CN106321030B - 用于射孔及加砂压裂的联作装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于射孔及加砂压裂的联作装置，其包括具有第一内腔的水力射孔工具，水力射孔工具的壁上设置有能与第一内腔连通的喷嘴；设置在水力射孔工具的下端的具有第二内腔的联作工具，联作工具的壁上设置有能与第二内腔连通的第一加砂过流孔；以及套接在联作工具的外壁上的加砂压裂工具，在加砂压裂工具的壁上设置有能与第一加砂过流孔配合形成加砂过流孔的第二加砂过流孔，其中，联作工具能相对于加砂压裂工具轴向移动以使得第一加砂过流孔和第二加砂过流孔选择性连通。该联作装置能依次完成射孔和加砂压裂，简化增补裂缝的操作，降低作业成本。

Description

用于射孔及加砂压裂的联作装置

技术领域

本发明涉及石油天然气开采领域的井下作业技术领域，尤其是涉及一种用于射孔及加砂压裂的联作装置。

背景技术

近年来，水平井多段压裂技术在国内得到了广泛的应用。虽然在压裂初期，油气产能较高。但是随着开采的进行，产能递减较严重，并出现裂缝闭合或导流能力变差等问题。经调研目前初次压裂的井裂缝间跨距较大，而为了解决上述问题，提高油气产量，可在初次压裂的井裂缝间增补裂缝。

目前，对需增补裂缝的井进行二次压裂时，一般采取下两次管柱以分别完成造缝和加砂压裂作业。也就是，先下入射孔管柱对需要改造层段进行割缝造孔，产生新的裂缝，再将射孔管柱上提出水平井。接着下入双封单卡管柱对割缝造孔的部位进行压裂。

上述这种压裂的方法，需要下入两次管柱才能完成射孔和加砂压裂，由此，不仅增加了作业工序，提高了作业成本，而且降低了压裂的准确性和精准性。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种用于射孔及加砂压裂的联作装置。该联作装置能实现下入一趟管柱便能完成射孔和加砂压裂两步工艺。从而通过该联作装置能简化操作，降低作业成本。

根据本发明提出了一种用于射孔及加砂压裂的联作装置，其包括：

具有第一内腔的水力射孔工具，水力射孔工具的壁上设置有能与第一内腔连通的喷嘴，

设置在水力射孔工具的下端的具有第二内腔的联作工具，联作工具的壁上设置有能与第二内腔连通的第一加砂过流孔，以及

套接在联作工具的外壁上的加砂压裂工具，在加砂压裂工具的壁上设置有能与第一加砂过流孔配合形成加砂过流孔的第二加砂过流孔，

其中，联作工具能相对于加砂压裂工具轴向移动以使得第一加砂过流孔和第二加砂过流孔选择性连通。

在一个实施例中，在加砂压裂工具和联作工具之间设置用于限定联作工具的轴向位置的限位组件。

在一个实施例中，限位组件包括限位槽和与限位槽匹配的限位块，限位槽设置在加砂压裂工具或联作工具的一个上，而限位块设置在加砂压裂工具或联作工具的另一个上。

在一个实施例中，加砂压裂工具包括限位套和设置在限位套的下端的滑套，在限位套的内壁上设置凹槽，凹槽与滑套的上端面形成限位槽，第二加砂过流孔设置在滑套上。

在一个实施例中，在滑套的外壁上设置摩擦扶正器。

在一个实施例中，在联作工具的下端设置用于封堵第二内腔的封堵工具。

在一个实施例中，封堵工具包括与联作工具固定连接的球阀和与球阀配合的球。

在一个实施例中，在联作工具的内腔中设置有过流挡板，过流挡板位于球的上端。

在一个实施例中，加砂过流孔的过流面积与喷嘴的过流面积的比为10-100。

在一个实施例中，在水力射孔工具的周向上设置有多个喷嘴，

和/或在联作工具的周向上设置有多个第一加砂过流孔，并且在加砂压裂工具的周向上设置多个与第一加砂过流孔配合的第二加砂过流孔。

与现有技术相比，本发明的优点在于，在第一加砂过流孔和第二加砂过流孔非连通状态，进行射孔工序，当移动联作工具后使得第一加砂过流孔和第二加砂过流孔连通，再进行加砂压裂工序。由此，通过该联作装置使得下入一趟管柱便能完成射孔和加砂压裂两步工艺，即简化了操作，降低了作业成本。另外，该联作装置结构简单，易于实现。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1显示了根据本发明的联作装置的结构图；

