CN116084893A - 油气井下水力射孔与采液一体化联作装置及使用方法 - Google Patents

油气井下水力射孔与采液一体化联作装置及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及油气开采工程技术领域，特别涉及一种油气井下水力射孔与采液一体化联作装置及使用方法。其技术方案是：扶正器的下部连接喷砂射孔器，喷砂射孔器的喷射器主体的顶部设有上接头，外壁中部设有支撑管，外壁与支撑管之间形成夹壁腔，夹壁腔的上端与上接头设有的出液孔连通，在上接头的下部设有一组以上的隔环和胶筒，胶筒的下部设有一组以上的皮碗，皮碗的上部设有皮碗座；夹壁腔的下端设有进液孔，喷射器主体的下侧设有一个以上的喷嘴，且喷嘴位于进液孔的下方，喷嘴斜向安装在喷射器主体的外壁。有益效果是：本发明集水力喷砂射孔与水力射流采液的技术于一体，实现加砂仰角射孔和水力射流采液联作施工，从而提高试油和开采的时效。

Description

油气井下水力射孔与采液一体化联作装置及使用方法
技术领域
本发明涉及油气开采工程技术领域，特别涉及一种油气井下水力射孔与采液一体化联作装置及使用方法。
背景技术
目前，在石油开采中，油气井的射孔与采油、排液属于各自单独设计施工的两套工序，需要多次起下施工管柱，其存在施工工序多、耗时长、费用高，且施工用液对地层的浸泡时间长的不足；另外，现有技术中也有弹药射孔和水力泵射流采液联作的施工技术，但弹药射孔易对井下管柱及套管造成不同程度的损坏，且射孔孔深和孔径等参数低于水力射孔，弹药运储要求较高，对于需要深穿透、偏远油气井施工费用也高，且偏远地区用弹药射孔多有不便；即使用弹药射孔与有杆泵勉强配套，也需配套机杆泵等多项设备及器具、繁杂工序，其时效和经济性差。
另外，现有的水力喷砂射孔枪体尚不具备可靠的定点锚定和仰角射孔功能，也只能是在无锚定情况下射水平射孔，易导致射孔孔眼无规则扩大化，破坏了套管的本体结构；现有常用的猫爪式管柱锚定器在含砂射孔液中极易被砂卡而导致施工事故；同时，水平状的炮眼对于易于出砂并易堵塞炮眼的井也不利于及时排砂和携砂采油。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种油气井下水力射孔与采液一体化联作装置及使用方法，集水力喷砂射孔与水力射流采液的优势于一体，实现加砂仰角射孔和水力射流采液联作施工，从而提高试油和开采的时效。
本发明提到的一种油气井下水力射孔与采液一体化联作装置，其技术方案是：包括抗磨射流泵筒、封隔器、扶正器和射流泵芯，所述抗磨射流泵筒的下端通过油管连接封隔器，封隔器的下方设有扶正器，其中，所述扶正器的下部通过油管连接喷砂射孔器，油管的底部设有底部球阀；所述喷砂射孔器包括上接头、隔环、胶筒、皮碗座、皮碗、支撑管、喷射器主体、喷嘴、进液孔、出液孔，所述喷射器主体的顶部设有上接头，在喷射器主体的外壁中部设有支撑管，所述喷射器主体的外壁与支撑管之间形成夹壁腔，夹壁腔的上端与上接头设有的出液孔连通，在上接头的下部设有一组以上的隔环和一组以上的胶筒，所述胶筒的下部设有一组以上的皮碗，所述皮碗的上部设有皮碗座；所述夹壁腔的下端设有进液孔，所述喷射器主体的下侧设有一个以上的喷嘴，且喷嘴位于进液孔的下方，喷嘴斜向安装在喷射器主体的外壁。
优选的，上述进液孔的外侧安设保护板。
优选的，上述出液孔的外侧安设液流调节阀，所述液流调节阀的上侧通过销钉固定在上接头上。
优选的，上述支撑管的上部设有两组隔环和两组胶筒，所述胶筒的下部设有两组皮碗，每组皮碗的上部设有皮碗座，上侧的皮碗内设有顶环。
