CN106194093B - 一种开启滑套用难溶性球的定向射穿工具及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油气井改造领域，特别是一种开启滑套用难溶性球的定向射穿工具及工艺，它包括定位块和喷嘴，喷嘴连接在定位块的底部端口位置，定位块连接喷嘴一端的四周外壁上设有定位支腿。利用连续油管带定向射穿工具下入到投球滑套位置，通过射孔携砂液在喷嘴处的高速射流实现定向射穿难溶性球，有效解决了难溶性球卡死无法返排导致的压裂管柱与油气储层无法连通的问题，提高了压裂后油气井排液求产的成功率和时效，设计简单，工艺操作方便，现场应用效果良好，实用性强，提高了压裂后油气井排液求产的成功率和时效。
Description
技术领域
本发明涉及油气井改造领域，特别是适用于不动管柱多级投球打滑套分段压裂工艺中的一种开启滑套用难溶性球的定向射穿工具及工艺。
背景技术
近年来，长庆油田许多油气井拟采用不动管柱多级水力射孔投球打滑套分段压裂、不动管柱多级水力射孔机械分层投球打滑套分段压裂、不动管柱裸眼封隔器投球打滑套分段压裂等管柱施工方式，进行分段改造、试油、完井一体化作业。尽管这些管柱方式提高了油气井的改造效率，降低了施工人员起下管柱的频率和劳动强度，缩短了油气井的完井周期，但是却出现了一个棘手的问题：压裂改造后开启滑套所用的难溶性球无法从管柱内顺利返排出井口，尤其是如果最后一级滑套球出现卡死现象，将会造成管柱堵塞，无法连通油气产层，给现场排液求产带来了很大困难和挑战。
目前公司利用不动管柱多级投球打滑套工艺施工的数十口水平井中，已经发生了十几口最后一级滑套球卡死无法返排的安全事故。据现场调研发现，不动管柱投球打滑套所用的难溶性球主要分为钢球和树脂球，特别是树脂球通过滑套内径落在滑套球座上，由于大分子材料树脂本身的弹性，在有限空间内受压很容易出现变形卡死现象。从目前工艺的使用情况来看，这个问题已经成为采用不动管柱多级投球打滑套分段压裂工艺技术发展的瓶颈，严重制约了该工艺下油气井的完井效率，增加了油气井特修作施工成本。
然而，针对上述问题，还未见到滑套球卡死解封的专有工具，更没有形成一套适合滑套球卡死解封的工艺，究竟该用什么工具和工艺才能顺利解封卡死的滑套球，这是一个迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种开启滑套用难溶性球的定向射穿工具及工艺，有效解决了不动管柱多级投球打滑套用难溶性球卡死无法返排的问题，成功打通了压裂管柱与油气储层的连通通道，提高了压裂后油气井排液求产的成功率和时效。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种开启滑套用难溶性球的定向射穿工具，其特征是：它包括定位块和喷嘴，喷嘴连接在定位块的底部端口位置，定位块连接喷嘴一端的四周外壁上设有定位支腿。
所述的定位支腿为圆柱体结构，其圆柱体的直径大于定位块的底端直径、大于待处理难溶性球的直径、小于容纳待处理难溶性球的投球滑套的内径，且定位支腿一端为收口端，定位支腿的收口端与定位块外壁固定连接形成一体结构，定位块下入到投球滑套上端时，定位块的定位支腿延伸并卡接至投球滑套内，使待处理难溶性球位于定位支腿内侧空间中且与喷嘴不接触。
所述的定位支腿的圆柱体上间隔分布有若干个液体循环孔道。