图2显示了根据本发明的联作装置处于加砂压裂状态的示意图；

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

图1显示了用于射孔及加砂压裂的联作装置100的结构。如图1所示，联作装置100包括水力射孔工具2、联作工具3和加砂压裂工具5。其中，水力射孔工具2具有第一内腔201，并且在水力射孔工具2的壁上设置有喷嘴202。喷嘴202与第一内腔201连通，用于向外喷射高压液体，以在地层中割缝造孔。联作工具3设置在水力射孔工具2的下端，并具有第二内腔301以与第一内腔201连通。在联作工具3的壁上设置有与第二内腔301连通的第一加砂过流孔305。加砂压裂工具5套接在联作工具3的外壁上。并且在加砂压裂工具5的壁上设置有第二加砂过流孔505，且第二加砂过流孔505能与第一加砂过流孔305配合形成加砂过流孔500(在图2中可以看出)。联作工具3能相对于加砂压裂工具5轴向移动以使得第一加砂过流孔305和第二加砂过流孔505选择性连通。

在下入联作装置100后，使第一加砂过流孔305和第二加砂过流孔505错位不连通，在第一内腔201内形成憋压，并且高压液体通过喷嘴202进行射孔。然后，操作管柱以移动联作工具3，使第一加砂过流孔305和第二加砂过流孔505连通形成加砂过流孔500。并在第一内腔201和第二内腔301内形成憋压，加砂压裂液体从加砂过流孔500流入地层以进行加砂压裂工序。由此，通过联作装置100，下入一次管柱，便可完成射孔和加砂压裂两步工艺。从而，通过联作装置100避免了现有技术中需要下入两次管柱才能完成射孔和加砂压裂两步工艺的问题，简化了施工操作，降低了施工作业成本。

根据本发明，在加砂压裂工具5与联作工具3之间设置有用于限定联作工具3的轴向位置的限位组件304。限位组件304包括限位槽507和与限位槽507匹配的限位块303。其中，限位槽507设置在加砂压裂工具5上，而限位块303设置在联作工具3上。当然，也可以在联作工具3上设置限位槽，而在联作工具3上设置限位块，这种设置方式同样能达到为联作工具3限位的作用。

加砂压裂工具5包括限位套501和滑套503。其中，滑套503的上端插入到限位套501的内腔中，并与限位套501可拆卸式连接。在限位套501的内壁上设置凹槽。此凹槽与滑套503的上端面形成限位槽507。限位块303由联作工具3的侧壁向外突出以与限位槽507配合。在联作工具3轴向移动过程中，限位槽507的上槽壁和滑套503的上端面均能与限位块303相抵接，以起到为联作工具3限位的作用。

其中，第二加砂过流孔505设置在滑套503上。另外，在滑套503的外壁上设置摩擦扶正器502，以用于与套管4摩擦接触。在上提联作工具3的过程中，摩擦扶正器502与套管4摩擦接触，而保证联作工具3能相对于加砂压裂工具5移动。

联作装置100还包括设置在联作工具3的下端的封堵工具312，以用于在联作装置100的内腔中形成憋压。封堵工具312包括球阀311和与球阀311配合的球310。其中，球阀311与联作工具3通过螺纹连接。当有高压液体流入到联作装置100的内腔中时，球310封堵在球阀311上，以在联作装置100的内腔中形成憋压。

在联作工具3的内腔中还设置有过流挡板308。过流挡板308位于球310的上端，以用于限定球310反向运动。过流挡板308可构造为匹配于联作工具3的内腔的板状件，并且在板状件上设置有供流体通过的孔309。过流挡板308可通过螺纹旋拧在联作工具3的内腔上。例如，当出现“砂卡”的时候，需要反循环以对联作装置100和套管4形成的环空进行冲洗，过流挡板308限定了球310向与射孔的液体流动方向相反的方向运动。

第一加砂过流孔305和第二加砂过流孔505形成的加砂过流孔500的过流面积与喷嘴202的过流面积的比为10-100。在射孔过程中，在联作装置100的内腔中形成憋压后，高压液体通过喷嘴202喷出，高速流体冲击套管4和地层，并在地层中割缝造孔。在加砂压裂过程中，第一加砂过流孔305与第二加砂过流孔505配合形成加砂过流孔500。此时，加砂压裂过流孔500的过流面积大于喷嘴202的过流面积。因此，在加砂压裂过程中，大量的加砂压裂液体通过加砂过流孔500流出，从而降低了加砂压裂液体对喷嘴202的冲蚀，提高了联作装置100的使用寿命。

需要说明地是，第一加砂过流孔305和第二加砂过流孔505配合以形成的加砂过流孔500。则加砂过流孔500的过流面积受到第一加砂过流孔305的过流面积、第二加砂过流孔505的过流面积的影响，同时还受到联作工具3和加砂压裂工具5的相对移动距离的影响。由此，为了满足实际的不同需求，可对上述结构做出不同的设计。

为了提高作业效率，在水力射孔工具2的周向上设置有多个喷嘴202。通过这种设置，在下入一趟管柱的过程中，可进行多方位多孔数射孔，从而降低孔眼磨阻和井口作业压裂，降低作业风险，提高工作效率。同理地，在联作工具3的周向上设置有多个第一加砂过流孔305，并在加砂压裂工具5的周向上设置多个第二加砂过流孔505以与第一加砂过流孔305配合。从而，通过这种设置一次可在地层中形成多条裂缝，增加储层泄流面积，增大有效压裂体积，提高了压裂效果。

