CN103184867B - 适用于多级水力喷射压裂的封隔喷射工具地面模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了适用于多级水力喷射压裂的封隔喷射工具地面模拟方法，包括a、按照油气井设计要求级数的数量，在施工管串上串接相应数量的封隔喷射工具及其他要求的工具，然后在施工管串入口内放置钢球，接好高压管线；b、逐步提高排量，如果滑套被钢球打掉，并被推着继续穿过封隔器中心管进入封隔器下连接的滑套坐落接头内，喷枪水眼正常喷射出水，则进行下一级封隔喷射工具的测试；c、如果滑套不能被打掉，检查滑套安装位置及滑套与喷枪的间隙，检查剪钉的设置，再进行b步骤的试验检测；以此反复，直到设定的各级都完成测试。采用本发明可以直观的看见每一组封隔器和喷射工具的打开和喷枪的喷射。

Description

适用于多级水力喷射压裂的封隔喷射工具地面模拟方法

技术领域

本发明涉及一种适用于多级水力喷射压裂的封隔喷射工具地面模拟方法，用于石油天然气钻井过程的完井增产措施，涉及酸化压裂工具的地面检测技术领域。

背景技术

水力喷射分段改造是水力喷射和压裂技术相结合的产物，涉及射孔、压裂增产措施工艺；采用一趟管柱实现水平井多段施工，可在裸眼、水泥固结套管、未固结筛管等多种完井方式下进行压裂，施工效率能得到大幅度提高。

现有技术中，以下专利申请与封隔器技术相关：

公开号为CN102650202A，公开日为2012年8月29日的中国专利文献公开了一种扩张压缩式封隔器，包括套管，设置在该套管内的封隔器中心管、节流器和单流阀，该节流器设置在该封隔器中心管的顶端，该单流阀设置在该封隔器中心管的底端，节流器和单流阀之间的封隔器中心管外自上而下依次设置有扩张式胶筒、压缩式胶筒、可收缩托架和压缩式胶筒托架。省去了压缩式封隔器的压缩液缸，通过增加可回缩钢片托架，防止胶筒压缩变形后，进入环空，形成卡钻，提高了耐高温高压的安全性和可靠性，成本低，施工效率高。

但以上述专利文献为代表的现有技术没有设置压缩液缸，该专利技术仅仅是提高了耐高温的性能。

同时，根据检索，采用投球打开滑套的技术国内文献也有报道：例如，公开号为CN202249921U，公开日为2012年5月30日的中国专利文献公开了一种扩张式逐级解封封隔器，它包括上接头、座解封主体、中心管、上胶筒座、胶筒、下胶筒座和下接头，中心管由上中心管和下中心管两段构成，上中心管和下中心管相对接的位置设有中心管接头，中心管接头壁部设有若干个卡块，座解封主体的下端滑动套装在上胶筒座上并通过解封销钉轴向相连。它具有可以单层逐级解封、所需要的解封力小、解封操作容易的优点，它可以采用反洗和上提双解封方式解封，当反洗解封不彻底，上提管柱时可以单层逐级解封封隔器。

但以上述专利文献为代表的现有技术不能实现可选择性坐封。同时，在实施多级水力喷射封隔工艺的管柱串中，工艺管柱在多层段施工中可通过拖动管柱的方式先用下段的喷枪及封隔器进行三段的射孔及压裂联作，然后以通过投球的方式开启PSK344水力喷枪和封隔器进液通道，封堵封隔器下部管柱，再通过拖动管柱的方式再施工三个层段，这样就能够一趟钻对六段进行施工。随着油井水平井水力喷射压裂施工层数的增加、井深增加，适用于水力喷射工艺管柱结构中的封隔器会长时间处于高温高压环境中，并且需要多次反复坐封，这样极限的工况极易导致封隔器失效。

另外，现有技术中，采用投球滑套技术的不动管柱水力喷射分段压裂工艺、投球封堵、投球打开喷枪滑套的复合管柱水力喷射分段压裂方法已是现有技术，采用滑套结构的不动管柱水力喷射分段多层压裂工具、采用滑套+反洗通道等的封隔器优化结构+逐级解封的一次多层压裂QHY341封隔器研制及应用也有使用。但是现有技术的问题是不能实现选择性坐封，也没有对滑套结构和液流通道实施控制的封隔器技术。

