CN106894794A - 一种用于在地层中形成流道的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在地层中形成流道的装置，包括上端开放且下端封闭的管状外壳，在外壳上设置有贯穿内外的安装孔；设置在外壳体的内腔中的柔性管，柔性管的下端设置在安装孔处；其中，柔性管的下端的截面面积减小以使得在向外壳体内注入液体时柔性管能向地层中喷射液体并在压力推动下穿过安装孔向地层中延伸。该装置能大大降低了对地面泵送设备的要求，操作成本低。

Description

一种用于在地层中形成流道的装置
技术领域
本发明属于油气田开发技术领域，具体涉及为一种用于在地层中形成流道的装置。
背景技术
在石油开采技术中，主要采用旋转钻井的生产方式在地层中形成流道。例如，通过机械旋转装置将扭矩加在钻杆上，以驱动钻头旋转钻进。但是，在这种生产方式中，机械旋转装置受自身体积限制，只能安装在钻台上，不能放置到井下，钻头径向尺寸也很大。还可以通过螺杆马达内腔容积的周期变化将液压转化为扭矩，加载在钻杆上，以驱动钻头旋转钻进。但是由于螺杆马达的结构复杂，其径向尺寸较大。由此，上述两种钻井方式均无法满足在井下生成例如0.5-5厘米直径的小流道的需要。
在现有技术中，为了在地层中形成流道，尤其是小流道，常采用水力喷砂射孔技术。但是实际操作过程中，水力喷射开孔需要很高的水压力(压力不小于55MPa)从而，水力喷射开孔对地面设备要求较高，操作成本较大。
由此，需要提供一种在地层中形成流道的装置，以降低操作成本。
发明内容
针对上述的问题，本发明提出了一种用于在地层中生成流道的装置。利用该装置能有助于降低地面压力设备的压力等级，降低生产成本。同时，使用该装置可有效地控制流道的位置和发展方向，对地层的改造达到预期效果。
本发明提供了一种用于在地层中形成流道的装置，包括：
上端开放且下端封闭的管状外壳，在外壳上设置有贯穿内外的安装孔，
设置在外壳体的内腔中的柔性管，柔性管的下端设置在安装孔处，
其中，柔性管的下端的流通通道的截面面积减小以使得在向外壳体内注入液体时柔性管能向地层中喷射液体并在压力推动下穿过安装孔向地层中延伸。
在一个实施例中，外壳包括外壳体和密封式连接在外壳体的下端的端盖。
在一个实施例中，端盖构造为弧状，并且安装孔构造在端盖上。
在一个实施例中，在安装孔处密封式固定设置导向座，导向座具有供柔性管穿过的内孔。
在一个实施例中，所述流通通道构造为钻头，并且在初始状态下，钻头不突出端盖的外壁。
在一个实施例中，柔性管的外壁上构造有外螺纹以与导向座的内孔上的内螺纹相配合。
在一个实施例中，柔性管的外壁上的外螺纹的螺纹升角为10-50度。
在一个实施例中，在外壳上设置多个安装孔，各安装孔处设置有与安装孔对应的柔性管。
在一个实施例中，在外壳内设置用于限定柔性管的分隔片，分隔片上具有供柔性管穿过的开孔。
在一个实施例中，安装孔的轴线与外壳的轴线之间的夹角为10-70度。
本申请中，用语“上”、“下”以装置的实际工作方向为参照。
与现有技术相比，本发明包括以下优点。通过此装置生成流道时，压力液不仅从柔性管的下端向外喷出，以起到射流破岩、携带钻屑的作用，还能起到辅助润滑和冷却的作用。同时，柔性管还能钻入地层，以在地层中形成流道。另外，使用该装置形成流道时，在相对低的压力下便能完成，对地面泵送设备要求较低。而且，使用该装置形成流道时，能有效地控制流道位置和发展方向，增强了对流道的可控性。在操作过程中，耗费液体少，操作成本低。还有，本发明的装置的结构简单合理，具有很高的安全性和可靠性。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1显示了根据本发明的实施例的在地层中形成流道的装置的示意图；
图2显示了根据本发明的实施例的在地层中形成流道的装置的局部剖面图；
图3显示了根据本发明的导向座的示意图；
图4显示了根据本发明的分隔片的示意图；