联作装置100还包括设置在水力射孔工具2的上端的油管1，并且油管1与第一内腔301连通，以向第一内腔301内输送液体。油管1可通过螺纹方式与水力射孔工具2连接。例如，油管1可旋拧在水力射孔工具2的第一内腔201的内壁上。同理地，联作工具3的上端也可以通过螺纹旋拧在水力射孔工具2的第一内腔201的内壁上。

联作装置100还包括用于防止联作装置100的内腔中的压力泄露的密封件。例如，设置在联作工具2和限位套501之间的第一密封件302、设置在联作工具2和滑套503之间的第三密封件306、307，以及设置在限位套501和滑套503之间的第二密封件504。并且，第一密封件302、第三密封件306、307和第二密封件504均可为O型密封圈。

下面根据图1、2详细描述使用联作装置100进行射孔和加砂压裂的方法。

首先，将联作装置100与管柱连接。并操作管柱，将联作装置100下放到需要加砂压裂的位置处。

然后，上提管柱，使油管1带动水力射孔工具2和联作工具3运动，此时，摩擦扶正器502通过与套管4摩擦接触，而限定加砂压裂工具5移动。从而，联作工具3相对于加砂压裂工具5上移，而使得第一加砂过流孔305和第二加砂过流孔505错位，如图1所示。

接着，向联作装置100的内腔中泵送液体，高压液体通过油管1依次进入第一内腔201、第二内腔301内，并推动球310配合在球阀311上，从而在联作装置100的内腔中形成憋压。接着，高压液体通过喷嘴202向外喷射以进行射孔。

再次，操纵管柱，联作工具3相对于加砂压裂工具5运动，以使得第一加砂过流孔305和第二加砂过流孔505连通形成加砂过流孔500，如图2所示。向联作装置100的内腔中泵送加砂压裂液。由于加砂过流孔500的过流面积大于喷嘴202的过流面积，则加砂压裂液通过加砂过流孔500流出以对射孔缝隙进行压裂。

本申请中，方位用语“上”、“下”均以联作装置100的下入方向为参照。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于射孔及加砂压裂的联作装置，其特征在于，包括：

具有第一内腔的水力射孔工具，所述水力射孔工具的壁上设置有能与所述第一内腔连通的喷嘴，

设置在所述水力射孔工具的下端的具有第二内腔的联作工具，所述联作工具的壁上设置有能与所述第二内腔连通的第一加砂过流孔，以及

套接在所述联作工具的外壁上的加砂压裂工具，在所述加砂压裂工具的壁上设置有能与所述第一加砂过流孔配合形成加砂过流孔的第二加砂过流孔，

其中，操作管柱以移动所述联作工具，使所述联作工具能相对于所述加砂压裂工具轴向移动以使得第一加砂过流孔和所述第二加砂过流孔选择性连通，或使所述联作工具能相对于所述加砂压裂工具轴向移动以使得第一加砂过流孔和所述第二加砂过流孔错位不连通。

2.根据权利要求1所述的联作装置，其特征在于，在所述加砂压裂工具和所述联作工具之间设置用于限定所述联作工具的轴向位置的限位组件。

3.根据权利要求2所述的联作装置，其特征在于，所述限位组件包括限位槽和与所述限位槽匹配的限位块，所述限位槽设置在所述加砂压裂工具或所述联作工具的一个上，而所述限位块设置在所述加砂压裂工具或所述联作工具的另一个上。

4.根据权利要求3所述的联作装置，其特征在于，所述加砂压裂工具包括限位套和设置在所述限位套的下端的滑套，在所述限位套的内壁上设置凹槽，所述凹槽与所述滑套的上端面形成限位槽，所述第二加砂过流孔设置在所述滑套上。

5.根据权利要求4所述的联作装置，其特征在于，在所述滑套的外壁上设置摩擦扶正器。

6.根据权利要求1所述的联作装置，其特征在于，在所述联作工具的下端设置用于封堵所述第二内腔的封堵工具。

7.根据权利要求6所述的联作装置，其特征在于，所述封堵工具包括与所述联作工具固定连接的球阀和与所述球阀配合的球。

8.根据权利要求7所述的联作装置，其特征在于，在所述联作工具的内腔中设置有过流挡板，所述过流挡板位于所述球的上端。

9.根据权利要求1所述的联作装置，其特征在于，所述加砂过流孔的过流面积与所述喷嘴的过流面积的比为10-100。

10.根据权利要求9所述的联作装置，其特征在于，在所述水力射孔工具的周向上设置有多个所述喷嘴，

和/或在所述联作工具的周向上设置有多个所述第一加砂过流孔，并且在所述加砂压裂工具的周向上设置多个与所述第一加砂过流孔配合的所述第二加砂过流孔。