将水力喷射工具与封隔器串接后形成封隔喷射工具也有使用，但是，现有的封隔喷射工具的问题还是较多，其中串接的封隔器不能根据地层的需要，实现有选择的座封，串接的喷枪也由于受到反溅砂粒的冲蚀，而不能在实施水力射孔压裂和采用支撑剂封隔的多级水力喷射施工中完成多级水力喷射压裂的任务。

目前的喷射器因为不具有防砂卡功能，常常会被砂堵，造成施工不能完成，在喷射器方面，喷射器的外表面在支撑砂粒的反射下基本上只能实施一个层位的施工，有时连一个层位都没完成就已经被损坏，因此不能形成水力喷射连体封隔器的技术。

常规不动管柱多级水力喷射工艺管柱主要通过投球开启滑套的方式逐级开启水力喷枪进行射孔压裂联作，在多段进行水力喷射及压裂施工中，由于管柱过长，还要防止砂卡，所以喷枪之间不宜增加封隔器，只能利用水力射流自身分隔作用来产生层间封隔，因此，多层之间的施工中可能会发生层间干扰。

目前新开发的多级水力喷射封隔工具可串接在多级水力喷管柱上，用于一趟钻对六段进行施工，简化了入井管柱次数，提高了施工可靠性，同时，还能减少对未施工层相对应封隔器长时间高压造成的加速破坏，并且在保证施工质量和安全的前提下对喷枪进行了最大限度的使用。

为了保证多级水力喷射压裂施工工艺的顺利实施，连接在多级水力喷管柱上的水力喷射工具就需要有可靠的性能，才能保证在需要座封实施射孔压裂的层位完成施工的任务，因此，串接在每一级多级水力喷管柱上的封隔喷射工具都要进行地面模拟测试，以保证施工的安全和顺利完成。但现有技术中，还没有对多级水力喷射封隔工具进行地面模拟测试的方法，导致不能正确得出封隔工具的密封性能，因此，起下钻更换工具次数会增加，增大了劳动强度，延长了施工周期，井控安全风险也相应增大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有水力喷射封隔工具存在的上述问题，提供一种适用于多级水力喷射压裂的封隔喷射工具地面模拟方法，采用本发明可以直观的看见每一组封隔器和喷射工具的打开和喷枪的喷射，也能直观的发现封隔器可选择性的坐封，可以在下井之前就将可能由于加工、装配或者其他情况导致的工具问题在地面解决，降低井控安全风险。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种适用于多级水力喷射压裂的封隔喷射工具地面模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、按照油气井设计要求级数的数量，在施工管串上串接相应数量的封隔喷射工具及其他要求的工具，然后在施工管串入口内放置钢球，接好高压管线；

b、逐步提高排量，排量要求从0.4～2.0 m³/min平稳提高排量，如果滑套被钢球打掉，并被推着继续穿过封隔器中心管进入封隔器下连接的滑套坐落接头内，喷枪水眼正常喷射出水，则进行下一级封隔喷射工具的测试；

c、如果滑套不能被打掉，检查滑套安装位置及滑套与喷枪的间隙，检查剪钉的设置，再进行b步骤的试验检测；

以此反复，直到设定的各级都完成测试。

所述在a步骤前，对封隔喷射工具进行密封测试，密封测试具体包括如下步骤：

a、先清水试压至40—50MPa，稳压10—20min；

b、再在100—120℃柴油中浸泡4—7小时后试压40—50MPa，额定坐封压力下试上压50MPa，稳压10—20min；

c、在滑套上安装上部的三个密封圈，再将滑套安装到喷枪本体内，加压2—5MPa，检查封隔器是否坐封，如正常坐封，继续加压至30—40MPa，稳压4—7min；

d、在滑套上安装四个密封圈，再次将滑套安装到喷枪本体内，加压30—40MPa，稳压4—7min；

e、从水力喷射封隔工具上端投放钢球，再在上端连接泵撬注入管线，开泵憋压至7—12MPa，滑套被憋落且插入下端的滑套坐落接头内，水力喷射封隔工具上端喷嘴出液，下端通道封堵，液流截止。

