CN103821490A - 可多级水力喷射分段压裂的专用喷射器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油天然气的井下压裂酸化增产作业工具领域一种可多级水力喷射分段压裂的专用喷射器，包括中空圆形本体，所述本体上端和下端分别设有连接接扣，所述本体侧壁设有若干喷嘴组件，所述喷嘴组件包括喷嘴、喷嘴外套和喷嘴压帽，所述喷嘴外套与本体螺纹连接，所述喷嘴配合套装在喷嘴外套内并且内端面通过与喷嘴外套螺纹连接的压帽固定，所述本体外周固定设有防止喷嘴向外脱落的硬质合金套。本发明的专用喷射器结构连接牢固、可靠，有效防止喷射工具在作业过程中脱落、遇卡，并减少反溅砂子对自身伤害。

Description

可多级水力喷射分段压裂的专用喷射器

技术领域

本发明涉及石油天然气的井下压裂酸化增产作业工具领域，特别涉及一种可多级水力喷射分段压裂的专用喷射器。

背景技术

随着油田开发的不断深入,油气井含水上升、产量递减,开发难度增大,而磨料射流射孔是一种可选择的提高这类油井产量的方法。磨料射流是通过喷嘴喷射高速磨料工作液,高效切割金属和岩石材料。现场施工时,利用地面压裂车将混有一定体积分数石英砂的水砂浆加压,通过油管泵送至井下,并通过井下射孔工具的喷嘴喷射出高速射流,射穿套管和近井地层,创造出一定直径和深度的射孔孔眼,从而增加近井地层渗透率,提高油井产量和压裂改造效果。

高速射流进入已形成的射孔孔道内产生增压作用,使孔内压力普遍高于井底环空压力；通过给环空加压,在井底压力低于破裂压力的情况下孔内压力达到高于地层破裂压力的水平,沿孔道压开地层；沿多个射孔压开的裂缝组合成一段完整大裂缝。射流射入孔道实现增压的过程具有水力封隔作用,压裂液定点注入只产生局部增压,不会在井筒其他部位形成高压压开新裂缝,也不会导致已有裂缝重新张开。压裂液经作业管柱泵入,经喷嘴高速喷入射孔孔道内,极少进入井筒的其他部位；孔口高速射流的抽吸作用,可进一步强化分隔效果。借助射流的水力封隔作用,不需封隔器即可实现有效封隔,完成分段压裂。

水力喷射分层压裂酸化无需单独射孔作业，不用封隔器或桥塞等隔离工具，可实现自动封隔、射孔、压裂一次完成，比传统压裂工艺节省了作业工序，是一项重大革新型的增产工艺。

对于水平井，该工艺可缩短施工周期、降低施工费用、提高作业安全性。对于直井，除具有传统压裂的作用之外，可在近井地带产生高导流缝穴，有利于增产和稳产。

水力喷射技术的关键是水力喷射工具，而水力喷射工具的核心是喷嘴和喷砂器的本体。喷嘴固定的牢固与否，直接关系到水力喷射工具的使用效果，是决定施工效果的关键因素。目前，常用的方法，喷嘴和压帽靠粘结剂固定，压帽靠螺纹与喷砂本体连接，现场采用此种结构喷嘴的水力喷射器，喷嘴靠压帽顶住，固定不存在问题，但是在工具入井后至施工开始这段时间，由于施工组织等因素较多，这段时间有长有短，时间长的要十天、半个月，粘结剂长时间处于井底温度下，井下高温或者酸碱性影响粘帖效果，粘结性变差，在反洗井或压裂返排时，反向流体冲击力较大时，内部喷嘴粘帖力有限（井下高温或者酸碱性影响粘帖效果），很容易造成喷嘴脱落事故，在现场使用过程出现了喷嘴脱落的现象。造成施工失败和极大的损失。

另外，为了防止反溅蚀伤害掏空了喷嘴或反溅砂子击打喷嘴前端面，从而导致喷嘴毁坏；现有技术中的水力喷射器在喷嘴外边装有防反溅冲蚀结构或者喷射器外表面进行渗氮热处理来提高表面硬度。但是在现场应用中时有防反溅冲蚀结构粘结不牢靠，容易掉入油井中，起管柱发生遇卡事故；虽然喷射器外表面采用渗氮热处理来提高硬度，但是反溅砂子对本体依然损害严重，也发生喷射器本体断裂事故。

再者，不动管柱水力喷射分层压裂酸化技术，除第一级水力喷射器内没有滑套，另外几层内部皆有滑套。多级水力喷射器在入井过程、反洗井过程以及在油套加砂过程中，井内沙子会通过喷嘴进入滑套和本体间隙，进而影响滑套的密封性能及开关性能，严重堵塞或者损坏喷嘴。

发明内容

本发明针对现有技术中分段压裂使用的水力喷射器结构存在的上述问题，提供一种连接牢固、可靠，有效防止喷射工具在作业过程中脱落、遇卡并减少反溅砂子对自身伤害的可多级水力喷射分段压裂的专用喷射器。

本发明的目的是这样实现的，一种可多级水力喷射分段压裂的专用喷射器，包括中空圆形本体，所述本体上端和下端分别设有连接接扣，所述本体侧壁设有若干喷嘴组件，所述喷嘴组件包括喷嘴、喷嘴外套和喷嘴压帽，所述喷嘴外套与本体螺纹连接，所述喷嘴配合套装在喷嘴外套内并且内端面通过与喷嘴外套螺纹连接的压帽固定，所述本体外周固定设有防止喷嘴向外脱落的硬质合金套。

