CN106761596A - 一种套管保护喷砂器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种套管保护喷砂器，其包括：筒体，具有沿其轴向贯通的内腔，筒体的侧壁上贯穿有通孔；喷嘴，穿设连接在通孔内，喷嘴由易磨损材料制成；内滑套，能轴向滑动地穿设于内腔中，并能通过轴向滑动封堵或打开喷嘴。本发明的套管保护喷砂器，采用不耐磨喷嘴，在封隔器等井下工具需要坐封时，喷嘴能产生节流压差，使工具坐封，在坐封后，喷嘴能被含砂压裂液冲蚀磨损，降低压裂液流速，防止套管被高速含砂压裂液冲蚀损坏，起到保护套管的作用。

Description

一种套管保护喷砂器

技术领域

本发明涉及油田压裂技术领域，尤其是一种套管保护喷砂器。

背景技术

为提高油气井产量，最常用的方式是对地层进行压裂改造，去除近井地带地层污染，重造渗油通道，提高油气层的渗透能力，使不同特性油层都得到最佳的压裂改造效果。压裂改造需要根据不同油层特性实施有针对性的压裂改造工艺。

喷砂器是分层压裂实施的重要工具，起着辅助扩张式封隔器坐封，控制换层的作用，是分层压裂工艺成功实施的基础。为了保证扩张式封隔器在压裂过程中坐封，要求喷砂器具有节流能力，喷砂器的喷嘴需要很好的耐磨性能。但同时存在的问题是，压裂液经过喷砂器的喷嘴节流，流速加快，高速压裂液长时间冲蚀套管，易造成套管损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种套管保护喷砂器，以保护套管，使套管免于高速压裂液冲蚀造成的损坏。

为达到上述目的，本发明提出一种套管保护喷砂器，其包括：筒体，具有沿其轴向贯通的内腔，所述筒体的侧壁上贯穿有通孔；喷嘴，穿设连接在所述通孔内，所述喷嘴由易磨损材料制成；内滑套，能轴向滑动地穿设于所述内腔中，并能通过轴向滑动封堵或打开所述喷嘴。

如上所述的套管保护喷砂器，其中，所述内滑套通过剪切销钉与所述筒体的侧壁连接，且所述内滑套封堵所述喷嘴，所述内滑套具有供钢球坐封的球座结构，通过向所述筒体内投球并打压驱动所述内滑套剪断所述剪切销钉并朝下滑动，所述内滑套通过朝下滑动打开所述喷嘴。

如上所述的套管保护喷砂器，其中，所述球座结构具有能与所述钢球密封接合的锥形内壁面，所述锥形内壁面的内径由上至下渐缩。

如上所述的套管保护喷砂器，其中，所述筒体包括上接头和连接在所述上接头下方的下接头，所述通孔开设在所述上接头的侧壁上，所述下接头的内侧壁上凸设有能对所述内滑套限位的环形凸台，在所述内滑套滑动至顶抵所述环形凸台的状态下，所述内滑套位于所述喷嘴下方。

如上所述的套管保护喷砂器，其中，所述套管保护喷砂器还包括保护环，所述保护环穿设连接在所述通孔内，且套接在所述喷嘴外，所述保护环由耐磨材料制成。

如上所述的套管保护喷砂器，其中，所述保护环由硬质合金材料或陶瓷材料制成。

如上所述的套管保护喷砂器，其中，所述通孔为多个，且沿所述筒体的周向间隔排列，每个所述通孔内安装一个所述喷嘴。

如上所述的套管保护喷砂器，其中，所述喷嘴由铝合金材料、钛合金材料、铜合金材料或45号钢制成。

如上所述的套管保护喷砂器，其中，所述喷嘴呈柱状，所述喷嘴具有沿其轴向贯通的喷口。

如上所述的套管保护喷砂器，其中，所述喷嘴沿所述筒体的径向设置。

本发明的套管保护喷砂器的特点和优点是：

1、本发明的套管保护喷砂器，与传统喷砂器采用耐磨喷嘴相反，采用不耐磨喷嘴，在封隔器等井下工具需要坐封时，喷嘴能产生节流压差，使工具坐封，在坐封后，喷嘴能被含砂压裂液冲蚀磨损，降低压裂液流速，防止套管被高速含砂压裂液冲蚀损坏，起到保护套管的作用；

