CN104989363B - 一种自激振荡式井底混砂工具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自激振荡式井底混砂工具，包括工具本体，工具本体的中部设有腔体，且该腔体一端开口，一端封闭，所腔体是由该腔体开口端从左到右依次设有的上游喷嘴、震荡腔、下游喷嘴和导压喷砂腔组成，震荡腔和导压喷砂腔的直径大于上游喷嘴和下游喷嘴的直径，导压喷砂腔的外壁上设有与工具本体外部相通的导压喷砂孔。井下混砂工具可以使高浓度携砂液在流动的同时产生振动，流入油套环空后在振动的作用下实现高浓度携砂液同环空液体的快速、均匀混合。将原来的地面调节砂浓度转化为井底调节，做到了砂浓度实时调整，提高了对储层的改造效果，解决了由于无法及时改变砂浓度而造成的砂堵事故，进而提高了施工质量和效率。

Description

一种自激振荡式井底混砂工具及方法

技术领域

本发明属于油、气田多层、多段压裂技术领域，尤其涉及一种具有自激振荡功能的井底混砂工具及混砂方法。

背景技术

国内外研究结果表明对于低渗油气储层进行体积压裂，可以有效提高裂缝网络和储层的接触面，增加储层的改造体积，从而提高单井产量。体积压裂的主要特点是“大排量、大液量”，需要采用套管注入或油管、油套环空同时注入的方式进行压裂施工，由于油管、油套环空同时注入施工风险小，得到了广泛应用。目前，油管、油套环空同时注入压裂时主要存在以下三个方面的问题：1、油管注入的携砂液无法同油套环空注入液体快速、均匀混合，导致裂缝内铺砂不均匀，影响储层改造效果；2、注入地层的携砂液是在地面调节好后从井口注入的，在压裂过程中一旦出现压力异常需要调整砂浓度时只能在井口进行操作，调整后的携砂液从井口进入地层需要经过一个油管容积，具有一定的滞后性易产生砂堵；3、如果在压裂的最后阶段（砂浓度最高时）发生砂堵，大量支撑剂在井底沉积，冲砂、解堵工作量大。

采用井下混砂工具即可实现：油管注入高浓度携砂液的砂浓度不变，油套环空注入不携砂液体，在井底混砂工具的作用下，通过改变油套环空排量的方式，实现砂浓度在井底的实时调整，将传统的地面调节砂浓度改为井下调节砂浓度，降低了施工风险、提高了压裂施工质量和效率。

依靠井底混砂工具将油管注入的高浓度携砂液同环空液体在进入地层前均匀混合是工艺实施的关键。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种油管内高浓度携砂液同环空液体在井底实现快速、均匀混合的自激振荡式井底混砂工具及方法。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：一种自激振荡式井底混砂工具，包括工具本体，所述的工具本体的中部设有腔体，且该腔体一端开口，一端封闭，所述的腔体是由该腔体开口端从左到右依次设有的上游喷嘴、震荡腔、下游喷嘴和导压喷砂腔组成，所述的震荡腔和导压喷砂腔的直径大于上游喷嘴和下游喷嘴的直径，所述导压喷砂腔的外壁上设有与工具本体外部相通的导压喷砂孔。

所述的导压喷砂孔是6个，且沿工具本体的中心线对称。

所述的震荡腔的下游面与下游喷嘴的上游面成120°夹角。

一种自激振荡式井底混砂方法，具体包括以下步骤：

1）、在上游喷嘴上安装上入液管道，把安装好入液管线混砂工具下放到需要进行加砂压裂的压裂井中；

2）加入高浓度携砂液；当混砂工具下放到预定位置后，向入液管线中注入高浓度携砂液，高浓度携砂液通过上游嘴上连接的管线进入到震荡腔中，进入到在震荡腔中的携砂液与震荡腔壁面发生碰撞形成脉冲压力，另震荡腔中的高浓度携砂液发生振动，经过震动后的高浓度携砂液通过下游喷嘴进入到导压喷砂腔中；

3）加砂压裂，进入到导压喷砂腔通过导压喷砂孔与压裂井中注入的环空液体均匀混合形成低浓度携砂液，该低浓度携砂液进入到压裂井中的裂缝中实现加砂压裂。

本发明采用以上技术方案，具有以下优点，井下混砂工具可以使高浓度携砂液在流动的同时产生振动，流入油套环空后在振动的作用下实现高浓度携砂液同环空液体的快速、均匀混合。将原来的地面调节砂浓度转化为井底调节，做到了砂浓度实时调整，提高了对储层的改造效果，解决了由于无法及时改变砂浓度而造成的砂堵事故，进而提高了施工质量和效率。

附图说明

图1是一种自激振荡式井底混砂工具结构示意图；

图2是一种自激振荡式井底混砂工具中A-A的剖面结构示意图；

图3是一种自激振荡式井底混砂工具的工作示意图。

图中：1.工具本体；2.上游喷嘴；3.震荡腔；4.下游喷嘴；5.导压喷砂孔；6.高浓度携砂液；7.环空液体；8.导压喷砂腔；9.低浓度携砂液；10.裂缝。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

实施例1

如图1所示，一种自激振荡式井底混砂工具，包括工具本体1，所述的工具本体1的中部设有腔体，且该腔体一端开口，一端封闭，所述的腔体是由该腔体开口端从左到右依次设有的上游喷嘴2、震荡腔3、下游喷嘴4和导压喷砂腔8组成，所述的震荡腔3和导压喷砂腔8的直径大于上游喷嘴2和下游喷嘴4的直径，所述导压喷砂腔8的外壁上设有与工具本体1外部相通的导压喷砂孔5。

