CN203175505U - 定向水力喷射器及其管柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种定向水力喷射器及其管柱，所述定向水力喷射器包括上接头、喷射器本体、喷嘴压帽、喷嘴及下接头；所述上接头及下接头分别连接于所述本体的上端及下端，所述喷嘴固定于所述喷嘴压帽内，所述喷嘴压帽固定于所述喷射器本体的上，且所述喷嘴朝向所述喷射器本体外侧设置；所述喷嘴压帽与所述喷射器本体的中心轴之间具有固定的夹角。所述定向水力喷射管柱包括定向水力喷射器及多个封隔器，其顶端与一油管连接，其底端连接有一丝堵；所述定向水力喷射器之间分别经由油管与所述封隔器固定连接。本实用新型能够针对油层根据油层最小主应力方向与井筒之间的夹角进行定向的水力喷砂射孔作业。

Description

定向水力喷射器及其管柱

技术领域

本实用新型涉及一种水利喷射器，尤其是涉及一种可用于直井、大斜度井以及水平井中的单段或多段改造，适合于井眼轨迹与地层砂体走向不垂直、具有一定角度的油井或气井；也可用于老井重复改造或解堵作业的定向水力喷射器及其管柱。 

背景技术

与常规聚能弹射孔相比，水力喷砂射孔具有孔径大、射孔深，可有效降低井底施工压力和破裂压力。但是，当地层砂体走向或者地层最小主应力方向与井筒存在夹角时，常规水力喷射器9只有一种角度，即水力喷射器喷嘴的磨料射流6的方向与井筒成90度夹角(见图3)，此时有效射流孔道7的深度将会降低，地层起裂比较困难，最终导致施工压力高甚至无法压开的结果。 

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种定向水力喷射器及其管柱，能够使喷嘴沿地层的最小主应力方向射出，对地层进行射孔增产作业。 

本实用新型的技术解决方案是： 

一种定向水力喷射器，其中，该定向水力喷射器包括上接头、喷射器本体、喷嘴压帽、喷嘴及下接头； 

所述上接头及下接头分别连接于所述本体的上端及下端，所述喷嘴固定于所述喷嘴压帽内，所述喷嘴压帽固定于所述喷射器本体上，且所述喷嘴朝向所述喷射器本体外侧设置； 

所述喷嘴压帽与所述喷射器本体的中心轴之间具有固定的夹角。 

上述的定向水力喷射器，其中，所述夹角的角度为大于0°且小于180°。 

上述的定向水力喷射器，其中，所述喷嘴压帽与喷射器本体之间经由丝扣固定连接。 

上述的定向水力喷射器，其中，所述喷射器本体上的所有喷嘴的形成一喷射平面，该喷射平面与所述喷射器本体之间具有喷射夹角。 

上述的定向水力喷射器，其中，所述喷射夹角的角度为大于0°且小于180°。 

上述的定向水力喷射器，其中，各所述喷嘴之间于所述喷射器本体横截面上的夹角为90°、120°或180°。 

上述的定向水力喷射器，其中，所述喷射器本体上沿其轴向分别设有至少一组喷嘴。 

上述的定向水力喷射器，其中，各组所述喷嘴之间上下交错设置。 

一种定向水力喷射管柱，其中，所述定向水力喷射管柱包括如上所述的定向水力喷射器，所述多层定向水力喷射管柱顶端与一油管连接，其底端连接有一丝堵。 

上述的定向水力喷射管柱，其中，包括至少两个以上的所述定向水力喷射器及至少一个封隔器，所述定向水力喷射器之间分别经由油管短节与所述封隔器固定连接。 

由以上说明得知，本实用新型与现有技术相比较，确实可达到如下的功效： 

第一、对于地层最小主应力方向与井筒之间存在夹角时，本实用新型可以进行有效射孔和增产作业。与前期喷射器相比，有效射孔深度更长，井底施工压力和地层破压更低。 

第二、本实用新型适用于单井单段改造，也可以与封隔器联作可以实现单井多层改造。 

第三、本实用新型可以用于老井重复改造或水井解堵作业，通过产生新裂缝实现老井增产增注。 

第四、本实用新型结构简单，外径小，安全性能高，且可以通过调整喷嘴安装方向和尺寸满足不同角度、不同排量的施工要求，适用范围广。 

附图说明

图1为本实用新型定向水力喷射器的结构示意图； 

图2为本实用新型定向水力喷射管柱的结构视图； 

图3为常规水力喷射器的结构示意图。 

主要元件标号说明： 

本实用新型： 

1：上接头       2：喷射器本体         3：喷嘴压帽 

4：喷嘴         5：下接头             6：磨料射流 

7：射流孔道     8：地层               9：常规水力喷射器 

10：油管        11：定向水力喷射器 

具体实施方式

根据钻井资料以及岩石地应力资料，可得出地层最小主应力方向与井筒之间的夹角，本实用新型根据上述夹角确定出喷射器喷嘴喷射方向与喷射器本体之间的夹角，形成定向水力喷射器。 

