CN110552676B - 一种滑套式多层压裂喷砂器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油开采设备技术领域，且公开了一种滑套式多层压裂喷砂器，包括上连接管、下连接管、滑套、喷孔和投球，所述滑套和上连接管活动连接，所述滑套对喷孔进行封堵，所述滑套通过剪力销钉与上连接管固定连接。该滑套式多层压裂喷砂器，球座跟随着压裂层逐级提高，减少了球座的直径对水压的影响，进而保证水压降低较小，保证射流的压力足够大，进一步地，由于水压一直保持在较高的水平下，速度较高，较高的速度下，速度分布也相对均匀，喷头磨损较均匀，提高喷头的使用寿命，更进一步地，由于水压的压力降较小，地面泵站提高的压力也可以保持在较低水平下，低水平的水压对喷射器的磨损较小，更进一步提高使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采设备技术领域，具体为一种滑套式多层压裂喷砂器。
背景技术
在油气开采时使用压裂技术可以改善油在地下的流动环境，增加油井产量，成为人们首选常用技术，滑套式压裂喷砂器常用于封隔器分层压裂技术，请参阅图1，通过投球憋压方法打开滑套，使喷砂孔开启，高射流使油层岩石产生裂缝，可以不动管柱、不压井、不放喷一次施工分压多层，对多层进行逐层压裂和求产。
请参阅图1，喷砂器使用时通过投球憋压方法打开滑套，使喷砂孔开启，高射流使油层岩石产生裂缝。为了使投球投入目标层，投球的直径和对应的密封球座的之间从上到下逐层减少，使得管内的流通直径逐层减少，最下端由于流通直径过小，无法实现大排量喷射，
进一步地，在含砂量不变的情况下，冲击速度越高，整体速度分布越均匀，因此，速度较低会使得速度分布的均匀性降低，喷头不同位置的磨损程度的差异性也放大，降低了末端喷头的使用寿命。
更进一步地，为了满足最下层射流压力足以满足工作需求，地面的泵站需要提供更高的压力，喷射器上层承受的负荷较大，磨损加剧，同样造成寿命降低。
发明内容
针对上述背景技术的不足，本发明提供了一种滑套式多层压裂喷砂器的技术方案，主要适用于石油开采，特点为水压降低少，速度分布均衡。
本发明提供如下技术方案：一种滑套式多层压裂喷砂器，包括上连接管、下连接管、滑套、喷孔和投球，所述滑套和上连接管活动连接，所述滑套对喷孔进行封堵，所述滑套通过剪力销钉与上连接管固定连接，所述下连接管和滑套固定连接，所述下连接管和上连接管内设有多组叠合在一起的球座，多个所述球座通过驱动件固定连接并可在一定条件下相互脱离，两个所述球座之间还设有致断螺栓提供球座运动的势能，所述球座通过固定件在上连接管和下连接管的内壁上滑动，所述下连接管(2)粗段的内壁设有与固定件适配的限位槽。
优选的，所述下连接管沿轴线的竖截面为“凸”字形，所述下连接管的细段的内径与球座的外径相同，所述固定件的末端安装有滚珠，所述上连接管和下连接管的内壁设有与固定件对应的滑槽。
优选的，所述球座内壁的上端设有驱动囊，所述球座上端的外周设有膨胀囊，所述驱动囊和膨胀囊连通。
优选的，所述球座的下端可以卡在另一个球座的上端，所述固定件安装在球座的下端，且当所述球座的下端卡在另一个球座的上端时，所述固定件收在球座的内部。
优选的，上级的所述驱动件与下级的驱动件的安装位置相互错开。
本发明具备以下有益效果：
1、该滑套式多层压裂喷砂器，球座跟随着压裂层逐级提高，减少了球座的直径对水压的影响，进而保证水压降低较小，保证射流的压力足够大。
2、该滑套式多层压裂喷砂器，由于水压一直保持在较高的水平下，速度较高，较高的速度下，速度分布也相对均匀，喷头磨损较均匀，提高喷头的使用寿命。
3、该滑套式多层压裂喷砂器，由于水压的压力降较小，地面泵站提高的压力也可以保持在较低水平下，低水平的水压对喷射器的磨损较小，更进一步提高使用寿命。
附图说明
图1为现有的喷砂器的结构示意图；
图2为本发明结构示意图；
图3为本发明中球座的示意图；
图4为本发明中沿着固定件的球座竖截面示意图；
图5为本发明沿着驱动件的竖截面示意图；
图6为本发明沿着致断螺栓的竖截面示意图。