所述密封测试步骤中：a、先清水试压至50MPa，稳压20min；b、再在120℃柴油中浸泡6小时后试压50MPa，额定坐封压力下试上压50MPa，稳压20min；c、在滑套上安装上部的三个密封圈，再将滑套安装到喷枪本体内，加压3MPa，检查封隔器是否坐封，如正常坐封，继续加压至35MPa，稳压5min；d、在滑套上安装四个密封圈，再次将滑套安装到喷枪本体内，加压35MPa，稳压5min；e、从水力喷射封隔工具上端投放钢球，再在上端连接泵撬注入管线，开泵憋压至9MPa，滑套被憋落且插入下端的滑套坐落接头内，水力喷射封隔工具上端喷嘴出液，下端通道封堵，液流截止。

所述的水力喷射封隔工具包括喷枪、封隔器和滑套坐落接头，封隔器的一端连接喷枪，封隔器的另一端连接滑套坐落接头，在喷枪内设置有滑套，所述滑套的内径是变径的，从喷枪往滑套坐落接头方向，所述滑套的内壁是由内径依次变小的三段结构构成，滑套内设置有球座。

在具体应用中，依次变小的三段内径的规格分别是：28mm、32mm和35mm。

所述的喷枪外壁贯穿设置有剪钉，滑套的外壁设置有与所述剪钉配合的剪钉槽，滑套经剪钉与所述喷枪固定。

所述喷枪包括喷枪本体和设置在喷枪本体上的喷嘴，滑套设置在喷枪的内腔中，且滑套与喷枪内腔是过渡配合连接；所述滑套坐落接头包括滑套坐落接头上端、滑套坐落接头下端和滑套坐落接头挡板；所述封隔器包括胶筒和设置于胶筒中的中心管，胶筒上端与上胶筒座连接，胶筒下端与下胶筒座连接，喷枪本体上端连接油管，喷枪本体下端分别于所述中心管上端和上胶筒座连接，下胶筒座和中心管下端与封隔器下接头上端连接，封隔器下接头下端与滑套坐落接头上端连接，滑套坐落接头下端与滑套坐落接头挡板连接。

在滑套和喷枪本体之间的喷枪本体内壁上依次设置有内凹的第一液流通道和第二液流通道，第一液流通道与喷嘴是相通的。

所述第二液流通道与第三液流通道相通，第三液流通道沿喷枪本体的轴向设置在喷枪本体下端，第三液流通道与胶筒上端相通。

从喷枪往滑套坐落接头方向，所述滑套的内壁是由内径依次变小的三段结构构成。

采用本发明的优点在于：

一、本发明是对水力喷射工具及封隔器的测试，而管柱是由多组封隔器和喷射工具组成的，在每一组封隔器和喷射工具中都设计有相同的滑套结构和液流通道，经过在地面的模拟井下状况的检测，可以直观的看见每一组封隔器和喷射工具的打开和喷枪的喷射，也能直观的发现封隔器可选择性的坐封，可以在下井之前就将可能由于加工、装配或者其他情况导致的工具问题在地面解决，经过地面模拟测试的管串下入井后，施工过程中就能通过投球的方式逐级打开各级喷枪和封隔器，拖动一趟管柱实现6-9段分段压裂逐段射孔及压裂施工，减少起下钻更换工具次数，降低劳动强度，缩短施工周期，降低井控安全风险。

二、在多级水力喷射压裂施工的管柱中，是由多组水力喷射封隔工具串接而构成的，本发明是对各组水力喷射封隔工具进行的测试，经过对每一组水力喷射封隔工具的测试，可以直观的看见每一组封隔器和喷射工具的打开和密封，因此能够了解工具的密封效果，如果发生有泄漏和密封圈不好的情况，可以在下井之前就将问题在地面解决，经过地面测试的管串下入井后，施工过程中就会避免由于密封等问题造成的问题，因此就能顺利的完成拖动一趟管柱实现6-9段分段压裂逐段射孔及压裂施工，结合地面模拟步骤，就更能对工具的性能有较好的掌控和了解，可以减少起下钻更换工具次数，降低劳动强度，缩短施工周期，进一步降低井控安全风险。

