CN105604527B - 一种阿基米德双螺旋分流式水力喷射器 - Google Patents
一种阿基米德双螺旋分流式水力喷射器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105604527B CN105604527B CN201610106218.4A CN201610106218A CN105604527B CN 105604527 B CN105604527 B CN 105604527B CN 201610106218 A CN201610106218 A CN 201610106218A CN 105604527 B CN105604527 B CN 105604527B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- archimedes
- helix
- nozzle
- ejector
- runner
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 6
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 3
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 abstract description 12
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 9
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 235000019988 mead Nutrition 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 241000826860 Trapezium Species 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/11—Perforators; Permeators
- E21B43/114—Perforators using direct fluid action on the wall to be perforated, e.g. abrasive jets
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Nozzles (AREA)
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
Abstract
本发明涉及直井、水平井多级水力喷射压裂工艺管柱领域，特别是一种阿基米德双螺旋分流式水力喷射器。包括喷射器本体和喷嘴，其特征在于：喷射器本体内的喷射器内腔内壁处分布有两组呈阿基米德双螺旋线分布的流道，喷嘴设置在两组流道上并连通至喷射器本体外表面,由于在常规水力喷射器内腔结构上设计了呈阿基米德双螺旋分布的流道，并优化了双螺旋结构参数，由于喷嘴分布在喷射器内腔的双螺旋线的流道上，使携砂流体在阿基米德双螺旋本体内腔中沿螺旋线流道流到每个喷嘴中，实现了单级水力喷射器喷嘴间或双簇水力喷射器之间颗粒砂浓度、流量、压力均衡，有效解决了双簇水力喷射器失效难题，实用性强，效果明显。
Description
技术领域
本发明涉及直井、水平井多级水力喷射压裂工艺管柱领域，特别是一种阿基米德双螺旋分流式水力喷射器。
背景技术
低渗透油气井采用多级水力喷射压裂管柱进行储层改造、试油、完井一体化作业，其中水力喷射器是实施水力喷射压裂工艺的关键工具。
由于目前水力喷射压裂施工过程中，常规单级水力喷射器出现了喷嘴间颗粒砂浓度不均匀现象，同时双簇水力喷射器之间也出现了类似的颗粒砂浓度严重不均匀现象，并导致上游喷射器射不开套管和地层或射孔时间长、下游喷射器提前射开套管和地层且发生冲蚀失效，从而严重影响了水力喷射压裂施工效果。为此，设计了阿基米德双螺旋分流式水力喷射器。
发明内容
本发明的目的是解决常规单级水力喷射器喷嘴间或双簇水力喷射器之间砂浓度、流量、压力均衡问题，有效防止了双簇水力喷射器因冲蚀而导致下游喷射器提前失效。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种阿基米德双螺旋分流式水力喷射器，包括喷射器本体和喷嘴，其特征在于：喷射器本体内的喷射器内腔内壁处分布有两组呈阿基米德双螺旋线分布的流道，喷嘴设置在两组流道上并连通至喷射器本体外表面。
所述的喷射器本体长度370mm，外径100mm，内径32mm。
所述的呈阿基米德双螺旋线分布的流道的螺旋线沿顺时针方向，螺旋角45°，双螺旋螺距120mm，双螺旋线间距30mm。
所述的两组流道上各设置有两个喷嘴。
所述的喷嘴的出口处设置有盖板，盖板与喷射器本体通过螺纹连接。
所述的喷射器本体上、下两端均设有螺纹丝扣，螺纹丝扣的扣型为2-7/8"NU，每英寸为10牙，锥度是1:16。