2、本发明的套管保护喷砂器，通过设置保护环，能防止上接头被高速含砂压裂液冲蚀破坏，对上接头起到保护作用；

3、本发明的套管保护喷砂器，结构简单，操作方便，能满足选择性压裂的需要。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明的套管保护喷砂器的示意图；

图2是本发明的套管保护喷砂器在坐封钢球状态的示意图；

图3是本发明的套管保护喷砂器在喷嘴打开后的示意图；

图4是本发明的套管保护喷砂器在喷嘴磨损后的示意图；

图5是本发明中上接头的示意图。

主要元件标号说明：

1 上接头

11 通孔

2 下接头

3 喷嘴

4 内滑套

41 球座结构

5 剪切销钉

6 保护环

7 钢球

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明提供一种套管保护喷砂器，用于使压裂液喷向井壁，套管保护喷砂器包括筒体、喷嘴3和内滑套4，筒体具有沿轴向贯通的内腔，筒体的侧壁上贯穿有通孔11；喷嘴3穿设连接在通孔11内，作为压裂液流向地层的液体通道，用以喷出压裂液，喷嘴3由易磨损材料制成；内滑套4能轴向滑动地穿设于内腔中，并能通过轴向滑动封堵或打开喷嘴3。

如图1、图4所示，压裂前，内滑套4封堵喷嘴3，压裂时，内滑套4通过滑动解除对喷嘴3的封堵，使喷嘴3与筒体的内腔连通，压裂液从筒体的内腔中经由喷嘴3喷出并喷向套管，压裂起初，压裂液内无加砂，喷嘴3起到节流作用，满足其它工具(例如水力锚、封隔器)坐封条件，同时由于压裂液中不含砂，对套管损坏很小；随着泵入井下含沙量的提高，压裂液中含沙量提高，由易磨损材料制成的喷嘴3在短时间内即可被高速砂液冲蚀磨损，喷嘴3内径变大，压裂液经过喷嘴3的流速变小，使套管免于受到高速含砂压裂液的冲蚀损坏，起到保护套管的作用，同时，由于喷嘴3对压裂液的阻力减小，随着喷嘴3的冲蚀，可以逐步提高压裂液的含砂比，满足大砂量、大液量的压裂需要。

本实施例中，喷嘴3由易磨损的铝合金材料、钛合金材料、铜合金材料或45号钢制成，但本发明并不以此为限，喷嘴3还可以采用其它现有的易磨损材料制成。

进一步，通孔11为多个，且沿筒体的周向间隔排列，每个通孔11内安装一个喷嘴3，以提高压裂效率。

进一步，喷嘴3呈柱状，喷嘴3具有沿其轴向贯通的喷口，用以喷出压裂液。

进一步，喷嘴3沿筒体的径向设置。

如图2、图3所示，在一个优选的实施例中，内滑套4通过剪切销钉5与筒体的侧壁能分离地相连接，且内滑套4封堵喷嘴3，内滑套4具有供钢球7坐封的球座结构41，通过向筒体内投球并打压驱动内滑套4剪断剪切销钉5并朝下滑动，内滑套4通过朝下滑动打开喷嘴3，使喷嘴3与内腔连通。

进一步，球座结构41具有能与钢球7密封接合的锥形内壁面，锥形内壁面的内径由上至下渐缩，以便于坐封钢球7。

进一步，内滑套4与筒体之间通过密封圈密封，以防止打压时从内滑套4与筒体之间泄压。

进一步，筒体的内侧壁上凸设有环形凸台21，以对向下滑动的内滑套4限位。

如图1、图5所示，在一个具体实施例中，筒体包括上接头1和连接在上接头1下方的下接头2，上接头1与下接头2例如通过螺纹连接，通孔11开设在上接头1的侧壁上，下接头2的内侧壁上凸设有能对内滑套4限位的环形凸台21，在内滑套4滑动至顶抵环形凸台21的状态下，内滑套4位于喷嘴3下方。其中，上接头1的上端和下接头2的下端均配有管螺纹，以便于与油田其它工具和油套管连接。

在如图1所示的实施例中，套管保护喷砂器还包括保护环6，保护环6穿设连接在通孔11内，且套接在喷嘴3外，保护环6由耐磨材料制成。通过设置保护环6，可以在喷嘴3被完全冲蚀磨损后，对上接头1起到保护作用，防止高压射流压裂液对上接头1无限制的冲蚀破坏。