三、本发明中，采用在“在喷枪内设置有滑套，所述滑套的内径是变径的，从喷枪往滑套坐落接头方向，所述滑套的内壁是由内径依次变小的三段结构构成，滑套内设置有球座”这样的结构方式，因此，将不同内通径的滑套配在相应的位置，施工时根据需要投不同尺寸的钢球，就能开启对应的多级水力喷射压裂工具，并且密封测试更易操作。

四、本发明中，采用“在喷枪外壁贯穿设置有剪钉，滑套的外壁设置有与所述剪钉配合的剪钉槽，滑套经剪钉与所述喷枪固定”这样的结构方式，剪钉卡在滑套的剪钉槽里，因此，在无外力的作用下能够限制滑套下移，达到安全完成一个层为的水力喷射压裂，当需要对第二级进行水力喷射压裂时，只要投下座封钢球，在压力的推动下。钢球推动滑套向下移动，打开被滑套封住的喷枪，就能实现第二级的水力喷射压裂，依次类推，就能完成多级水力喷射压裂的施工。

五、本发明中，滑套的外圆与喷枪本体的内圆采用过渡配合安装，能够保持滑套的外圆与喷枪本体的内圆之间的紧密度。

六、本发明中，封隔器由封隔胶筒构成，由于胶筒有弹性，具有弹性的胶筒在压力下能够膨胀，紧紧的贴在井壁上，起到与其他层位的封隔作用，以便在实施一个层位的水力喷射压裂时，保证其他层位不会串通。

七、本发明中，设计的三个液流通道，第一液流通道打开后能保证高压液体通过喷嘴对设定的地层进行水力喷射，第二液流通道和第三液流通道开后能保证高压液体通向胶筒上端，并通过胶筒上端推动胶筒变形，实现对层位的封隔。

八、本发明中，由于滑套是设置在喷枪的内圆中，并被剪钉固定，固定后的滑套能同时封堵喷嘴和液流通道，所以可以达到一个球同时打开喷枪及封隔器，这样的滑套结构和液流通道设计，实现了喷砂射孔、机械封隔一体化，能有效的减少施工中因工具复杂带来的风险。

附图说明

图1 是本发明中水力喷射封隔工具的结构示意图。

图2为图1中A-B段放大示意图。

图3为图1中B-C段放大示意图。

图4为图1中C-D段放大示意图。

附图编号说明：1、喷枪本体上端；2、喷枪本体；3、剪钉；4、第一液流通道；5、喷嘴；6、钢球；7、O型密封圈；8、滑套；9、第二液流通道；10、第三液流通道；11、喷枪本体下端；12、Ⅱ型O型密封圈；13、中心管上端；14、上胶筒座；15、胶筒上端；16、胶筒；17、中心管；18、胶筒下端；19、下胶筒座；20、中心管下端；21、Ⅲ型O型密封圈；22、封隔器下接头上端； 23、封隔器下接头；24、封隔器下接头下端；25、滑套坐落接头上端；26、滑套坐落接头；27、滑套坐落接头下端；28、滑套坐落接头挡板。

具体实施方式

实施例1

本发明的目的是为了检测封隔器和喷射工具能否顺利运行，也就是在设定压力下，投入的钢球能否顺利打掉滑套，打掉滑套后，钢球是否会推着滑套继续穿过封隔器中心管顺利进入封隔器下连接的坐落接头，滑套离开喷枪后，喷枪水眼能否喷射出水，钢球到达坐落接头后，喷枪水眼是否继续正常喷射出水，而坐落接头端口出水停止。为了达到这个目的，地面模拟测试管串上连接的工具包括:根据设计需要实施水力喷射压裂的级数，设定井口为上的方向，每级需要从上到下依次连接油管、引入短接、喷枪、PSK344-108封隔器、滑套座落接头；

其中PSK344-108封隔器是：PS-喷射工具；K-扩张式封隔器；3-悬挂支撑方式；4-液压座封方式；4-液压解封方式；108-工具最大外径108mm。

本发明的实施步骤：

第一步：按照油气井设计要求级数的数量，在施工管串上串接相应数量的封隔喷射工具及其他要求的工具，然后在模拟管串入口内放置Φ=34mm的钢球，接好高压管线，Φ=34mm的钢球仅为举例说明，并不局限于此；