所述的呈阿基米德双螺旋线分布的流道的立体形状为梯形槽，其中流道梯形槽的槽长是120mm，槽深是5mm，槽底部宽度是10mm，梯形角为60°。
所述的喷射器本体采用35CrMo材料，呈阿基米德双螺旋线分布的流道表面镀有镍基合金材料，喷嘴采用耐冲蚀硬质合金碳化钨材料。
本发明的有益效果是：本水力喷射器在常规水力喷射器内腔结构上设计了呈阿基米德双螺旋分布的流道，并优化了双螺旋结构参数，由于喷嘴分布在喷射器内腔的双螺旋线的流道上，使携砂流体在阿基米德双螺旋本体内腔中沿螺旋线流道流到每个喷嘴中，实现了单级水力喷射器喷嘴间或双簇水力喷射器之间颗粒砂浓度、流量、压力均衡，有效解决了双簇水力喷射器失效难题，实用性强，效果明显。
附图说明
图1为阿基米德双螺旋分流式水力喷射器示意图。
图2为图1中D-D顺时针双螺旋槽展开图。
图3为图1中C-C 顺时针双螺旋槽。
图中：1、喷射器本体；2、喷嘴；3、喷射器内腔；4、螺纹丝扣；5、流道。
具体实施方式
实施例1
如图1的阿基米德双螺旋分流式水力喷射器示意图所示，包括喷射器本体1和喷嘴2，其特征在于：喷射器本体1内的喷射器内腔3内壁处分布有两组呈阿基米德双螺旋线分布的流道5，喷嘴2设置在两组流道5上并连通至喷射器本体1外表面。
阿基米德双螺旋分流式水力喷射器的喷射器本体1长度370mm，外径100mm，内径32mm，阿基米德双螺旋的流道5螺旋线沿顺时针方向，螺旋角45°，双螺旋螺距120mm，双螺旋线间距30mm。
本水力喷射器在常规水力喷射器内腔结构上设计了呈阿基米德双螺旋分布的流道5，并优化了双螺旋结构参数，由于喷嘴2分布在喷射器内腔3的双螺旋线的流道5上，使携砂流体在阿基米德双螺旋本体内腔中沿螺旋线流道流到每个喷嘴中，实现了单级水力喷射器喷嘴间或双簇水力喷射器之间颗粒砂浓度、流量、压力均衡，有效解决了双簇水力喷射器失效难题，实用性强，效果明显。
具体施工过程如下：
1. 首先油气井进行多级水力喷射压裂施工前，根据施工设计中管柱结构组合要求连接好带有阿基米德双螺旋分流式水力喷射器的水力喷射压裂管柱。
2. 将上述喷射压裂管柱下入到阿基米德双螺旋分流式水力喷射器的设计井深位置。
3. 上述喷射压裂管柱入井到位后，利用泵车以排量0.6～1.0 m3/min清水循环洗井，保证井筒机械杂质含量小于0.2%，井筒清洁干净。
4. 然后提高泵车排量至1.8~2.0m3/min，将砂浓度为120kg/m3携砂液沿喷射压裂管柱泵入阿基米德双螺旋分流式水力喷射器处，携砂液因经过喷射器内腔3中的阿基米德双螺旋流道5产生旋流至每个喷嘴内，同时携砂液流经喷嘴2产生流速高达200m/s的高速射流，高速携砂射流液喷射到套管内壁达到射开套管和地层的目的，形成井筒与地层连通的射孔通道。
5. 射开套管和地层后，继续提高排量至2.4~3.0m3/min开始进行水力压裂，按照设计压裂时间要求压裂后，再用顶替液将喷射压裂管柱中压裂液全部替入地层，以完成储层压裂改造目的。
6. 待多级水力喷射压裂施工完成后，上提出喷射压裂管柱，及时拆卸、检查阿基米德双螺旋分流式水力喷射器的喷射器本体1，含外壁和喷射器内腔3、喷嘴2的使用情况，用于保养或更换阿基米德双螺旋分流式水力喷射器，以便后续再次进行水力喷射压裂施工。
实施例2
本实施例的两组流道5上各设置有两个喷嘴2。如图2所示，四个喷嘴2均匀布置在呈阿基米德双螺旋线分布的流道5上，可以保证携砂流体在喷射器内腔3中沿双螺旋线流道5流到每个喷嘴2中。
喷嘴2的出口处还设置有盖板，盖板与喷射器本体1通过螺纹连接，以便于喷嘴损坏时更换，盖板结构属于本领域公知常识，在此不详细说明。
喷射器本体1上、下两端均设有螺纹丝扣4，螺纹丝扣4的扣型为2-7/8"NU，每英寸为10牙，锥度是1:16，通过螺纹与其它设备连接，便于拆卸、更换和保养。
实施例3
本实施例中喷射器内腔3内壁处分布的两组呈阿基米德双螺旋线分布的流道5的立体形状为梯形槽，见图3，其中流道5梯形槽的槽长是120mm，槽深是5mm，槽底部宽度是10mm，梯形角为60° 。
喷射器本体1采用35CrMo材料，经热处理HBW197~235，喷射器内腔3特殊加工的阿基米德双螺旋梯形结构流道5，并在双螺旋梯形槽的流道5表面镀有镍基合金材料以防止流体由于旋向（旋角）的改变而引起螺旋梯形槽局部冲蚀，提高了双螺旋旋流分流的效果；喷嘴2采用耐冲蚀硬质合金碳化钨材料，经热处理HRC92~95。
Claims (3)
1.一种阿基米德双螺旋分流式水力喷射器，包括喷射器本体（1）和喷嘴（2），其特征在于：喷射器本体（1）内的喷射器内腔（3）内壁处分布有两组呈阿基米德双螺旋线分布的流道（5），喷嘴（2）设置在两组流道（5）上并连通至喷射器本体（1）外表面；所述的两组流道（5）上各设置有两个喷嘴（2）；所述的喷嘴（2）的出口处设置有盖板，盖板与喷射器本体（1）通过螺纹连接；所述的喷射器本体（1）上、下两端均设有螺纹丝扣（4），螺纹丝扣（4）的扣型为2-7/8"NU，每英寸为10牙，锥度是1:16；所述的呈阿基米德双螺旋线分布的流道（5）的立体形状为梯形槽，其中流道（5）梯形槽的槽长是120mm，槽深是5mm，槽底部宽度是10mm，梯形角为60°；所述的喷射器本体（1）采用35CrMo材料，呈阿基米德双螺旋线分布的流道（5）表面镀有镍基合金材料，喷嘴（2）采用耐冲蚀硬质合金碳化钨材料。
