CN109798097B - 一种无限次使用压裂喷砂器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种压裂作业领域可以无限次使用的压裂喷砂器。它满足压裂作业中多级压裂喷砂工艺的需要。其技术方案是：上筒体上端和上部压裂管柱丝扣连接，下筒体下端和下部压裂管柱丝扣连接，下筒体内腔设置一轴向循环偏心孔；三个喷嘴分别镶嵌固定在上筒体上部三个通孔内，滑销固定在上筒体中部的销孔内；弹簧安装在下筒体上部台阶轴上；配流筒安装在上筒体内腔，配流筒下部台阶轴压缩弹簧，配流筒内腔下部设置一轴向配流偏心孔，滑销一端置入在配流筒外圆中部的滑槽轨道内，滑销可在滑槽轨道内滑动；上筒体下端和下筒体中部丝扣连接。本发明通过地面压裂泵进行控制，可实现压裂作业中无限次控制压裂液管外喷砂压裂和管内循环两种状态的切换。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油天然气、页岩气等压裂作业领域可以无限次使用的压裂喷砂器。
背景技术
在石油天然气开发开采领域，尤其是页岩气行业，压裂作业是一项具有广泛应用前景的油气井增产措施，也是目前天然气开采的主要形式，其作业机理是将掺有化学物质的压裂液泵入油气藏产层，使地层形成裂缝。压裂液中混入砂砾等颗粒可在地层裂缝作为支撑防止裂隙闭合，压裂作业主要应用于堵塞范围较深或者低渗透区的油气井，特别是现目前大力推广的页岩气井。
喷砂器是压裂作业中广泛使用的关键工具。压裂施工时喷砂器与封隔器配套使用，使压裂液通过喷砂器喷向井壁，逐级分层压裂。现有的喷砂器多为滑套打开方式，伴随投球和剪钉剪断等动作，操作方法相对较复杂，且难以做到无限次使用。
基于上述技术背景，本发明特提供一种无限次使用压裂喷砂器，满足石油天然气压裂作业中喷砂工艺的需求。
发明内容
本发明的目的是：为满足压裂作业中喷砂工艺的需要，特提供一种无限次使用压裂喷砂器。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种无限次使用压裂喷砂器，是由上筒体、喷嘴、滑销、配流筒、弹簧和下筒体构成。其结构特征是：上筒体上端和上部压裂管柱丝扣连接，下筒体下端和下部压裂管柱丝扣连接；上筒体上部周向均匀设置三个通孔，上筒体中部设置一个销孔，三个喷嘴分别镶嵌固定在上筒体上部三个通孔内，滑销固定在上筒体中部的销孔内；下筒体上部设置为台阶轴，下筒体中部设置为公螺纹，下筒体下端设置为母螺纹，下筒体内腔设置一轴向循环偏心孔；弹簧安装在下筒体上部台阶轴上；配流筒内腔上部设置一沉孔，配流筒内腔下部设置一轴向配流偏心孔，配流筒上部周向均匀设置三个压裂孔连通配流筒内外空间，配流筒外圆中部设置一圈滑槽轨道，滑槽轨道设置为上下交错的锯齿形结构，配流筒外圆下部设置为台阶轴；配流筒安装在上筒体内腔里，配流筒外圆上部与上筒体内腔之间设置有密封，配流筒下部台阶轴压缩弹簧，滑销一端置入在配流筒外圆中部的滑槽轨道内，滑销可在滑槽轨道内滑动；上筒体下端和下筒体中部丝扣连接。
所述配流筒上端面接近上筒体内腔台阶面时，配流筒上部的三个压裂孔处于与三个喷嘴轴向、周向均错位的状态，且配流筒的配流偏心孔处于与下筒体的循环偏心孔轴向对正的状态；所述配流筒下端面与下筒体上部台阶轴端面贴合时，配流筒上部的三个压裂孔处于与三个喷嘴轴向、周向均对正的状态，且配流筒的配流偏心孔处于与下筒体的循环偏心孔轴向错位的状态。
本发明的有益效果是：（1）本发明可实现压裂作业中无限次控制压裂液管外喷砂压裂和管内循环两种状态的切换；（2）本发明利用压裂液控制，操作简单；（3）本发明是纯机械结构，安全可靠，适应井下复杂环境。
附图说明
图1是本发明一种无限次使用压裂喷砂器管内循环状态（原始状态）的结构示意图；
图2是本发明一种无限次使用压裂喷砂器管外压裂状态（工作状态）的结构示意图；
图3是图1中B-B截面的剖视图；
图4是图2中A-A截面的剖视图；
图5是配流筒外圆滑槽轨道圆周展开的示意图；
图中：1—上筒体、2—喷嘴、3—滑销、4—配流筒、5—弹簧、6—下筒体、41—滑槽轨道、42—配流偏心孔、43—压裂孔、61—循环偏心孔。
具体实施方式