图中：1、上连接管；2、下连接管；3、滑套；4、喷孔；5、投球；6、球座；7、固定件；8、致断螺栓；9、驱动件；10、限位槽；11、驱动囊；12、膨胀囊。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图2-6，一种滑套式多层压裂喷砂器，包括上连接管1、下连接管2、滑套3、喷孔4和投球5，滑套3和上连接管1活动连接，滑套3对喷孔4进行封堵，滑套3通过剪力销钉与上连接管1固定连接，下连接管2和滑套3固定连接，下连接管2和上连接管1内设有多组叠合在一起的球座6，其数目与分层级数一致，多个球座6通过驱动件9固定连接并可在一定条件下相互脱离，两个球座6之间还设有致断螺栓8，当驱动件9断开后在致断螺栓8的作用下使球座6向上运动，球座6通过固定件7在上连接管1和下连接管2的内壁上滑动，下连接管(2)粗段的内壁设有与固定件7适配的限位槽10，当固定件7插入限位槽10内时，球座6和下连接管2之间实现密封。
其中，下连接管2沿轴线的竖截面为“凸”字形，下连接管2的细段的内径与球座6的外径相同，保证球座6可在下连接管2的内侧壁上滑动，固定件7的末端安装有滚珠，上连接管1和下连接管2的内壁设有与固定件7对应的滑槽，滑槽保证球座6移动的平稳。
其中，球座6内壁的上端设有驱动囊11，球座6上端的外周设有膨胀囊12，驱动囊11和膨胀囊12连通，驱动囊11和膨胀囊12内充满液体，投球5和水压的作用下，压缩驱动囊11使膨胀囊12膨胀，膨胀囊12膨胀一方面可以与球座6的颈线贴合，实现对下级管道的密封，另一方面，继续加压可以增加对上级球座6的力，使驱动件9断裂。
其中，球座6的下端可以卡在另一个球座6的上端，固定件7安装在球座6的下端，当球座6的下端卡在另一个球座6的上端时，固定件7收在球座6的内部，当固定件7从球座6内伸出时刚好顶在下连接管2的细段，在从下连接管2的细段依次滑过滑套3、上连接管1以及上一级下连接管2的粗段。
其中，上级的驱动件9与下级的驱动件9的安装位置相互错开，确保扩大驱动件9的安装空间，保证驱动件9释放的势能，确保球座6有足够动能滑动上级的限位槽10内。
本发明的工作原理：
使用时从下向上逐级进行压裂操作，操作时，先投入与层级对应大小的投球5封堵下级管道，增大注入压力，在压力的作用下，剪切销钉断开，下连接管2带动滑套3滑动，将喷孔4打开，对该层对应的石油层进行压裂处理，处理结束后，加大水压，又有喷头的泄压能力有限，球座6处水压较大，压缩驱动囊11，使膨胀囊12继续涨大，驱动件9两端拉力增大，使驱动件9受力断裂，在致断螺栓8的作用下，球座6向上运动，直至球座6卡住上一级的限位槽10，投入对应的投球5，继续上述操作，直至每一层油层都完成压裂处理。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种滑套式多层压裂喷砂器，包括上连接管（1）、下连接管（2）、滑套（3）、喷孔（4）和投球（5），所述滑套（3）和上连接管（1）活动连接，所述滑套（3）对喷孔（4）进行封堵，所述滑套（3）通过剪力销钉与上连接管（1）固定连接，其特征在于：所述下连接管（2）和滑套（3）固定连接，所述下连接管（2）和上连接管（1）内设有多组叠合在一起的球座（6），多个所述球座（6）通过驱动件（9）固定连接并可相互脱离，两个所述球座（6）之间还设有致断螺栓（8）提供球座（6）运动的势能，所述球座（6）通过固定件（7）在上连接管（1）和下连接管（2）的内壁上滑动，所述下连接管（2）粗段的内壁设有与固定件（7）适配的限位槽（10）；其中球座（6）内壁的上端设有驱动囊（11），球座（6）上端的外周设有膨胀囊（12），驱动囊（11）和膨胀囊（12）连通，驱动囊（11）和膨胀囊（12）内充满液体，投球（5）和水压的作用下，压缩驱动囊（11）使膨胀囊（12）膨胀，膨胀囊（12）膨胀一方面与球座（6）的颈线贴合，实现对下级管道的密封，另一方面，继续加压增加对上级球座（6）的力，使驱动件（9）断裂。
2.根据权利要求1所述的一种滑套式多层压裂喷砂器，其特征在于：所述下连接管（2）沿轴线的竖截面为“凸”字形，所述下连接管（2）的细段的内径与球座（6）的外径相同，所述固定件（7）的末端安装有滚珠，所述上连接管（1）和下连接管（2）的内壁设有与固定件（7）对应的滑槽。
3.根据权利要求1所述的一种滑套式多层压裂喷砂器，其特征在于：所述球座（6）的下端卡在另一个球座（6）的上端，所述固定件（7）安装在球座（6）的下端，且当所述球座（6）的下端卡在另一个球座（6）的上端时，所述固定件（7）收在球座（6）的内部。
4.根据权利要求1所述的一种滑套式多层压裂喷砂器，其特征在于：上级的所述驱动件（9）与下级的驱动件（9）的安装位置相互错开。
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