2.根据权利要求1所述的一种阿基米德双螺旋分流式水力喷射器，其特征是：所述的喷射器本体（1）长度370mm，外径100mm，内径32mm。
3.根据权利要求1所述的一种阿基米德双螺旋分流式水力喷射器，其特征是：所述的呈阿基米德双螺旋线分布的流道（5）的螺旋线沿顺时针方向，螺旋角45°，双螺旋螺距120mm，双螺旋线间距30mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610106218.4A CN105604527B (zh) | 2016-02-26 | 2016-02-26 | 一种阿基米德双螺旋分流式水力喷射器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610106218.4A CN105604527B (zh) | 2016-02-26 | 2016-02-26 | 一种阿基米德双螺旋分流式水力喷射器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105604527A CN105604527A (zh) | 2016-05-25 |
| CN105604527B true CN105604527B (zh) | 2018-02-06 |
Family
ID=55984813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610106218.4A Active CN105604527B (zh) | 2016-02-26 | 2016-02-26 | 一种阿基米德双螺旋分流式水力喷射器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105604527B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106194142A (zh) * | 2016-08-30 | 2016-12-07 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司 | 一种水平井体积压裂用螺旋式双层分流油管 |
| CN106285527A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-01-04 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司 | 一种双螺旋冲洗工具 |
| CN106351617A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-01-25 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司 | 一种可旋转喷嘴式双螺旋水力喷射器和应用 |
| CN106285606B (zh) * | 2016-10-27 | 2019-03-15 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司 | 一种可旋转喷嘴式双簇水力喷射压裂管柱和压裂方法 |
| CN106285577B (zh) * | 2016-10-27 | 2019-09-24 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司 | 一种带有螺旋芯轴的旋流式水力喷射器 |
| CN106529074B (zh) * | 2016-11-28 | 2019-09-24 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司 | 一种水力喷砂定点射孔力学参数计算模型及应用方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2895732Y (zh) * | 2006-04-21 | 2007-05-02 | 中国石油天然气股份有限公司 | 新型水力喷射器 |
| CN201372786Y (zh) * | 2009-03-10 | 2009-12-30 | 中国石油天然气股份有限公司 | 射开油气产层用的滑套式喷射器 |
| CN102213078A (zh) * | 2011-05-16 | 2011-10-12 | 刘展 | 一种具有导流槽的内螺旋喷咀 |
| CN202300346U (zh) * | 2011-10-17 | 2012-07-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种油水井解堵水力喷射棒 |
| CN202381052U (zh) * | 2011-11-25 | 2012-08-15 | 中国石油天然气股份有限公司 | 扶正式喷砂射孔器 |