第二步：开泵逐步提高排量，排量要求从0.4～2.0 m³/min范围，根据不同测试点要求平稳提高排量，如果滑套被钢球打掉，并被推着继续穿过封隔器中心管顺利进入封隔器下连接的坐落接头内，喷枪水眼将正常喷射出水，设计在封隔喷射工具内的两个流道也会有液体流动，推动封隔器的中心管向下移动。如果测试正常，就进行下一级封隔喷射工具的测试。

第三步：如果投入的钢球未能顺利打掉滑套，也就是钢球到达滑套后，在设定的压力下固定滑套的剪钉不能被剪断，因此，滑套就不会被打掉，这时需要检查滑套安装位置及滑套与喷枪的间隙，检查剪钉的设置，发现问题后，整改不当的情况，然后再重复上述第二步的试验检测，正常后进行下一级的检测。

以此反复，直到设定的各级都能顺利完成测试。

检验依据：

1.当投入的钢球到达座封点以后，油压会很快上升，管串另一端出液将立即停止，这种情况说明封堵效果好。

2.继续加压，到达打掉滑套的油压值时，剪钉被剪断，这时油压突降，同时，滑套被钢球推着向下滑动，喷枪水眼被打开，喷枪水眼喷射出水，说明滑套顺利打掉，反之就是没有打掉滑套。

3.钢球打掉滑套后推着滑套继续穿过封隔器中心管顺利进入封隔器下连接的坐落接头内，这时，喷枪水眼继续正常喷射出水，而坐落接头端口出水停止。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，主要区别在于：

在地面模拟前，对封隔喷射工具进行密封测试，密封测试具体包括如下步骤：

第一步：先清水试压至50MPa，稳压20min，不渗不漏，无压降为合格；

第二步：再在120℃柴油中浸泡6小时后试压50MPa，额定坐封压力下试上压50MPa，稳压20min，不渗不漏，无压降为合格；

第三步：然后在滑套上只装上部的三个密封圈，安装到喷枪本体内，加压3MPa，检查封隔器是否坐封，如正常坐封，继续加压至35MPa,稳压5min，不渗不漏为合格；

第四步：在滑套上装全四个密封圈，再次安装到喷枪本体内，加压35MPa,稳压5min，不渗不漏，检查封隔器不坐封为合格；

第五步：从工具上端投放直径38mm钢球，工具上端连接泵撬注入管线，开泵小排量憋压至9MPa，密封滑套被憋落且准确插入工具下端的滑套坐落接头内，工具上端喷嘴出液，下端的滑套坐落接头挡板内的液流通道可靠封堵，液流截止；

按照上述五个步骤完成水力喷射封隔工具的测试。此实施方式密封测试精度高，并且可适用于现有水力喷射封隔工具，对各组水力喷射封隔工具进行测试。

实施例3

本实施例与实施例2基本相同，主要区别在于，密封测试具体包括如下步骤：

a、先清水试压至40MPa，稳压10min；

b、再在100℃柴油中浸泡7小时后试压40MPa，额定坐封压力下试上压50MPa，稳压10min；

c、在滑套上安装上部的三个密封圈，再将滑套安装到喷枪本体内，加压5MPa，检查封隔器是否坐封，如正常坐封，继续加压至40MPa，稳压7min；

d、在滑套上安装四个密封圈，再次将滑套安装到喷枪本体内，加压40MPa，稳压7min；

e、从水力喷射封隔工具上端投放钢球，再在上端连接泵撬注入管线，开泵憋压至12MPa，滑套被憋落且插入下端的滑套坐落接头内，水力喷射封隔工具上端喷嘴出液，下端通道封堵，液流截止；

按照上述五个步骤完成水力喷射封隔工具的测试。

实施例4

本实施例与实施例2基本相同，主要区别在于，密封测试具体包括如下步骤：

a、先清水试压至45MPa，稳压15min；

b、再在110℃柴油中浸泡4小时后试压45MPa，额定坐封压力下试上压50MPa，稳压10—20min；

c、在滑套上安装上部的三个密封圈，再将滑套安装到喷枪本体内，加压2MPa，检查封隔器是否坐封，如正常坐封，继续加压至30MPa，稳压4min；

d、在滑套上安装四个密封圈，再次将滑套安装到喷枪本体内，加压30MPa，稳压4min；

e、从水力喷射封隔工具上端投放钢球，再在上端连接泵撬注入管线，开泵憋压至7MPa，滑套被憋落且插入下端的滑套坐落接头内，水力喷射封隔工具上端喷嘴出液，下端通道封堵，液流截止。