如图1、图2、图3和图4所示， 本发明一种无限次使用压裂喷砂器，是由上筒体1、喷嘴2、滑销3、配流筒4、弹簧5和下筒体6构成；其结构特征是：上筒体1上端和上部压裂管柱丝扣连接，下筒体6下端和下部压裂管柱丝扣连接；上筒体1上部周向均匀设置三个通孔，上筒体1中部设置一个销孔，三个喷嘴2分别镶嵌固定在上筒体1上部三个通孔内，滑销3固定在上筒体1中部的销孔内；下筒体6上部设置为台阶轴，下筒体6中部设置为公螺纹，下筒体6下端设置为母螺纹，下筒体6内腔设置一轴向循环偏心孔61；弹簧5安装在下筒体6上部台阶轴上；配流筒4内腔上部设置一沉孔，配流筒4内腔下部设置一轴向配流偏心孔42，配流筒4上部周向均匀设置三个压裂孔43连通配流筒4内外空间，配流筒4外圆下部设置为台阶轴；配流筒4外圆中部设置一圈滑槽轨道41，滑槽轨道41设置为上下交错的锯齿形结构，如图5所示；配流筒4安装在上筒体1内腔里，配流筒4外圆上部与上筒体1内腔之间设置有密封，配流筒4下部台阶轴压缩弹簧5，滑销3一端置入在配流筒4外圆中部的滑槽轨道41内，滑销3可在滑槽轨道41内滑动；上筒体1下端和下筒体6中部丝扣连接。当配流筒4上端面接近上筒体1内腔台阶面时，配流筒4上部的三个压裂孔43处于与三个喷嘴2轴向、周向均错位的状态，且配流筒4的配流偏心孔42处于与下筒体6的循环偏心孔61轴向对正的状态；当配流筒4下端面与下筒体6上部台阶轴端面贴合时，配流筒4上部的三个压裂孔43处于与三个喷嘴2轴向、周向均对正的状态，且配流筒4的配流偏心孔42处于与下筒体6的循环偏心孔61轴向错位的状态。
将本发明按照上述说明装配好之后，接入压裂管柱中，随压裂管柱送至指定压裂层位，在压裂施工过程中，本发明通过地面压裂泵进行控制；在开启压裂泵之前，本发明配流筒4上端面紧贴上筒体1内腔台阶面，弹簧5处于轻微压缩状态，此时配流筒4上部的三个压裂孔43处于与三个喷嘴2轴向、周向均错位的状态，即三个喷嘴2均处于关闭状态，且配流筒4的配流偏心孔42处于与下筒体6的循环偏心孔61轴向对正的状态，压裂管柱内可进行小排量的钻井循环，如图1、图3所示；当地面开启压裂泵进行压裂时，压裂管柱内的高压大排量液体在配流筒4内腔上部的沉孔处会产生节流压差，此压差会推动配流筒4沿上筒体1内腔下行并压缩弹簧5，同时由于配流筒4外圆中部设置有特殊的滑槽轨道41，因此配流筒4在下行过程中会随滑槽轨道41绕滑销3同时旋转一定角度，进而使配流筒4上部的三个压裂孔43与三个喷嘴2实现重合，即打开喷嘴2，此时配流筒4下端面与下筒体6上部台阶轴端面贴合，配流筒4的配流偏心孔42与下筒体6的循环偏心孔61处于轴向错位的状态，即关闭了中心循环通道，可以进行全面压裂喷砂施工，如图2、图4所示。当某段层位压裂完成后，地面关闭压裂泵，节流压差消失，配流筒4在弹簧5弹力作用下又被顶起来，即配流筒4上行并再次旋转一定角度，恢复至初始位置，压裂管柱拖动至下一压裂层位即可进行再次压裂喷砂施工作业，可周而复始反复利用。
Claims (1)
1.一种无限次使用压裂喷砂器，是由上筒体(1)、喷嘴(2)、滑销(3)、配流筒(4)、弹簧(5)和下筒体(6)构成；其结构特征是：上筒体(1)上端和上部压裂管柱丝扣连接，下筒体(6)下端和下部压裂管柱丝扣连接；上筒体(1)上部周向均匀设置三个通孔，上筒体(1)中部设置一个销孔，三个喷嘴(2)分别镶嵌固定在上筒体(1)上部三个通孔内，滑销(3)固定在上筒体(1)中部的销孔内；下筒体(6)上部设置为台阶轴，下筒体(6)中部设置为公螺纹，下筒体(6)下端设置为母螺纹，下筒体(6)内腔设置一轴向循环偏心孔(61)；弹簧(5)安装在下筒体(6)上部台阶轴上；配流筒(4)内腔上部设置一沉孔，配流筒(4)内腔下部设置一轴向配流偏心孔(42)，配流筒(4)上部周向均匀设置三个压裂孔(43)连通配流筒(4)内外空间，配流筒(4)外圆中部设置一圈滑槽轨道(41)，滑槽轨道(41)设置为上下交错的锯齿形结构，配流筒(4)外圆下部设置为台阶轴；配流筒(4)安装在上筒体(1)内腔里，配流筒(4)外圆上部与上筒体(1)内腔之间设置有密封，配流筒(4)下部台阶轴压缩弹簧(5)，滑销(3)一端置入在配流筒(4)外圆中部的滑槽轨道(41)内，滑销(3)可在滑槽轨道(41)内滑动；上筒体(1)下端和下筒体(6)中部丝扣连接；所述配流筒(4)上端面接近上筒体(1)内腔台阶面时，配流筒(4)上部的三个压裂孔(43)处于与三个喷嘴(2)轴向、周向均错位的状态，且配流筒(4)的配流偏心孔(42)处于与下筒体(6)的循环偏心孔(61)轴向对正的状态；所述配流筒(4)下端面与下筒体(6)上部台阶轴端面贴合时，配流筒(4)上部的三个压裂孔(43)处于与三个喷嘴(2)轴向、周向均对正的状态，且配流筒(4)的配流偏心孔(42)处于与下筒体(6)的循环偏心孔(61)轴向错位的状态。
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