优选的，上述抗磨射流泵筒包括泵筒主体、桥式通道短节、泵筒下接头、滑套、动力液入泵通道、地层液吸入通道，所述泵筒主体的下端通过桥式通道短节连接泵筒下接头，所述桥式通道短节的两侧分别设有地层液吸入通道，在桥式通道短节的中部设有动力液入泵通道，在桥式通道短节的内腔安装滑套，通过滑套的移动来实现动力液入泵通道的开关。
优选的，上述抗磨射流泵筒内安装射流泵芯，所述射流泵芯包括泵芯上接头、泵芯主体、扩散管、射流泵喷嘴、连接短节、泵芯动力液入孔、地层液入孔、泵芯底座、球体，所述泵芯主体的顶部设有泵芯上接头，泵芯主体的上部设有扩散管、喉管，喉管的下方设有射流泵喷嘴，射流泵喷嘴的下部设有连接短节，连接短节上设有泵芯动力液入孔，在连接短节的下端连接泵芯底座，所述泵芯底座的下方设有地层液入孔。
优选的，上述抗磨射流泵筒内投入球体后，滑套下移，使动力液入泵通道开启。
本发明提到的油气井下水力射孔与采液一体化联作装置的使用方法，包括以下过程：
（一）射孔过程：
在地面井口操作，将含砂射孔液经过油管高压打入抗磨射流泵筒，经过封隔器后被送入到喷砂射孔器，通过喷砂射孔器上的喷嘴喷出，并对井壁及地层实现仰角射孔，射孔后的混合液，沿着进液孔进入到喷射器主体的外壁与支撑管之间形成夹壁腔，此时，混合液一方面将一级以上的皮碗撑开，然后，推动皮碗向上移动，进而推动一级以上的胶筒被压缩胀开，将喷砂射孔器的胶筒与套管内壁的摩擦力锚定；另一方面，混合液沿着夹壁腔向上流动，经过出液孔喷出，然后，再经过油管和套管之间形成的环形空间返至地面，实现水力喷砂射孔；射孔后地面停止加砂，用免加砂水射流清洗井下污物；
（二）水力射流采液过程：
先沿着油管向抗磨射流泵筒内投入球体，球体下行进入抗磨射流泵筒的底部球座，在油管下行液流作用下，底部的滑套下移，使动力液入泵通道开启；然后，再将射流泵芯投入抗磨射流泵筒内腔，在坐封封隔器后，启动地面泵从油管和套管之间的环形空间泵入高压动力液，高压动力液依次经过抗磨射流泵筒侧向的动力液入泵通道、射流泵芯的泵芯动力液入孔，然后通过射流泵喷嘴向上喷出，同时吸混来自射流泵芯底部的地层液，沿着射流泵喷嘴上方的喉管和扩散管一同上行，直至沿着油管上行送到地面，实现水力射流采液的功能。
与现有技术相比，本发明的有益效果具体如下：
一、本发明可以实现一体化的管柱联作，完成井下仰角射孔、清洗井下污物和水力喷射采液的功能，简化了施工的工序、提升了功效、节省了成本，并有利于储层保护；
二、本发明可充分发挥水力喷射射孔射深大、射后还可水射流进一步解堵地层的优点，避免了因射孔液滞留时间长，对敏感地层和低压油层的伤害，有利于保护和提高油井的产能；
三、喷砂射孔器具有自锚定功能，自压缩后的胶筒具有锚定防蠕动功能，还可以通过倾斜设置的喷嘴来完成仰角射孔，而喷射器主体的外壁与支撑管之间形成夹壁腔可以实现射孔后的混合液能够沿着夹壁腔导出，并且可以在不加砂的情况下，通过清水射流来清洗井下污物的功能。
附图说明
图1是本发明的工艺管柱结构原理示意图；
图2是抗磨射流泵筒的结构示意图；
图3是抗磨射流泵筒投入球体和射流泵芯后的结构示意图；
图4是喷砂射孔器的结构示意图；
图5是液流调节阀的结构示意图；
上图中：套管1、油管2、抗磨射流泵筒3、封隔器4、扶正器5、喷砂射孔器6、底部球阀7、射流泵芯8，泵筒主体3.1、桥式通道短节3.2、泵筒下接头3.3、滑套3.4、动力液入泵通道3.5、地层液吸入通道3.6，上接头6.1、液流调节阀6.2、隔环6.3、胶筒6.4、皮碗座6.5、皮碗6.6、顶环6.7、支撑管6.8、喷射器主体6.9、喷嘴6.10、保护板6.11、进液孔6.12、出液孔6.13、销钉6.14，泵芯上接头8.1、泵芯主体8.2、扩散管8.3、射流泵喷嘴8.4、连接短节8.5、泵芯动力液入孔8.6、地层液入孔8.7、泵芯底座8.8、球体8.9、喉管8.10。