所述的喷嘴是由喷嘴套和喷嘴体构成，其中定位块的底部端口有内螺纹，喷嘴套有外螺纹，喷嘴套通过螺纹连接在定位块的底部端口内，喷嘴体嵌套在喷嘴套内
所述的喷嘴体呈锥形结构，喷嘴体的小口径端位于底端。
所述的定位块的上端直径大于下端直径，由上至下采用台阶形式逐级缩径，其中定位块的上端外径是52mm，上端内径是46mm，长度是350mm，喷嘴的直径是4.5mm。
所述的定位块采用42CrMo的钢材加工而成，经调质处理硬度达到240~280HB，喷嘴套采用硬质合金碳化钨YG8材料加工而成。
一种开启滑套用难溶性球的定向射穿工具管串，其特征是：它包括由上至下依次连接的连续油管、外卡瓦连接器、变扣接头、弹性扶正器、定向射穿工具。
所述的连续油管与外卡瓦连接器通过外卡瓦连接，外卡瓦连接器、变扣接头、弹性扶正器以及定向射穿工具之间均通过螺纹连接。
一种开启滑套用难溶性球的定向射穿工艺，它包括如下步骤：
步骤1、在地面安装好带有喷嘴的定向射穿工具；
步骤2、由上至下依次将连续油管、外卡瓦连接器、变扣接头、弹性扶正器、定向射穿工具连接，构成定向射穿工具管串；
步骤3、将步骤2连接形成的定向射穿工具管串下入到预定的井深位置；
步骤4、下入预定井深位置后，启动连续油管的泵车，以排量400~500L/min进行循环，循环稳定后将排量提高至800~1000L/min，将砂浓度为100~120kg/m3的携砂液通过定向射穿工具的喷嘴，形成高速射流，射穿难溶性球，此时连续油管泵车的油压曲线会显示有下降拐点；
步骤5、观察到连续油管的泵车油压突然下降时，这说明已经射穿难溶性球，达到了连通压裂管柱与油气产层的目的；
步骤6、射穿难溶性球后，以排量1000L/min泵注顶替液，液量达到1.5倍油管环空容积，将定向射穿工具管串内携砂液全部替出油管环空后停泵；
步骤7、停泵泄压后，将定向射穿工具管串以40~60m/min的速度起出完成施工作业。
所述的步骤3中的预定井深位置是指定向射穿工具的定位支腿恰好与投球滑套上端接触时的井深位置，使定向射穿工具的喷嘴与坐落在投球滑套内的难溶性球预留有间隙。
本发明的有益效果利用连续油管带定向射穿工具下入到投球滑套位置，通过射孔携砂液在喷嘴处的高速射流实现定向射穿难溶性球，有效解决了难溶性球卡死无法返排导致的压裂管柱与油气储层无法连通的问题，提高了压裂后油气井排液求产的成功率和时效，设计简单，工艺操作方便，现场应用效果良好，实用性强，提高了压裂后油气井排液求产的成功率和时效。
附图说明
下面结合实施例附图对本发明进一步说明。
图1为一种开启滑套用难溶性球的定向射穿工具示意图。
图2为一种开启滑套用难溶性球的定向射穿工艺管串示意图。
图中：1、连续油管；2、外卡瓦连接器；3、变扣接头；4、弹性扶正器；5、定向射穿工具；6、定位块；7、喷嘴；8、液体循环孔道；9、定位支腿，10、投球滑套；11、喷嘴套；12、喷嘴体。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些都属于本发明保护范围。
实施例1
如图1本发明的一种开启滑套用难溶性球的定向射穿工具结构示意图所示，它包括定位块6和喷嘴7，喷嘴7连接在定位块6的底部端口位置，定位块6连接喷嘴7一端的四周外壁上设有定位支腿9。