实施例5

为了检测封隔器和喷射工具的密封效果，也就是在设定压力下，先检测滑套密封圈的效果，然后再投入钢球检测座封效果，为了达到这个目的，对工具的密封效果测试包括封隔器和喷射工具，所述的封隔器是PSK344-108封隔器。本实施例对本发明中的检测方法尤其适用的水力喷射封隔工具进行说明，但并不局限于此结构的水力喷射封隔工具，现有的多级同样适用，方法相同。

水力喷射封隔工具包括喷枪1，封隔器，和滑套坐落接头26，喷枪包括喷枪本体2和喷嘴5，在喷枪2的内圆设置有滑套8，滑套8与喷枪本体2的内圆是采用过度配合连接的，在滑套8的前端设置有剪钉槽，可以防止在不需要打开滑套时向下移动；

封隔器由封隔器胶筒16和中心管17构成，封隔器设置在水力喷射封隔工具的中间，分隔器的前端是喷枪，封隔器的尾端是滑套接头，封隔器胶筒16的上下段分别连接封隔器上胶筒座14和封隔器下胶筒座19；

滑套坐落接头包括滑套坐落接头上端、滑套坐落接头下端和滑套坐落接头挡板；为了实现多级水力喷射压裂的需要，滑套的内径是可改变的，施工时根据需要投不同尺寸的钢球，就能开启对应的多级水力喷射压裂工具。

水力喷射封隔工具组装后的总长为：1560mm，最大外径是：Ø110mm，滑套内通径包括：28mm、32mm和35mm 三种规格。

水力喷射封隔工具的连接和组装：喷枪本体2的上端是螺纹，用于连接上端的油管；在滑套8上套有4个O型密封圈Ⅰ7，滑套8的外圆与喷枪本体2的内圆采用过渡配合安装，以便保持滑套8的外圆与喷枪本体2的内圆之间的紧密度；剪钉3是由螺丝扣旋入喷枪本体2内，并旋入滑套8的剪钉槽里，起到固定设置在喷枪本体2内的滑套8的作用，由于剪钉8的固定，在无外力的作用下，滑套8的下移受到限制；在滑套8内设置有球座，以便在需要时坐落钢球6；由于喷嘴5需要耐磨，所以，喷嘴5由硬质合金材料制成，喷嘴5也是由螺纹与喷枪本体2连接的；喷枪本体下端11与封隔器中心管上端13和封隔器上胶筒座14是都是通过螺纹连接的；O型密封圈Ⅱ12是套在喷枪本体下端11上的；封隔器胶筒上端15与封隔器上胶筒座14通过螺纹连接；封隔器胶筒下端18与封隔器下胶筒座19通过螺纹连接；封隔器中心管下端20与封隔器下接头上端22是通过螺纹连接； O型密封圈Ⅲ21是套在封隔器下接头23上的；封隔器下接头下端24与滑套坐落接头上端25是通过螺纹连接；滑套坐落接头下端27与滑套坐落接头挡板28是通过螺纹连接。

水力喷射封隔工具的工作过程：在实施下一级地层的水力喷射压裂施工时，上面各级的的滑套在剪钉3的固定下不能移动，因此，上面各级水力喷枪的喷嘴和封隔器的坐封水眼被滑套挡住，喷枪和封隔器都不工作，这时液流经过多级水力喷射压裂工具内部通道从下面的工具串流出。当下面的喷射工具失效后，从井口投球，憋压使剪钉承受压力，剪断剪钉，推动滑套向下移动，打掉滑套，同时钢球和滑套一起下落经过封隔器中心管进入滑套坐落接头，实现封堵下面管柱的目的。此时，水力喷枪的喷嘴被打开，管柱内的液流可以经过喷嘴流出，并且管柱内的液体可以进入封隔器的胶筒和中心管环空，封隔器被胀大，开始封隔的作用；在喷嘴的节流压差作用下，封隔器坐封，实现封隔下部环空，就能正常对目的层进行水力喷砂射孔、压裂的连续作业施工了；设计的三个液流通道，当滑套被高压推动向下剪断剪钉后，第一液流通道4就能打开，使高压液体通过喷嘴对设定的地层进行水力喷射，当滑套继续向下就能打开第二液流通道9，高压液体通过第二液流通道9进入第三液流通道10，是高压液体到达封隔器胶筒上端15，并通过封隔器胶筒上端15推动封隔器胶筒16变形，实现对层位的封隔。