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显示了根据本发明的实施例的在地层中形成流道的装置100。如图1所示，装置100包括外壳1和柔性管2。外壳1的上端开放，以用于接收压力液。而外壳1的下端封闭，以将压力液存储在外壳1的内腔中。同时，在外壳1上设置有安装孔11(由图2中可见)。在初始状态下，也就是泵送压力液之前，柔性管2设置在外壳1的内腔中，并且柔性管2的末端插入到安装孔11中。但是柔性管2的末端不能超越外壳1的侧壁的外周面。同时，柔性管2的下端的流通通道的截面面积减小。
在石油完井过程中，将此装置100安装在管柱上，然后被下放到主井眼后，从地面向外壳1中泵送液体。液体由上端进入到外壳1内，由于外壳1的内腔中的压力高于内腔外的压力，流体经过柔性管2的上端进入，并由柔性管2的另一端喷出。由于柔性管2的下端的流通通道的截面面积减小，达到了节流的目的，并在节流面处产生压力差以推动柔性管2穿过安装孔11延伸到地层中。最终，柔性管2伸入地层中，并在地层中形成流道。
由此，使用此装置100生成流道时，压力液不仅从柔性管2的下端的流通通道向外喷出，以起到射流破岩、携带钻屑的作用，还能起到辅助润滑和冷却的作用。同时，柔性管2还能钻入地层，以在地层中形成流道，并能有效地控制储藏层的孔洞的位置和发展方向，增强了对流道的可控性。在操作过程中，只需大约20-30MPa的压力液便能驱动柔性管2向地层延伸，大大降低了对地面泵送设备的要求，操作成本低。还有，本发明的装置100的结构简单合理，具有很高的安全性和可靠性。
为了方便安装，外壳1包括外壳体12和端盖13。其中，端盖13密封式固定设置在外壳体12的下端，以用于封堵外壳体12的下端。优选地，端盖13构造为弧状，并且安装孔11构造在端盖13上。这种设置的端盖13在下入过程中，能降低与主井眼之间的摩擦或剐蹭，有助于装置100被顺利地下入到预设位置。同时，通过这种设置，能更加保证在初始状态时柔性管2的下端不突出外壳1的外周壁之外，也就是在初始状态下，柔性管2的下端不能与岩土壁直接接触，从而保证装置100的顺利下入以及装置100的自身安全。需要说明地是，本申请中，不限定安装孔11的设置位置，也就是，安装孔11也可以设置在其它部位，例如，外壳体12的外壁上。
如图2所示，在安装孔11处设置导向座3。导向座3具有供柔性管2穿过的内孔31，如图3所示。也就是，在安装孔11和柔性管2之间设置导向座3。优选地，安装孔11可构造为螺纹孔。相应地，导向座3的外壁上设置有外螺纹，以与安装孔11螺纹配合。通过这种设置，简化了装置100的结构，有利于各部件之间的安装。同时，在安装孔11和导向座3之间设置密封件(图中未示出)，以保证两者之间的密封，提高装置100的运行安全性。进一步优选地，密封件可以为硅胶密封圈。
如图2所示，在柔性管2的下端设置有钻头4。钻头4上设置有供流体流过的钻头孔41，也就是，钻头孔41为流通通道。此处的钻头孔41的内径也小于柔性管2的内径，以形成节流压差，从而推动柔性管2向地层延伸。在初始状态下，钻头4不突出端盖13的外壁。同时，柔性管2的外壁上构造有外螺纹以与导向座3的内孔31上的内螺纹相配合。在柔性管2受推力向外延伸时，由于柔性管2与导向座3螺纹配合，柔性管2在向外运动的同时，周向旋转，从而带动钻头4旋转，以在地层中钻进延伸。优选地，为了保证柔性管2顺利向外延伸，柔性管2的外壁上的外螺纹的螺纹升角为10-50度，相对应地，导向座3的内孔31上的内螺纹升角为10-50度，并与柔性管2的外壁上的外螺纹相配合。例如，柔性管2的外壁上的外螺纹的螺纹升角为35度。通过这种设置，柔性管2不仅在压力推动下前进用于破岩，还能通过钻头4旋转切削地层，以高钻进效率在地层中钻出流道。
需要说明书地是，流通通道可以与柔性管2为一整体，即构造为设置在柔性管2的下端的缩口结构。流通通道还可以构造在钻头4上。由此，只要是在柔性管2的下端能使得流通通道变小而形成压力差以推动柔性管2运动的结构均应落入本发明的保护范围。
可在端盖13的周向上设置多个安装孔11。相对应地，在外壳1的内腔中设置多个柔性管2与安装孔11配合，并在各安装孔11与和其相对应的柔性管2之间设置导向座3。由此，在一趟完井管柱上可形成多个流道，从而增加了地层的开采效果。同时提高了生产效率，节约了生产成本。例如，可根据实际工程，在所述外壳1上设置4个安装孔11。