其中定位支腿9为圆柱体结构，其圆柱体的直径大于定位块6的底端直径、大于待处理难溶性球的直径、小于容纳待处理难溶性球的投球滑套10的内径，且定位支腿9一端为收口端，定位支腿9的收口端与定位块6外壁固定连接形成一体结构，定位块6下入到投球滑套10上端时，定位块6的定位支腿9延伸并卡接至投球滑套10内，使待处理难溶性球位于定位支腿9内侧空间中且与喷嘴7不接触，通过喷嘴7对待处理难溶性球进行射穿。
定位支腿9的圆柱体上间隔分布有若干个液体循环孔道8，喷嘴7在射穿难溶性球的过程中液体可通过液体循环孔道8排出。
喷嘴7是由喷嘴套11和喷嘴体12构成，其中定位块6的底部端口有内螺纹，喷嘴套11有外螺纹，喷嘴套11通过螺纹连接在定位块6的底部端口内，喷嘴体12嵌套在喷嘴套11内，喷嘴体12呈锥形结构，喷嘴体12的小口径端位于底端，喷嘴体12通过喷嘴套11固定在定位块6的底部端口内，产生磨损后便于更换，旋下喷嘴套11后取出喷嘴体12更换即可。
定位块6的上端直径大于下端直径，由上至下采用台阶形式逐级缩径，其中定位块6的上端外径是52mm，上端内径是46mm，长度是350mm，液体循环孔道8的长度是15mm，宽度是5mm，喷嘴7的直径是4.5mm。
定位块6采用42CrMo的超高强度钢材加工而成，经调质处理硬度达到240~280HB，具有很高的抗内压、抗拉强度；喷嘴体12是进口的现成耐磨喷嘴，喷嘴套11采用硬质合金碳化钨YG8材料加工而成，均具有很高的耐冲蚀性。
本发明中通过射孔携砂液在喷嘴7处的高速射流实现定向射穿难溶性球，有效解决了难溶性球卡死无法返排导致的压裂管柱与油气储层无法连通的问题，提高了压裂后油气井排液求产的成功率和时效，设计简单，工艺操作方便，现场应用效果良好，实用性强，提高了压裂后油气井排液求产的成功率和时效。
实施例2
一种开启滑套用难溶性球的定向射穿工具管串，如图2所示，它包括由上至下依次连接的连续油管1、外卡瓦连接器2、变扣接头3、弹性扶正器4、定向射穿工具5。
所述的连续油管1与外卡瓦连接器2直接通过外卡瓦连接，此处连续油管1与外卡瓦连接器2之间不允许采用螺纹连接。而外卡瓦连接器2、变扣接头3、弹性扶正器4以及定向射穿工具5之间均通过螺纹连接，便于拆卸和更换。
本实施例中没有详细叙述的部件和结构，如连续油管1、外卡瓦连接器2、变扣接头3、弹性扶正器4属本行业的公知部件和常用结构，只需选取使用即可，在此不详细说明。
实施例3
一种开启滑套用难溶性球的定向射穿工艺，它包括如下步骤：
步骤1、在地面安装好带有喷嘴7的定向射穿工具；
步骤2、由上至下依次将连续油管1、外卡瓦连接器2、变扣接头3、弹性扶正器4、定向射穿工具5连接，构成定向射穿工具管串；
步骤3、将步骤2连接形成的定向射穿工具管串下入到预定的井深位置；
步骤4、下入预定井深位置后，启动连续油管1的泵车，以排量400~500L/min进行循环，循环稳定后将排量提高至800~1000L/min，将砂浓度为100~120kg/m3的携砂液通过定向射穿工具的喷嘴7，形成高速射流，射穿难溶性球，此时连续油管泵车的油压曲线会显示有下降拐点；
步骤5、观察到连续油管1的泵车油压突然下降时，这说明已经射穿难溶性球，达到了连通压裂管柱与油气产层的目的；
步骤6、射穿难溶性球后，以排量1000L/min泵注顶替液，液量达到1.5倍油管环空容积，将定向射穿工具管串内携砂液全部替出油管环空后停泵；
步骤7、停泵泄压后，将定向射穿工具管串以40~60m/min的速度起出完成施工作业。
其中步骤3中的预定井深位置是指定向射穿工具5的定位支腿9恰好与投球滑套10上端接触时的井深位置，使射穿工具5的喷嘴7与坐落在投球滑套10内的难溶性球预留一定的距离间隙。
