运输 方式。这也使使用者能够将该设备沿图12A所示的垂直方向和水平方向 推进。
一旦设备53下降到开孔中，在远端具有管塞83的支架板63被定位 在老鼠洞R中以提供经一步的稳定性。该射弹设备53然后旋转到所希望 点火角度，这是通过齿轮马达69的驱动实现的，该齿轮马达又使主动 齿轮链条73绕齿轮71和72旋转，该旋转然后引起齿轮72的旋转，结果 导致旋转齿轮链条77变长并且弹簧75变松以及相对的链条段68变短。 见图11B。点火线85在地面充电，电荷通过该点火线85向下传输，通过 大管51的该点火线85与旋转齿轮链条77相互缠绕，沿着该射弹管54的 侧面通过，并连接于位于该炸药管62中心的点火器。一旦电荷沿着点 火线85向下传输到点火器87，这引起炸药点火。该炸药的发射使剪切 销89以该射弹部件58被快速抛出的形式被剪。射弹58离开该射弹管54 并前进前述的距离，进入该地层中。见图10、图11C和图12D。
随着该射弹部件58的发射，然后定向与该射弹管54保持螺纹连接 的该炸药管62，使它平行于该支架板63，如图7所示。这是通过主动齿 轮链条73的旋转完成的，该链条73又引起齿轮72的旋转，齿轮72的旋 转使相对的齿轮链条68变长，结果导致旋转齿轮链条77变短，因此拉 动该射弹管54到平行于该支架板63的位置。该上管止动部件78防止设 备53延伸通过该支架板63。然后大管51被拉动，以从该井孔收回该设 备53和该支架板63。
该优选实施例和另一个优选实施例描述双射弹，其中，该射弹以 端对端的关系安装，并且该炸药设置在它们之间以便吸收任何反作用 力。在该另外的实施例中，可以用单个的射弹，炸药连接在一端，而 另一端具有柱塞或止动部件，使得一旦引爆后，该射弹部件接受整个 爆炸载荷并沿单一方向前进。
因此，应当理解，虽然这里提出并描述了本发明的优选形式，但是 在不脱离由权利要求及其等同物所限定的本发明精神实质和范围的情 况下可以进行上述其他修改和变化。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1.一种用于穿入地下地层中的井孔下端的洞(H)中的设备(9， 53)，其中该洞的直径大于该井孔的直径，所述设备包括：
用于穿入所述洞的装置(11，14，54，58)，所述装置包括细长 的射弹组件，该组件具有设置在所述组件中的射弹部件和在所述射弹 部件后面的炸药(15，64)，所述射弹组件的长度大于所述井孔的直 径但是小于所述洞的直径；
悬挂部件(22，63)，其包括用于推进所述悬挂部件通过所述井 孔的装置，所述射弹组件枢转地安装在所述悬挂部件外，用于沿着所 述悬挂部件延伸；
在基本平行于井孔纵轴线延伸的第一位置和基本垂直于该井孔纵 轴线的第二位置之间枢转所述射弹组件的装置(23，25，27，28，35， 37，43，51，63，66，67，68，71，72，73，75，77)；
用于引爆所述炸药从而将所述射弹部件发射到所述洞的壁中的装 置(19，21，85，87)。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述射弹部件包括细长的金属 杆。
3.如权利要求1所述的设备，其中一对所述射弹部件处于端对端 的关系并且所述炸药在两者之间。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述引爆装置包括点火部件和从 所述炸药到所述井孔之上的地表的点火线(21，85)。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述枢转装置包括固定于所述 悬挂部件和所述射弹组件的金属线部件。
6.如权利要求4所述的设备，其中所述炸药和所述点火装置密封 在水密的小室内。
7.如权利要求1所述的设备，其中所述悬挂部件具有止动装置 (33，34，78，80)，从而引导所述射弹组件在所述洞内定位。
8.如权利要求1所述的设备，其中所述射弹部件设置在第一管 (14，54)中，所述炸药包含在第二管内并螺纹连接于所述第一管。
9.一种用于穿透位于井孔下端的开孔周围的地下地层的设备 (53)，所述井孔的直径小于所述开孔的直径，包括：
至少一个细长射弹部件；
设置在所述射弹部件后面的炸药(64)，所述射弹部件和所述炸 药分别设置在一个管子内，两个管子相互螺纹连接形成管状壳体(14)；
所述管状壳体的长度稍小于所述开孔的直径，但大于所述井孔的 直径；
用于推进所述管状壳体通过所述井孔的装置，所述推进装置包括 悬挂部件，并且所述管状壳体枢转安装在所述悬挂部件上；
用于将所述管状壳体定向在基本平行于所述井孔纵轴线延伸的第 一位置和基本垂直于所述井孔纵轴线延伸的第二位置之间的装置；
用于引爆所述炸药的装置；以及
用于将每个所述射弹部件发射到所述开孔周围的地层中的装置。
10.如权利要求9所述的设备，其中所述引爆装置包括通向井表面 的点火线(85)。
11.如权利要求9所述的设备，其中一对所述射弹部件相互以端 对端的关系安装，并且所述炸药安装在所述一对射弹部件的相邻的端 部之间。
12.一种将细长的射弹发射到地下地层中的方法，包括如下步骤：
将所述射弹安装在管中；
将炸药设置在所述管内的射弹的后面；
推进包含所述射弹和炸药的所述管通过井孔并进入在所述井孔末 端的增大的洞中；
将所述管以选定的点火角度定向在该洞内；以及
引爆该炸药以将所述射弹从所述管发射到所述该地层中。
13.如权利要求12所述的方法，包括如下步骤：
相对于所述井孔定向所述管和所述射弹，用于纵向地通过所述井孔进 行推进；以及
在所述洞内将所述管和所述射弹枢转到选定的点火角度。
14.如权利要求13所述的方法，包括将所述管和所述射弹安装在用于 通过所述井孔推进的一承载部件上的步骤。
15.如权利要求12所述的方法，还包括以下步骤：将所述射弹装 置和所述炸药部件枢转到平行于所述承载部件的位置，用于收回所述 射弹装置和所述爆炸装置。
16.如权利要求12所述的设备，还包括以下步骤：在所述开孔中 沿着水平面引导所述射弹装置和所述爆炸装置。
17.如权利要求9所述的设备，其中所述管状壳体安装在所述悬 挂部件的外表面上。
18.如权利要求9所述的设备，其中所述定向装置包括固定于所 述悬挂部件和所述管状壳体的金属线部件。