本实用新型的一种定向水力喷射器，其包括上接头、喷射器本体、喷嘴压帽、喷嘴及下 接头；所述上接头及下接头分别连接于所述本体的上端及下端，所述喷嘴固定于所述喷嘴压帽内，所述喷嘴压帽固定于所述喷射器本体的上，且所述喷嘴朝向所述喷射器本体外侧设置；所述喷嘴压帽与所述喷射器本体的中心轴之间具有固定的夹角。 

以及本实用新型的一种定向水力喷射管柱，其包括上述的定向水力喷射器，所述多层定向水力喷射管柱顶端与一油管连接，其底端连接有一丝堵。 

借此，本实用新型根据地层最小主应力方向与井筒存在夹角的情况下，通过喷嘴与所述喷射器本体之间具有一固定的夹角，使喷嘴所喷射的高速磨料射流能够沿地层的最小主应力方向射出，对地层进行射孔增产作业。与常规水力喷射器相比，井底施工压力和地层破压更低，从而获得更长的有效射孔深度。此外，定向水力喷射器也可用于老井重复改造，产生新裂缝。 

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。 

如图1所示，为本实用新型的定向水力喷射器的较佳实施例的结构示意图，如图所示，较佳的，本实用新型的定向水力喷射器11，其包括上接头1、喷射器本体2、喷嘴压帽3、喷嘴4及下接头5；所述上接头1及下接头5分别连接于所述本体的上端及下端，所述喷嘴4固定于所述喷嘴压帽3内，所述喷嘴压帽3固定于所述喷射器本体2的上，且所述喷嘴4朝向所述喷射器本体2外侧设置；同时，使所述喷嘴压帽3与所述喷射器本体2的中心轴之间具有固定的夹角。所述夹角能够使所述喷嘴4的喷出的高速磨料射流6具有一特定的方向，该方向为地层8的最小主应力的方向，使井底施工压力和地层8破压更低，从而获得更长的有效射孔深度。 

在较佳的实施例中，所示喷嘴压帽3通过丝扣固定的方式连接在所述喷射器主本体上。 

如上述的定向水力喷射器11，其较佳的实施方式中，所述夹角的角度为大于0°且小于180°。其主要是根据地层8最小主应力的方向进行灵活的设置，所以，其角度可以是上述范围内的任意角度。 

由于喷射器下入至指定地层8后，一般该地层8的主应力方向相对于该下入点来说应该是一个平面，故，如上所述的定向水力喷射器11，其较佳的实施例中，所述喷射器本体2上的所有喷嘴4的形成一喷射平面，该喷射平面与所述喷射器本体2之间具有喷射夹角。借此，在具体设置喷嘴4的角度的时候，可以将设置于喷射器本体2圆柱形外表面的各喷嘴4的喷射方向沿喷射器本体2的径向并使其位于该喷射平面上，这样便能使喷嘴4沿喷射器本体2外周360°方向中的任意方向设置时都可以与该地层8的最小应力方向一致对应，达到更好 的射孔压裂效果。 

较佳的，如上所述的定向水力喷射器11的喷嘴4所形成的喷射平面与喷射器本体2之间的喷射夹角的角度为大于0°且小于180°。具体的，与前述实施例中喷嘴4的设置角度选择一样，该喷射夹角是根据地层最小主应力的方向进行灵活的设置，所以，其角度可以是上述范围内的任意角度。 

更进一步的，如上所述的定向水力喷射器11，较佳的，各所述喷嘴4之间于所述喷射器本体2横截面上的夹角为90°、120°或180°；在实际应用中根据喷射器本体2的长度，可安装四列喷嘴4，每列部署四个喷嘴4，其根据实际情况进行设置。其中，该定向水力喷射器耐压50MPa。其较佳的施工排量可达3.5方/分。 

如上所述的定向水力喷射器11，其具体的实施方式中，所述喷射器本体2上沿其轴向分别设有至少一组、二组、三组或四组喷嘴4。较佳的，为了使喷射效果更好，并且压裂效果更均匀，各组所述喷嘴4之间上下交错设置。 