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，参照图1和图4，本发明提到的一种油气井下水力射孔与采液一体化联作装置，其技术方案是：包括抗磨射流泵筒3、封隔器4、扶正器5和射流泵芯8，所述抗磨射流泵筒3的下端通过油管2连接封隔器4，封隔器4的下方设有扶正器5，其中，所述扶正器5的下部通过油管2连接喷砂射孔器6，油管2的底部设有底部球阀7；所述喷砂射孔器6包括上接头6.1、隔环6.3、胶筒6.4、皮碗座6.5、皮碗6.6、支撑管6.8、喷射器主体6.9、喷嘴6.10、进液孔6.12、出液孔6.13，所述喷射器主体6.9的顶部设有上接头6.1，在喷射器主体6.9的外壁中部设有支撑管6.8，所述喷射器主体6.9的外壁与支撑管6.8之间形成夹壁腔，夹壁腔的上端与上接头6.1设有的出液孔6.13连通，在上接头6.1的下部设有一组以上的隔环6.3和一组以上的胶筒6.4，所述胶筒6.4的下部设有一组以上的皮碗6.6，所述皮碗6.6的上部设有皮碗座6.5；所述夹壁腔的下端设有进液孔6.12，所述喷射器主体6.9的下侧设有一个以上的喷嘴6.10，且喷嘴6.10位于进液孔6.12的下方，喷嘴6.10斜向安装在喷射器主体6.9的外壁。
其中，上述进液孔6.12的外侧安设保护板6.11，保护板6.11采用抗冲耐磨的材料制成，可以避免喷嘴6.10喷出的射孔后的混合液在高压下，将喷砂射孔器6的进液孔6.12冲坏，起到保护进液孔6.12的作用。
上述出液孔6.13的外侧安设液流调节阀6.2，所述液流调节阀6.2的上侧通过销钉6.14固定在上接头6.1上，液流调节阀6.2可以通过调整方向来控制出液孔6.13的出液量的大小，从而可以满足不同内径的套管1的射孔需要。
另外，上述支撑管6.8的上部设有两组隔环6.3和两组胶筒6.4，所述胶筒6.4的下部设有两组皮碗6.6，每组皮碗6.6的上部设有皮碗座6.5，上侧的皮碗6.6内设有顶环6.7，其中，隔环6.3和胶筒6.4可以在胀开的时候与套管1的内壁接触起到锚定的作用，皮碗6.6可以起到推动胶筒6.4，使胶筒6.4胀开的作用。
参照图2和图3，本发明提到的抗磨射流泵筒3包括泵筒主体3.1、桥式通道短节3.2、泵筒下接头3.3、滑套3.4、动力液入泵通道3.5、地层液吸入通道3.6，所述泵筒主体3.1的下端通过桥式通道短节3.2连接泵筒下接头3.3，所述桥式通道短节3.2的两侧分别设有地层液吸入通道3.6，在桥式通道短节3.2的中部设有动力液入泵通道3.5，在桥式通道短节3.2的内腔安装滑套3.4，通过滑套3.4的移动来实现动力液入泵通道3.5的开关。
其中，上述抗磨射流泵筒3内安装射流泵芯8，所述射流泵芯8包括泵芯上接头8.1、泵芯主体8.2、扩散管8.3、射流泵喷嘴8.4、连接短节8.5、泵芯动力液入孔8.6、地层液入孔8.7、泵芯底座8.8、球体8.9，所述泵芯主体8.2的顶部设有泵芯上接头8.1，泵芯主体8.2的上部设有扩散管8.3、喉管8.10，喉管8.10的下方设有射流泵喷嘴8.4，射流泵喷嘴8.4的下部设有连接短节8.5，连接短节8.5上设有泵芯动力液入孔8.6，在连接短节8.5的下端连接泵芯底座8.8，所述泵芯底座8.8的下方设有地层液入孔8.7。
上述抗磨射流泵筒3内投入球体8.9后，滑套3.4下移，使动力液入泵通道3.5开启。
本发明提到的油气井下水力射孔与采液一体化联作装置的使用方法，包括以下过程：
（一）射孔过程：
在地面井口操作，将含砂射孔液经过油管2高压打入抗磨射流泵筒3，经过封隔器4后被送入到喷砂射孔器6，通过喷砂射孔器6上的喷嘴6.10喷出，并对井壁及地层实现仰角射孔，射孔后的混合液，沿着进液孔6.12进入到喷射器主体6.9的外壁与支撑管6.8之间形成夹壁腔，此时，混合液一方面将一级以上的皮碗6.6撑开，然后，推动皮碗6.6向上移动，进而推动一级以上的胶筒6.4被压缩胀开，将喷砂射孔器6的胶筒6.4与套管1内壁的摩擦力锚定；另一方面，混合液沿着夹壁腔向上流动，经过出液孔6.13喷出，然后，再经过油管2和套管1之间形成的环形空间返至地面，实现水力喷砂射孔；射孔后地面停止加砂，用免加砂水射流清洗井下污物；
（二）水力射流采液过程：
先沿着油管2向抗磨射流泵筒3内投入球体8.9，球体8.9下行进入抗磨射流泵筒3的底部球座，在油管下行液流作用下，底部的滑套3.4下移，使动力液入泵通道3.5开启；然后，再将射流泵芯8投入抗磨射流泵筒3内腔，在坐封封隔器4后，启动地面泵从油管2和套管1之间的环形空间泵入高压动力液，高压动力液依次经过抗磨射流泵筒3侧向的动力液入泵通道3.5、射流泵芯8的泵芯动力液入孔8.6，然后通过射流泵喷嘴8.4向上喷出，同时吸混来自射流泵芯8底部的地层液，沿着射流泵喷嘴8.4上方的喉管8.10和扩散管8.3一同上行，直至沿着油管2上行送到地面，实现水力射流采液的功能。
其中，地层液在地层压力作用下沿着泵筒下接头3.3冲开球体8.9向上，再沿着地层液入孔8.7向外进入到桥式通道短节3.2两侧的地层液吸入通道3.6，然后，继续向上进入到射流泵喷嘴8.4上端被动力液吸混，并通过喉管8.10和扩散管8.3一同上行，直至沿着油管2送到地面。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的相应简单修改或等同变换，尽属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种油气井下水力射孔与采液一体化联作装置，包括抗磨射流泵筒（3）、封隔器（4）、扶正器（5）和射流泵芯（8），所述抗磨射流泵筒（3）的下端通过油管（2）连接封隔器（4），封隔器（4）的下方设有扶正器（5），其特征是：所述扶正器（5）的下部通过油管（2）连接喷砂射孔器（6），油管（2）的底部设有底部球阀（7）；所述喷砂射孔器（6）包括上接头（6.1）、隔环（6.3）、胶筒（6.4）、皮碗座（6.5）、皮碗（6.6）、支撑管（6.8）、喷射器主体（6.9）、喷嘴（6.10）、进液孔（6.12）、出液孔（6.13），所述喷射器主体（6.9）的顶部设有上接头（6.1），在喷射器主体（6.9）的外壁中部设有支撑管（6.8），所述喷射器主体（6.9）的外壁与支撑管（6.8）之间形成夹壁腔，夹壁腔的上端与上接头（6.1）设有的出液孔（6.13）连通，在上接头（6.1）的下部设有一组以上的隔环（6.3）和一组以上的胶筒（6.4），所述胶筒（6.4）的下部设有一组以上的皮碗（6.6），所述皮碗（6.6）的上部设有皮碗座（6.5）；所述夹壁腔的下端设有进液孔（6.12），所述喷射器主体（6.9）的下侧设有一个以上的喷嘴（6.10），且喷嘴（6.10）位于进液孔（6.12）的下方，喷嘴（6.10）斜向安装在喷射器主体（6.9）的外壁。
2.根据权利要求1所述的油气井下水力射孔与采液一体化联作装置，其特征是：所述进液孔（6.12）的外侧安设保护板（6.11）。
3.根据权利要求2所述的油气井下水力射孔与采液一体化联作装置，其特征是：所述出液孔（6.13）的外侧安设液流调节阀（6.2），所述液流调节阀（6.2）的上侧通过销钉（6.14）固定在上接头（6.1）上。
4.根据权利要求3所述的油气井下水力射孔与采液一体化联作装置，其特征是：所述支撑管（6.8）的上部设有两组隔环（6.3）和两组胶筒（6.4），所述胶筒（6.4）的下部设有两组皮碗（6.6），每组皮碗（6.6）的上部设有皮碗座（6.5），上侧的皮碗（6.6）内设有顶环（6.7）。
5.根据权利要求4所述的油气井下水力射孔与采液一体化联作装置，其特征是：所述抗磨射流泵筒（3）包括泵筒主体（3.1）、桥式通道短节（3.2）、泵筒下接头（3.3）、滑套（3.4）、动力液入泵通道（3.5）、地层液吸入通道（3.6），所述泵筒主体（3.1）的下端通过桥式通道短节（3.2）连接泵筒下接头（3.3），所述桥式通道短节（3.2）的两侧分别设有地层液吸入通道（3.6），在桥式通道短节（3.2）的中部设有动力液入泵通道（3.5），在桥式通道短节（3.2）的内腔安装滑套（3.4），通过滑套（3.4）的移动来实现动力液入泵通道（3.5）的开关。
6.根据权利要求5所述的油气井下水力射孔与采液一体化联作装置，其特征是：所述抗磨射流泵筒（3）内安装射流泵芯（8），所述射流泵芯（8）包括泵芯上接头（8.1）、泵芯主体（8.2）、扩散管（8.3）、射流泵喷嘴（8.4）、连接短节（8.5）、泵芯动力液入孔（8.6）、地层液入孔（8.7）、泵芯底座（8.8）、球体（8.9），所述泵芯主体（8.2）的顶部设有泵芯上接头（8.1），泵芯主体（8.2）的上部设有扩散管（8.3）、喉管（8.10），喉管（8.10）的下方设有射流泵喷嘴（8.4），射流泵喷嘴（8.4）的下部设有连接短节（8.5），连接短节（8.5）上设有泵芯动力液入孔（8.6），在连接短节（8.5）的下端连接泵芯底座（8.8），所述泵芯底座（8.8）的下方设有地层液入孔（8.7）。
7.根据权利要求6所述的油气井下水力射孔与采液一体化联作装置，其特征是：所述抗磨射流泵筒（3）内投入球体（8.9）后，滑套（3.4）下移，使动力液入泵通道（3.5）开启。
8.根据权利要求7所述的油气井下水力射孔与采液一体化联作装置的使用方法，其特征是：包括以下过程：
（一）射孔过程：
在地面井口操作，将含砂射孔液经过油管（2）高压打入抗磨射流泵筒（3），经过封隔器（4）后被送入到喷砂射孔器（6），通过喷砂射孔器（6）上的喷嘴（6.10）喷出，并对井壁及地层实现仰角射孔，射孔后的混合液，沿着进液孔（6.12）进入到喷射器主体（6.9）的外壁与支撑管（6.8）之间形成夹壁腔，此时，混合液一方面将一级以上的皮碗（6.6）撑开，然后，推动皮碗（6.6）向上移动，进而推动一级以上的胶筒（6.4）被压缩胀开，将喷砂射孔器（6）的胶筒（6.4）与套管（1）内壁的摩擦力锚定；另一方面，混合液沿着夹壁腔向上流动，经过出液孔（6.13）喷出，然后，再经过油管（2）和套管（1）之间形成的环形空间返至地面，实现水力喷砂射孔；射孔后地面停止加砂，用免加砂水射流清洗井下污物；
（二）水力射流采液过程：
先沿着油管（2）向抗磨射流泵筒（3）内投入球体（8.9），球体（8.9）下行进入抗磨射流泵筒（3）的底部球座，在油管下行液流作用下，底部的滑套（3.4）下移，使动力液入泵通道（3.5）开启；然后，再将射流泵芯（8）投入抗磨射流泵筒（3）内腔，在坐封封隔器（4）后，启动地面泵从油管（2）和套管（1）之间的环形空间泵入高压动力液，高压动力液依次经过抗磨射流泵筒（3）侧向的动力液入泵通道（3.5）、射流泵芯（8）的泵芯动力液入孔（8.6），然后通过射流泵喷嘴（8.4）向上喷出，同时吸混来自射流泵芯（8）底部的地层液，沿着射流泵喷嘴（8.4）上方的喉管（8.10）和扩散管（8.3）一同上行，直至沿着油管（2）上行送到地面，实现水力射流采液的功能。
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