为了避免多个柔性管2在外壳1的内腔中互相影响，在外壳1的内腔中设置分隔片5，以用于限定柔性管2的位置。分隔片5构造为与外壳1的内腔壁连接的片状。并且，在分隔片5上设置多个开孔51，如图4所示。同时，开孔51的内径大于柔性管2的外径，以利于柔性管2顺利穿过。当然，开孔51还有助于壳体1的内腔中的液体的顺利流通。需要注意地是，分隔片5的形状不限于圆形，还可以构造为方形、椭圆形、多边形或者梅花形等。也就是，只要能限定柔性管2的位置的分隔片5均应落入本发明的保护范围。
优选地，柔性管2可为柔性钢管材质，以保证柔性管2容易地穿过地层的岩土层。同时，还为了保证柔性管2顺利地在地层中延伸，安装孔11的轴线与外壳1的轴线之间的夹角可为10-70度，例如50度。通过这种设置，在推力作用下，柔性管2很容易地进入到地层，以在地层中形成流道。
需要说明地是，可在装置100的两端可以设置螺纹结构(图中未示出)，用于在完井过程中，方便地与完井管柱连接。
另外，在应用此装置100生成储藏开采流道时，通过安装孔11的位置能有效地控制生产的流道位置，通过安装孔11倾斜方向和柔性管2的长度可有效控制生产的流道的发展方向，由此，增强了对地层开采流道的可控性。由于柔性管2在储藏地层中边射孔边延伸的同时边钻进，由此，采用此装置100在地层中生成的流道的效率高。该装置100尤其适用于生产小流道(例如流道直径为0.5-5厘米)，从而在地层中生成的流道针对性强，套管强度受损小，对套管强度影响很小，从而延长了油井寿命。并且在操作过程中，耗费液体少，操作成本低。此外，根据本发明的装置100的结构简单合理，具有很高的安全性和可靠性。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种用于在地层中形成流道的装置，其特征在于，包括：
上端开放且下端封闭的管状外壳，在所述外壳上设置有贯穿内外的安装孔，
设置在所述外壳体的内腔中的柔性管，所述柔性管的下端设置在所述安装孔处，
其中，所述柔性管的下端的流通通道的截面面积减小以使得在向所述外壳体内注入液体时所述柔性管能向地层中喷射液体并在压力推动下穿过所述安装孔向地层中延伸。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述外壳包括外壳体和密封式固定连接在所述外壳体的下端的端盖。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述端盖构造为弧状，并且所述安装孔构造在所述端盖上。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，在所述安装孔处密封式设置导向座，所述导向座具有供所述柔性管穿过的内孔。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，在所述柔性管的末端设置钻头，设置在所述钻头上的钻头孔为所述流通通道，并且在初始状态下，所述钻头不突出所述端盖的外壁。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述柔性管的外壁上构造有外螺纹以与所述导向座的内孔上的内螺纹相配合。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述柔性管的外壁上的外螺纹的螺纹升角为10-50度。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的装置，其特征在于，在所述外壳上设置多个安装孔，各所述安装孔处设置有与所述安装孔对应的所述柔性管。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，在所述外壳内设置用于限定所述柔性管的分隔片，所述分隔片上具有供所述柔性管穿过的开孔。
10.根据权利要求1到7中任一项所述的装置，其特征在于，所述安装孔的轴线与所述外壳的轴线之间的夹角为10-70度。
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