采用本发明的专用喷射器，在喷射器本体外设置一定厚度的硬质合金套，可大大提高喷射器的耐磨性和抗蚀性，还能够起到防止喷嘴反溅冲蚀的作用，并且此结构还避免了防反溅冲蚀结构掉入油井中而使管柱遇卡，同时，喷嘴和喷嘴本体通过与喷嘴外套螺纹连接的压帽固定，可以有效防止油井反冲洗时喷嘴从喷嘴本体中冲落。

为防止多级喷嘴在入井、反洗井以及在油套加砂过程中，井内沙子通过喷嘴进入滑套和本体之间的间隙内而影响滑套的密封性能和开关性能，所述本体内壁内密封设有封堵喷嘴通道滑套，所述滑套通过剪切销钉与本体固定，滑套上端面设有投球座，所述喷嘴的喷射通道填充有高分子填料或水泥填料。该填料能够阻止井内沙子通过喷嘴进入滑套和本体间隙，并且填料具备一定的强度和耐磨性，在入井过程中不会滑脱或损坏，在油管内较低压力时容易被击碎从喷射通道中排出，而不影响正常的水力喷射压裂。

为便于实现硬质合金套与本体的固定，所述硬质合金套配合套装在本体外周，下端与本体上外凸的台阶抵靠，上端与螺纹连接在本体上的护套抵靠，并且硬质合金套与本体之间还设有定位销钉。

为便于实现喷嘴外套与喷嘴之间的紧密连接，所述喷嘴外套与喷嘴配合套装的内孔沿本体径向向外呈锥形收缩，所述喷嘴的外周与喷嘴外套的内孔配合套装。

为提高喷射器的喷射效率，所述喷嘴组件沿本体的轴向设有一排以上，每排沿本体的周向均匀设有三组所述喷嘴组件。

附图说明

图1为本发明的实施例1的结构示意图。

图2为本发明的实施例2的结构示意图。

图3为图1中A处的局部放大图。

其中，1 本体；2护套；3定位销钉；4硬质合金套；5喷嘴外套；6喷嘴；7压帽；8滑套；9填料；10剪切销钉。

具体实施方式

 实施例1

如图1和图3所示为本发明的可多级水力喷射分段压裂的专用喷射器作为一级喷射器的结构示意图，包括中空圆形本体1，本体上端和下端分别设有连接接扣，本体1侧壁设有若干喷嘴组件，喷嘴组件沿本体1的轴向设有至少两排，每排沿本体1的周向均匀设有三组喷嘴组件，其中，喷嘴组件包括喷嘴6、喷嘴外套5和喷嘴压帽7，喷嘴外套5与本体1螺纹连接，喷嘴6配合套装在喷嘴外套5内并且内端面通过与喷嘴外套5螺纹连接的压帽7固定，本体1外周固定设有防止喷嘴6向外脱落的硬质合金套；硬质合金套4配合套装在本体1外周，下端与本体1上外凸的台阶抵靠，上端与螺纹连接在本体1上的护套2抵靠，并且硬质合金套4与本体1之间还设有定位销钉3；喷嘴外套5与喷嘴6配合套装的内孔沿本体1径向向外呈锥形收缩，喷嘴6的外周与喷嘴外套5的内孔配合套装。

实施例2

如图2所示，本实施例的可多级水力喷射分段压裂的专用喷射器可作为多层井下分段压裂的二级或三级以上的喷射器使用，本结构的喷射器结构在实施例1结构的基础上，在本体1内壁内密封设有封堵喷嘴通道滑套8，滑套8通过剪切销钉10与本体1固定，滑套8上端面设有投球座，喷嘴6的喷射通道填充有高分子填料或水泥填料9。本结构的喷射器，填料能够阻止井内沙子通过喷嘴进入滑套和本体间隙，而磨损或卡住滑套影响滑套的密封和开关性能，并且填料具备一定的强度和耐磨性，在入井过程中不会滑脱或损坏，在油管内较低压力时容易被击碎从喷射通道中排出，而不影响正常的水力喷射压裂。

Claims (5)

1.一种可多级水力喷射分段压裂的专用喷射器，包括中空圆形本体，所述本体上端和下端分别设有连接接扣，所述本体侧壁设有若干喷嘴组件，所述喷嘴组件包括喷嘴、喷嘴外套和喷嘴压帽，其特征在于，所述喷嘴外套与本体螺纹连接，所述喷嘴配合套装在喷嘴外套内并且内端面通过与喷嘴外套螺纹连接的压帽固定，所述本体外周固定设有防止喷嘴向外脱落的硬质合金套。

2.根据权利要求1所述的可多级水力喷射分段压裂的专用喷射器，其特征在于，所述本体内壁内密封设有封堵喷嘴通道滑套，所述滑套通过剪切销钉与本体固定，滑套上端面设有投球座，所述喷嘴的喷射通道填充有高分子填料或水泥填料。

3.根据权利要求1或2所述的可多级水力喷射分段压裂的专用喷射器，其特征在于，所述硬质合金套配合套装在本体外周，下端与本体上外凸的台阶抵靠，上端与螺纹连接在本体上的护套抵靠，并且硬质合金套与本体之间还设有定位销钉。

4.根据权利要求1或2所述的可多级水力喷射分段压裂的专用喷射器，其特征在于，所述喷嘴外套与喷嘴配合套装的内孔沿本体径向向外呈锥形收缩，所述喷嘴的外周与喷嘴外套的内孔配合套装。

5.根据权利要求1或2所述的可多级水力喷射分段压裂的专用喷射器，其特征在于，所述喷嘴组件沿本体的轴向设有，每排沿本体的周向均匀设有三组所述喷嘴组件。

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