由于滑套8是设置在喷枪本体2的内圆中，并被剪钉固定的，固定后的滑套能同时封堵喷嘴和液流通道，所以可以达到一个球同时打开喷枪及封隔器的两个目的，这样的滑套结构和液流通道设计，实现了喷砂射孔、机械封隔一体化，能有效的减少施工中因工具复杂带来的风险。

该工艺采用PSK344水力喷射封隔工具，在施工管串上由多组水力喷射封隔工具组成，在施工的过程中，根据设计，各级喷枪可逐级打开，因此可以在多层段施工中，通过投球的方式，实现封隔器的可选择性坐封，拖动管柱实现多段射孔及压裂施工，减少了起下钻更换工具次数，降低劳动强度，缩短施工周期，降低了井控安全风险。

所述PSK344的含义是: PS是喷射工具； 3是悬挂支撑的方式；4是液压座封的方式；最后一个4是液压解封的方式。

实施例6

现场实施例：某地水平井，施工层位下侏罗统延安组延8层，完钻井深2268.0m，水平段长度为337.22m，电测电阻率16.05Ωm，孔隙度16.05%，渗透率10.94mD，含油饱和度55.0%，方案设计为对水平段4个喷点进行水力喷射加砂压裂，分别加陶粒3m³+3m³+2m³+2m³，施工管柱采用水平井高效管柱组合：2 7/8〞外加厚油管+ 二级PSK344-110喷射封隔器+滑套坐落接头+一级水力喷枪+K344-108封隔器+单流阀+眼管+堵头。

先用一级喷枪+K344-108封隔器对该井三个层段进行了水力喷射压裂施工，施工顺利，然后投Φ34mm球打开PSK344-110二级喷射封隔器工具，滑套开启正常，随后进行正常的水力喷射压裂施工，圆满的完成了施工任务；该井四段水力喷射压裂施工总耗时7h20min，快速有效的完成了施工任务，缩短施工周期约1天。

井内施工钻具起出后，一级水力喷射封隔器工具的枪喷嘴直径变大，但是完成了前三段的施工，K344-108型一级封隔器完好；而PSK344-110二级喷射封隔器工具本体完好，水力喷枪本体和喷嘴基本完好，封隔器胶筒有坐封的迹象。

本次现场实施的效果说明了进行过地面测试的喷射封隔器工具能够在进行第一级的三段地层和地二级的四段地层水力喷射压裂的过程中封隔器起到了封隔下段的作用，保质保量的完成了施工任务。

Claims (9)

1.一种适用于多级水力喷射压裂的封隔喷射工具地面模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、按照油气井设计要求级数的数量，在施工管串上串接相应数量的封隔喷射工具及其他要求的工具，然后在施工管串入口内放置钢球，接好高压管线；

b、逐步提高排量，排量要求从0.4～2.0 m³/min平稳提高排量，如果滑套被钢球打掉，并被推着继续穿过封隔器中心管进入封隔器下连接的滑套坐落接头内，喷枪水眼正常喷射出水，则进行下一级封隔喷射工具的测试；