Claims (5)
1.一种开启滑套用难溶性球的定向射穿工艺，其特征是：该工艺采用的一种开启滑套用难溶性球的定向射穿工具包括定位块（6）和喷嘴（7），喷嘴（7）连接在定位块（6）的底部端口位置，定位块（6）连接喷嘴（7）一端的四周外壁上设有定位支腿（9）；所述定位支腿（9）为圆柱体结构，其圆柱体的直径大于定位块（6）的底端直径、大于待处理难溶性球的直径、小于容纳待处理难溶性球的投球滑套（10）的内径，且定位支腿（9）一端为收口端，定位支腿（9）的收口端与定位块（6）外壁固定连接形成一体结构，定位块（6）下入到投球滑套（10）上端时，定位块（6）的定位支腿（9）延伸并卡接至投球滑套（10）内，使待处理难溶性球位于定位支腿（9）内侧空间中且与喷嘴（7）不接触；所述的定位支腿（9）的圆柱体上间隔分布有若干个液体循环孔道（8）；
该工艺包括如下步骤：
步骤1、在地面安装好带有喷嘴（7）的定向射穿工具；
步骤2、由上至下依次将连续油管（1）、外卡瓦连接器（2）、变扣接头（3）、弹性扶正器（4）、定向射穿工具（5）连接，构成定向射穿工具管串；
步骤3、将步骤2连接形成的定向射穿工具管串下入到预定的井深位置；
步骤4、下入预定井深位置后，启动连续油管（1）的泵车，以排量400~500L/min进行循环，循环稳定后将排量提高至800~1000L/min，将砂浓度为100~120kg/m3的携砂液通过定向射穿工具的喷嘴（7），形成高速射流，射穿难溶性球，此时连续油管泵车的油压曲线会显示有下降拐点；
步骤5、观察到连续油管（1）的泵车油压突然下降时，这说明已经射穿难溶性球，达到了连通压裂管柱与油气产层的目的；
步骤6、射穿难溶性球后，以排量1000L/min泵注顶替液，液量达到1 .5倍油管环空容积，将定向射穿工具管串内携砂液全部替出油管环空后停泵；
步骤7、停泵泄压后，将定向射穿工具管串以40~60m/min的速度起出完成施工作业；所述的步骤3中的预定井深位置是指定向射穿工具（5）的定位支腿（9）恰好与投球滑套（10）上端接触时的井深位置，使定向射穿工具（5）的喷嘴（7）与坐落在投球滑套（10）内的难溶性球预留有间隙。
2.根据权利要求1所述的一种开启滑套用难溶性球的定向射穿工艺，其特征是：所述的喷嘴（7）是由喷嘴套（11）和喷嘴体（12）构成，其中定位块（6）的底部端口有内螺纹，喷嘴套（11）有外螺纹，喷嘴套（11）通过螺纹连接在定位块（6）的底部端口内，喷嘴体（12）嵌套在喷嘴套（11）内。
3.根据权利要求2所述的一种开启滑套用难溶性球的定向射穿工艺，其特征是：所述的喷嘴体（12）呈锥形结构，喷嘴体（12）的小口径端位于底端。
4.根据权利要求1所述的一种开启滑套用难溶性球的定向射穿工艺，其特征是：所述的定位块（6）的上端直径大于下端直径，由上至下采用台阶形式逐级缩径，其中定位块（6）的上端外径是52mm，上端内径是46mm，长度是350mm，喷嘴（7）的直径是4 .5mm。
5.根据权利要求2所述的一种开启滑套用难溶性球的定向射穿工艺，其特征是：所述的定位块（6）采用42CrMo的钢材加工而成，经调质处理硬度达到240~280HB，喷嘴套（11）采用硬质合金碳化钨YG8材料加工而成。
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