| CN203271694U (zh) * | 2013-05-15 | 2013-11-06 | 中国石油天然气股份有限公司 | 内嵌整体式水力喷砂射孔器 |
| CN103726790B (zh) * | 2013-12-26 | 2015-08-19 | 西南石油大学 | 一种室内岩石力学实验专用减阻解卡取心钻头 |
| CN205400692U (zh) * | 2016-02-26 | 2016-07-27 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司 | 一种阿基米德双螺旋分流式水力喷射器 |
-
2016
- 2016-02-26 CN CN201610106218.4A patent/CN105604527B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105604527A (zh) | 2016-05-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105604527B (zh) | 一种阿基米德双螺旋分流式水力喷射器 | |
| CN106285577B (zh) | 一种带有螺旋芯轴的旋流式水力喷射器 | |
| CN103061712B (zh) | 一种解除油气井近井地带污染的旋流酸洗方法 | |
| CN106285606B (zh) | 一种可旋转喷嘴式双簇水力喷射压裂管柱和压裂方法 | |
| CN205503056U (zh) | 一种水平井的旋转喷射高效冲砂装置 | |
| CN105649596B (zh) | 阿基米德双螺旋分流短节 | |
| CN102953719A (zh) | 拖动式无封隔器水力喷射脉动酸压装置及方法 | |
| CN103967435B (zh) | 一种煤层气井井底清砂装置 | |
| CN109281628B (zh) | 连续油管磨料颗粒射流解堵增产装置 | |
| CN205445573U (zh) | 阿基米德双螺旋分流式双簇水力喷射压裂管柱 | |
| CN105422016A (zh) | 一种钻孔清理系统及清理方法 | |
| CN106246110A (zh) | 流道交叉式中心旋喷负压脉冲钻头 | |
| CN106351617A (zh) | 一种可旋转喷嘴式双螺旋水力喷射器和应用 | |
| CN205400692U (zh) | 一种阿基米德双螺旋分流式水力喷射器 | |
| CN105649598B (zh) | 阿基米德双螺旋分流式双簇水力喷射压裂一体化管柱 | |
| CN202970575U (zh) | 一种高压射流与负压抽吸解堵装置 | |
| CN106968648A (zh) | 一种耐磨非金属双螺旋水力喷射器 | |
| CN205445572U (zh) | 一种阿基米德双螺旋分流短节 | |
| CN206158692U (zh) | 一种可旋转喷嘴式双螺旋水力喷射器 | |
| CN107989554A (zh) | 一种粒子冲击pdc钻井钻头 | |
| CN206352503U (zh) | 一种可旋转喷嘴式双簇水力喷射压裂管柱 | |
| CN106246107A (zh) | 一种径向水平井用自进式复合破岩高压喷头 | |
| CN105484721B (zh) | 一种水平井高效压裂施工工艺管柱及压裂施工工艺 | |
| CN206016790U (zh) | 有限级间断式双螺旋井底砂液混配管柱 | |
| CN106150469A (zh) | 有限级间断式双螺旋井底砂液混配管柱 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20211013 Address after: 100007 Oil Mansion, 9 North Avenue, Dongcheng District, Beijing, Dongzhimen Patentee after: CHINA NATIONAL PETROLEUM Corp. Patentee after: CNPC CHUANQING DRILLING ENGINEERING Co.,Ltd. Address before: 710018 room 1207, Changqing building, Changqing Xing Long Yuan District, Xi'an, Shaanxi Patentee before: CHINA NATIONAL PETROLEUM CORPORATION CHUANQING DRILLING ENGINEERING COMPANY LIMITED CHANGQING DOWNHOLE TECHNOLOGY Co. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |