CN201367891Y - 油气井喷射酸化工具 - Google Patents

Abstract

一种油气井喷射酸化工具，涉及石油天然气开采过程的井下喷射酸化工具的制造技术领域，包括壳体和喷射结构，壳体为一个短接，在壳体上设置有安装孔，喷射结构包括保护帽、橡胶垫、压帽、喷嘴和垫环，喷嘴装在压帽内，橡胶垫和垫环安在喷嘴的内侧，本实用新型根据伯努利方程原理，提供了一种将高压流体的压能转化为动能的油气井喷射酸化工具，可以避免射孔对地层造成的污染，具有从射孔到酸化的一体化施工和提高射孔深度和质量的特点。

Description

油气井喷射酸化工具

技术领域：

一种油气井喷射酸化工具，用于油气井射孔和酸化增产措施的施工，涉及石油天然气开采增产措施过程的井下喷射酸化工具的设计制造技术领域。

背景技术：

在石油天然气的开采过程中，为了获得更多的油气产量，采取酸化处理地层、深穿透射孔是石油工业稳产增产的重要措施，为了实现这个目标，目前的工艺过程是：在钻井工程完成以后，进行完井施工，就是向井内下入套管，然后进行固井施工，然后进行射孔施工，使地层中油气产层的油气通道连通到套管内，最后实现采油采气的目的，实施射孔工程后，如果油气生产不理想，还要实施对地层的酸化压裂施工，使地下的油气通道连通的更远，以便达到最佳的采油采气效果；现有技术的缺点是：由于采用炮弹射孔是一次瞬间完成，不能延续射孔的时间，而且在炮弹爆炸射孔的瞬间，由于炸药的爆炸，会对地层中油气通道的出口造成一定的污染，其原因如下：一是射孔弹对岩层的压实作用，将阻碍油气向井筒的流通，对井的开发造成不良影响；二是射孔枪引爆后，各类杂物堵塞孔眼，降低射孔井段周围局部渗透率，这些不利因素都对油井的产能影响较大，若作业不当，会对储层造成极大的伤害。

发明内容：

本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，根据伯努利方程原理，提供了一种将高压流体的压能转化为动能的油气井喷射酸化工具。

本实用新型是这样实现的：本实用新型包括壳体和喷射结构，其特征在于：所述壳体为一个短接结构，在壳体上设置有三个安装孔；所述喷射结构包括保护帽、橡胶垫、压帽、喷嘴和垫环，喷嘴装在压帽内，橡胶垫和垫环安在喷嘴的内侧，压帽的中端设置有卡槽。

所述壳体上的三个安装孔是按照120°相位螺旋分布的，三个安装孔的轴距为60mm；

所述喷嘴内孔流道的出口端是一段圆柱结构，喷嘴内孔流道的尾端是圆锥结构；

所述喷嘴内孔流道由圆锥段到圆柱段的横截面收缩角为15°～45°；

所述喷嘴出口端圆柱段的长度是8mm；

压帽通过螺纹与安装孔内的螺纹相连接；

所述保护帽设置在喷嘴的外面，保护帽是卡在压帽的卡槽内的；

施工时，由压裂车先将带磨料的液体增压后，通过油管送到壳体内，再经过喷嘴将高压液体的压力能量转化为动能，对井下套管进行射孔，并穿透套管和岩石，高压液体在地层中形成喷射孔洞，形成裂缝；完成射孔后，将带磨料的液体更换为酸液，在高压下将酸液输送到壳体内，通过喷嘴高速喷出，对井底岩石进行破碎或切割，加深酸液进入孔道的距离，达到设计需要的裂缝和酸蚀裂缝。

经研究和试验证明，高速液体射开地层的原理与传统射孔枪通过炸药引爆的原理完全不同，高速液体在地层中以喷射方式向地层延伸并形成孔道，喷射孔道的壁面较光滑，无微裂缝产生，没有传统射孔方法造成的压实伤害和微观颗粒的堵塞，因而所形成的射孔孔道是相对清洁的油气通道。

本实用新型的优点和有益效果是：由于是在高压下先利用高压磨料射流射孔，然后加入酸液进行酸化，所以实现了从射孔到酸化的一体化施工技术，在施工过程中，向地层中喷射带有磨料的射流进行射孔，可以起到松弛地层、提高射孔深度和质量的作用，由于喷射时采用的液体和磨料没有污染，也不需要炮弹的爆炸射孔，所以，可避免采用炮弹射孔对地层产生的二次污染；由于通过高压喷射，产生的孔道可以更深，还可以达到有利于产生设计需要的裂缝和酸蚀裂缝。

附图说明：

附图为本实用新型的局部剖示结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图给出本实用新型的实施例：

本实用新型包括壳体和喷射结构，壳体为一个圆柱型的短接1，在短接1上设置有三个安装孔7，在短接1上设置的三个安装孔7是按照120°相位螺旋分布的，三个安装孔7之间的轴距为60mm；喷射结构包括保护帽2、橡胶垫3、压帽4、喷嘴5和垫环6；安装时，先将喷嘴5装入安装孔7内，然后由压帽4将喷嘴5压在安装孔7内，然后转动压帽4，通过压帽4的螺纹与短接1安装孔内的螺纹相连接固定，在压帽4的中端设置有卡槽，保护帽2是卡在压帽4的卡槽内的，安装或者拆卸喷嘴5时，旋转保护帽2可带动压帽4转动上扣或者卸扣；设置的保护帽2是保护元件，设置在喷嘴5的外面，可以防止磨料反弹和流体回流冲击喷嘴5；设置的压帽4是固定元件，可以起到将喷嘴5固定于短接1上的作用，压帽4处于短接1、喷嘴5和保护帽2的中间，不受射流液体冲蚀；设置的橡胶垫3是密封缓冲元件，密封喷嘴5内外空间，防止高压液体从喷嘴5通孔以外泄流，还能防止喷嘴5与其它零件碰撞，起到保护喷嘴5的作用；喷嘴5的内孔流道由圆锥段和圆柱段构成，圆柱段设置在喷嘴5的出口端，圆锥段设置在喷嘴5的尾端，喷嘴5内孔流道由圆锥段到圆柱段的横截面收缩角为30°，喷嘴5的喷孔圆柱段结构长度是8mm；

在实施增产措施的施工中，采用本实用新型的工具进行从射孔到酸化一体的新型增产工艺，其工艺过程是：在地面，由压裂车先将带磨料的液体增压后，通过油管送到短接1内，高压的流体经过喷嘴5内孔流道由圆锥段到圆柱段的横截面收缩，将高压液体的压力能量聚集并转化为动能，利用喷射产生高速流体，以获得最大的射流冲击力，射流的冲击力作用在井下套管上实施射孔作业，高速流体穿透井下套管和岩石，并在地层中形成喷射孔洞，同时，由于是连续不断的高压射流，因此，高压流体会在被喷射的地层中形成抽吸作用，使得喷入的液体往地层孔道的深部进液，并形成裂缝；完成射孔后，将带磨料的液体换成酸液，在高压下通过油管将酸液输送到本油气井喷射酸化工具内，再通过喷嘴5高速喷出，作用于井底岩石上进行破碎或切割，这一阶段为酸液喷射阶段，酸液在高速喷射状态下将继续加深喷射孔道，并且由于酸液的腐蚀作用，将在主孔道周围形成酸蚀裂缝和次生蚓孔，这样喷射酸化使得酸液主要集中在喷射主孔道周围，大幅度提高了酸液流动的有效率和作用距离；通过喷射工具喷射出来的孔道较深，还可以控制裂缝在近井筒地带的方向，液体通过高速喷射状态破碎地层与传统的挤液方法破碎地层的原理上有所不同，喷射压裂和喷射酸化不是在地层中形成憋压而压开地层，而是高速冲蚀破碎地层，这样就避开了地层的破裂压力和地层的最小水平主应力的约束，喷射方法向地层注液不需要达到破裂压力点的时候才破碎地层，并且喷射孔道的延伸也不受到地层最小水平主应力方向的影响，而是沿着喷射孔眼方向破碎地层，因此，这一方法对裂缝的扩展和酸液流动起到导向作用，并且为孔道底部进酸加深了酸液穿透的距离，可以起到有利于产生设计需要的裂缝和酸蚀裂缝，为油气田增产，特别是低渗透油藏开发提供一种有效手段。

Claims (6)

1、一种油气井喷射酸化工具，包括壳体和喷射结构，其特征在于：所述壳体为一个短接，在壳体上设置有三个安装孔，所述喷射结构包括保护帽、橡胶垫、压帽、喷嘴和垫环，喷嘴装在压帽内，橡胶垫和垫环安在喷嘴的内侧，压帽的中端设置有卡槽，保护帽设置在喷嘴的外面。

2、根据权利要求1所述的油气井喷射酸化工具，其特征在于：所述短接上的三个安装孔是按照120°相位螺旋分布的，三个安装孔的轴距为60mm。

3、根据权利要求1所述的油气井喷射酸化工具，其特征在于：所述喷嘴内孔流道的出口端是圆柱结构，喷嘴内孔流道的尾端是圆锥结构。

4、根据权利要求1所述的油气井喷射酸化工具，其特征在于：所述喷嘴内孔流道由圆锥段到圆柱段的横截面收缩角为15°～45°。

5、根据权利要求1所述的油气井喷射酸化工具，其特征在于：所述喷嘴的喷孔圆柱段结构长度是8mm。

6、根据权利要求1所述的油气井喷射酸化工具，其特征在于：压帽通过螺纹与壳体安装孔内的螺纹相连接。