在工作中，高浓度的携砂液通过上游喷嘴2进入到到震荡腔3中，因震荡腔3的直径大于上游喷嘴2，所以高浓度的携砂液在通过上游喷嘴2进入到震荡腔3中，会瞬间发生喷射，高浓度的携砂液的速度增加，进入到震荡腔3中的高浓度的携砂液在高速下与震荡腔3的壁面发生碰撞，根据康达效应（Coanda Effect）的基本原理，高速流动的高浓度携砂液进入振荡腔后，同振荡腔壁面碰撞形成脉冲压力，令振荡腔内的高浓度携砂液振动，经过震荡后的高浓度的携砂液在经过下游喷嘴4进入到导压喷砂腔8中，因导压喷砂腔8的直径大于下游喷嘴4，会进行再次的碰撞加速，通过两次震荡的高浓度的携砂液通过导压喷砂孔5排到工具外与注入的环空液体在压裂井的井底快速、均匀混合形成低浓度的携砂液，该低浓度的携砂液进入到裂缝中完成加砂压裂；可以看出该井下混砂工具可以使高浓度携砂液在流动的同时产生振动，流入油套环空后在振动的作用下实现高浓度携砂液同环空液体的快速、均匀混合。将原来的地面调节砂浓度转化为井底调节，做到了砂浓度实时调整，提高了对储层的改造效果，解决了由于无法及时改变砂浓度而造成的砂堵事故，进而提高了施工质量和效率。

实施例2

在实施例1的基础上，如图2所示的一种自激振荡式井底混砂工具，包括工具本体1，所述的工具本体1的中部设有腔体，且该腔体一端开口，一端封闭，所述的腔体是由该腔体开口端从外到内依次设有的上游喷嘴2、震荡腔3、下游喷嘴4和导压喷砂腔8组成，所述的震荡腔3和导压喷砂腔8的直径大于上游喷嘴2和下游喷嘴4的直径，所述导压喷砂腔8的外壁上设有与工具本体1外部相通的导压喷砂孔5，所述的导压喷砂孔是6个，且沿工具本体1的中心线对称，在工作过程中，当经过下游喷嘴4的高浓度携砂液，进入到导压喷砂腔8，并从6个导压喷砂孔5中流出与环空液体混合，设有的6个且中心对称的导压喷砂孔5可以使高浓度携砂液从各个角度流出，实现与环空液体的充分混合，混合更加均匀。

实施例3

在实施例1的基础上，如图1所示所述的震荡腔3的下游面与下游喷嘴4的上游面成120°夹角，震荡腔3的下游面与下游喷嘴4的上游面成120°夹角可以加多进入到震荡腔3中高浓度携砂液与震荡腔3的壁面发生碰撞，弄够加强振动的次数，增强在震荡过程中所形成的脉冲压力，使高浓度携砂液在进入到下游喷嘴4前脉冲更强。

一种自激振荡式井底混砂方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

1）、在上游喷嘴1上安装上入液管道，把安装好入液管线混砂工具下放到需要进行加砂压裂的压裂井中；

2）加入高浓度携砂液6；当混砂工具下放到预定位置后，向入液管线中注入高浓度携砂液6，高浓度携砂液6通过上游嘴2上连接的管线进入到震荡腔3中，进入到在震荡腔3中的携砂液与震荡腔3壁面发生碰撞形成脉冲压力，另震荡腔3中的高浓度携砂液6发生振动，经过震动后的高浓度携砂液6通过下游喷嘴4进入到导压喷砂腔8中；

3）加砂压裂，进入到导压喷砂腔8通过导压喷砂孔5与压裂井中的注入的环空液体7均匀混合形成低浓度携砂液9，该低浓度携砂液9进入到压裂井中的裂缝10中实现加砂压裂。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种自激振荡式井底混砂工具，包括工具本体（1），其特征在于，所述的工具本体（1）的中部设有腔体，且该腔体一端开口，一端封闭，所述的腔体是由该腔体开口端从左到右依次设有的上游喷嘴（2）、震荡腔（3）、下游喷嘴（4）和导压喷砂腔（8）组成，所述的震荡腔（3）和导压喷砂腔（8）的直径大于上游喷嘴（2）和下游喷嘴（4）的直径，所述导压喷砂腔（8）的外壁上设有与工具本体（1）外部相通的导压喷砂孔（5）；

所述的导压喷砂孔（5）是6个，且沿工具本体（1）的中心线对称；所述的震荡腔（3）的下游面与下游喷嘴（4）的上游面成120°夹角。

2.一种自激振荡式井底混砂方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

1）在上游喷嘴（2）上安装上入液管道，把安装好入液管线混砂工具下放到需要进行加砂压裂的压裂井中；

2）加入高浓度携砂液（6）；当混砂工具下放到预定位置后，向入液管线中注入高浓度携砂液（6），高浓度携砂液（6）通过上游喷嘴（2）上连接的管线进入到震荡腔（3）中，进入到震荡腔（3）中的携砂液与震荡腔（3）壁面发生碰撞形成脉冲压力，使震荡腔（3）中的高浓度携砂液（6）发生振动，经过震动后的高浓度携砂液（6）通过下游喷嘴（4）进入到导压喷砂腔（8）中；

3）加砂压裂，进入到导压喷砂腔（8）通过导压喷砂孔（5）与压裂井中的注入的环空液体（7）均匀混合形成低浓度携砂液（9），该低浓度携砂液（9）进入到压裂井中的裂缝（10）中实现加砂压裂。