c、如果滑套不能被打掉，检查滑套安装位置及滑套与喷枪的间隙，检查剪钉的设置，再进行b步骤的试验检测；

以此反复，直到设定的各级都完成测试。

2.根据权利要求1所述的适用于多级水力喷射压裂的封隔喷射工具地面模拟方法，其特征在于：在所述a步骤前，对封隔喷射工具进行密封测试，密封测试具体包括如下步骤：

a、先清水试压至40—50MPa，稳压10—20min；

b、再在100—120℃柴油中浸泡4—7小时后试压40—50MPa，额定坐封压力下试上压50MPa，稳压10—20min；

c、在滑套上安装上部的三个密封圈，再将滑套安装到喷枪本体内，加压2—5MPa，检查封隔器是否坐封，如正常坐封，继续加压至30—40MPa，稳压4—7min；

d、在滑套上安装第四个密封圈，再次将滑套安装到喷枪本体内，加压30—40MPa，稳压4—7min；

e、从水力喷射封隔工具上端投放钢球，再在上端连接泵撬注入管线，开泵憋压至7—12MPa，滑套被憋落且插入下端的滑套坐落接头内，水力喷射封隔工具上端喷嘴出液，下端通道封堵，液流截止。

3.根据权利要求2所述的适用于多级水力喷射压裂的封隔喷射工具地面模拟方法，其特征在于：所述密封测试步骤中：a、先清水试压至50MPa，稳压20min；b、再在120℃柴油中浸泡6小时后试压50MPa，额定坐封压力下试上压50MPa，稳压20min；c、在滑套上安装上部的三个密封圈，再将滑套安装到喷枪本体内，加压3MPa，检查封隔器是否坐封，如正常坐封，继续加压至35MPa，稳压5min；d、在滑套上安装四个密封圈，再次将滑套安装到喷枪本体内，加压35MPa，稳压5min；e、从水力喷射封隔工具上端投放钢球，再在上端连接泵撬注入管线，开泵憋压至9MPa，滑套被憋落且插入下端的滑套坐落接头内，水力喷射封隔工具上端喷嘴出液，下端通道封堵，液流截止。

4.根据权利要求1、2或3所述的适用于多级水力喷射压裂的封隔喷射工具地面模拟方法，其特征在于：水力喷射封隔工具包括喷枪、封隔器和滑套坐落接头，封隔器的一端连接喷枪，封隔器的另一端连接滑套坐落接头，在喷枪内设置有滑套（8），所述滑套（8）的内径是变径的，滑套（8）内设置有球座。

5.根据权利要求4所述的适用于多级水力喷射压裂的封隔喷射工具地面模拟方法，其特征在于：所述的喷枪外壁贯穿设置有剪钉（3），滑套（8）的外壁设置有与所述剪钉（3）配合的剪钉槽，滑套（8）经剪钉（3）与所述喷枪固定。

6.根据权利要求5所述的适用于多级水力喷射压裂的封隔喷射工具地面模拟方法，其特征在于：所述喷枪包括喷枪本体和设置在喷枪本体上的喷嘴（5），滑套（8）设置在喷枪的内腔中，且滑套（8）与喷枪内腔是过渡配合连接；所述滑套坐落接头包括滑套坐落接头上端（25）、滑套坐落接头下端（27）和滑套坐落接头挡板（28）；所述封隔器包括胶筒和设置于胶筒中的中心管，胶筒上端（15）与上胶筒座（14）连接，胶筒下端（18）与下胶筒座（19）连接，喷枪本体上端（1）连接油管，喷枪本体下端（11）分别于所述中心管上端（13）和上胶筒座（14）连接，下胶筒座（19）和中心管下端（20）与封隔器下接头上端（22）连接，封隔器下接头下端（24）与滑套坐落接头上端（25）连接，滑套坐落接头下端（27）与滑套坐落接头挡板（28）连接。

7.根据权利要求6所述的适用于多级水力喷射压裂的封隔喷射工具地面模拟方法，其特征在于：在滑套（8）和喷枪本体之间的喷枪本体内壁上依次设置有内凹的第一液流通道（4）和第二液流通道（9），第一液流通道（4）与喷嘴（5）是相通的。

8.根据权利要求7所述的适用于多级水力喷射压裂的封隔喷射工具地面模拟方法，其特征在于：所述第二液流通道（9）与第三液流通道（10）相通，第三液流通道（10）沿喷枪本体的轴向设置在喷枪本体下端（11），第三液流通道（10）与胶筒上端相通。

9.根据权利要求4所述的适用于多级水力喷射压裂的封隔喷射工具地面模拟方法，其特征在于：从喷枪往滑套坐落接头方向，所述滑套（8）的内壁是由内径依次变小的三段结构构成。