如图2所示，在实际应用中，根据现场的需求，本实用新型的一种定向水力喷射管柱，较佳的，所述定向水力喷射管柱包括如上所述的定向水力喷射器11，所述多层定向水力喷射管柱的顶端与一油管10连接，其底端连接有一丝堵。借此当该管柱携带所述定向水力喷射器11下入到指定的地层后，能够根据预先的计算和设置，使该定向水力喷射器沿该地层的最小应力方向进行水力喷砂射孔作业，其所喷射的告诉磨料射流6在较小的地层破压条件下，能够在地层中获得更长的射流孔道7。 

如上所述的定向水力喷射管柱，其中，包括至少两个以上的所述定向水力喷射器及至少一个封隔器，所述定向水力喷射器之间分别经由油管短节与所述封隔器固定连接，借此形成能够对应多层同时进行水利喷砂射孔作业的多层定向水力喷射管柱；其中，可以针对不同地层的不同最小应力方向，各定向水力喷射器的喷嘴4方向具体设定，以实现分别独立作业的目的，达到更好压裂作业的效果。 

以上述实施例中的一个较佳的实施方式为例，其作业原理和方法进行如下的说明： 

首先，当油井钻井结束后，需要根据钻井资料及取芯资料，确定出地层砂体走向以及地层最小主应力方向与井筒之间的夹角；其次，根据确定出的夹角设计出所述定向水力喷射器，喷嘴4安装方向也即喷嘴磨料射流6方向与喷射器中心轴线之间的夹角应与最小主应力方向与井筒方向一致；然后，根据压裂设计排量、地层厚度确定出定向水力喷射器上喷嘴4个数、尺寸以及喷射器下入位置，并根据压裂设计确定出带有定向水力喷射器的管柱结构；然后对井筒进行通洗井作业，连接管柱，并下入定向水力喷射器。若施工井为直井或定向井，则需 通知测井公司对工具进行校深，以确定喷射器位置是否与设计位置一致，两者误差应小于0.3m，若误差大于0.3m通过调整短节调整工具位置，使喷射器位置与设计位置一致；随后，坐压裂井口，启动压裂机组，大排量正循环洗井进行水力射孔作业。若该井需要压裂，迅速关闭环空闸门，根据压裂施工设计完成施工。 

本实用新型解决了直井或水平井中由于地应力或地层砂体与井筒不垂直，存在一定夹角时导致射孔不完善，地层破压很高，甚至压不开的问题，进一步降低该类施工井的施工压力，扩展水力喷射压裂工具的应用范围。 

本实用新型定向水力喷射器可以实现单层射孔、压裂或多层射孔，也可以与封隔器联作实现多层压裂改造。 

也可以用于老井重复改造或注水井解堵作业，通过产生与原有裂缝方向不同的新裂缝实现老井增产增注。 

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种定向水力喷射器，其特征在于，该定向水力喷射器包括上接头、喷射器本体、喷嘴压帽、喷嘴及下接头； 

所述上接头及下接头分别连接于所述本体的上端及下端，所述喷嘴固定于所述喷嘴压帽内，所述喷嘴压帽固定于所述喷射器本体上，且所述喷嘴朝向所述喷射器本体外侧设置； 

所述喷嘴压帽与所述喷射器本体的中心轴之间具有固定的夹角。 

2.如权利要求1所述的定向水力喷射器，其特征在于，所述夹角的角度为大于0°且小于180°。 

3.如权利要求1所述的定向水力喷射器，其特征在于，所述喷嘴压帽与喷射器本体之间经由丝扣固定连接。 

4.如权利要求1所述的定向水力喷射器，其特征在于，所述喷射器本体上的所有喷嘴的形成一喷射平面，该喷射平面与所述喷射器本体之间具有喷射夹角。 

5.如权利要求4所述的定向水力喷射器，其特征在于，所述喷射夹角的角度为大于0°且小于180°。 

6.如权利要求5所述的定向水力喷射器，其特征在于，各所述喷嘴之间于所述喷射器本体横截面上的夹角为90°、120°或180°。 

7.如权利要求6所述的定向水力喷射器，其特征在于，所述喷射器本体上沿其轴向分别设有至少一组喷嘴。 

8.如权利要求7所述的定向水力喷射器，其特征在于，各组所述喷嘴之间上下交错设置。 

9.一种定向水力喷射管柱，其特征在于，所述定向水力喷射管柱包括如权利要求1至8任意一项所述的定向水力喷射器，所述多层定向水力喷射管柱顶端与一油管连接，其底端连接有一丝堵。 

10.如权利要求9所述的定向水力喷射管柱，其特征在于，包括至少两个以上的所述定向水力喷射器及至少一个封隔器，所述定向水力喷射器之间分别经由油管短节与所述封隔器固定连接。

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