具体是，保护环6的内壁上设有内螺纹，喷嘴3的外壁上设有外螺纹，保护环6与喷嘴3采用螺纹连接；通孔11的孔壁上设有内螺纹，保护环6的外壁上设有外螺纹，保护环6与通孔11采用螺纹连接。

进一步，保护环6由耐磨的硬质合金材料或陶瓷材料制成，但本发明并不以此为限，保护环6还可以采用其它现有的耐磨材料制成。

以下结合压裂过程，说明本发明的套管保护喷砂器的工作原理：

压裂施工时，将套管保护喷砂器与其它工具及油管连接在一起，下入井内；

井口投一钢球，管内加压，剪切销钉5被剪断，内滑套4朝下滑动，坐在下接头2的环形凸台21上，此时，喷嘴3被打开，实现油管内外连通；

压裂起初，无加砂，不会对喷嘴3造成磨损，喷嘴3起到节流作用，能满足其它工具(例如水力锚、封隔器)的坐封条件；随着泵入井下含砂量的提高，材质较软的易磨损的喷嘴3被管内的高速砂液短时间内冲蚀掉，喷嘴3直径变大，对砂液的阻力减小，利于大砂量压裂的需要，由于喷嘴3外层加一保护环6，可以保护上接头1，防止高压射流对上接头1无限制的冲蚀破坏。

本发明的套管保护喷砂器，与传统喷砂器采用耐磨喷嘴相反，采用不耐磨材料制成的喷嘴，在封隔器需要坐封时，能通过喷嘴产生节流压差，在封隔器坐封后，喷嘴被含砂压裂液冲蚀磨损，降低压裂液流速，起到保护套管的作用。本发明的套管保护喷砂器尤其适合与坐封后不依赖于节流压差而保持坐封状态的闭式扩张式自解封封隔器配套使用，能满足老井选择性压裂的需要。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。

Claims (10)

1.一种套管保护喷砂器，其特征在于，所述套管保护喷砂器包括：

筒体，具有沿其轴向贯通的内腔，所述筒体的侧壁上贯穿有通孔；

喷嘴，穿设连接在所述通孔内，所述喷嘴由易磨损材料制成；

内滑套，能轴向滑动地穿设于所述内腔中，并能通过轴向滑动封堵或打开所述喷嘴。

2.如权利要求1所述的套管保护喷砂器，其特征在于，所述内滑套通过剪切销钉与所述筒体的侧壁连接，且所述内滑套封堵所述喷嘴，所述内滑套具有供钢球坐封的球座结构，通过向所述筒体内投球并打压驱动所述内滑套剪断所述剪切销钉并朝下滑动，所述内滑套通过朝下滑动打开所述喷嘴。

3.如权利要求2所述的套管保护喷砂器，其特征在于，所述球座结构具有能与所述钢球密封接合的锥形内壁面，所述锥形内壁面的内径由上至下渐缩。

4.如权利要求2所述的套管保护喷砂器，其特征在于，所述筒体包括上接头和连接在所述上接头下方的下接头，所述通孔开设在所述上接头的侧壁上，所述下接头的内侧壁上凸设有能对所述内滑套限位的环形凸台，在所述内滑套滑动至顶抵所述环形凸台的状态下，所述内滑套位于所述喷嘴下方。

5.如权利要求1所述的套管保护喷砂器，其特征在于，所述套管保护喷砂器还包括保护环，所述保护环穿设连接在所述通孔内，且套接在所述喷嘴外，所述保护环由耐磨材料制成。

6.如权利要求5所述的套管保护喷砂器，其特征在于，所述保护环由硬质合金材料或陶瓷材料制成。

7.如权利要求1至6任一项所述的套管保护喷砂器，其特征在于，所述通孔为多个，且沿所述筒体的周向间隔排列，每个所述通孔内安装一个所述喷嘴。

8.如权利要求1至6任一项所述的套管保护喷砂器，其特征在于，所述喷嘴由铝合金材料、钛合金材料、铜合金材料或45号钢制成。

9.如权利要求1至6任一项所述的套管保护喷砂器，其特征在于，所述喷嘴呈柱状，所述喷嘴具有沿其轴向贯通的喷口。

10.如权利要求1至6任一项所述的套管保护喷砂器，其特征在于，所述喷嘴沿所述筒体的径向设置。