CN204098878U - 一种磨料射孔喷砂压裂联作器 - Google Patents

一种磨料射孔喷砂压裂联作器 Download PDF

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周林波
魏娟明
姚奕明
陈作
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本实用新型提供一种磨料射孔喷砂压裂联作器,其包括具有内腔的本体、设置在本体侧壁上的喷嘴、设置在本体侧壁上的喷砂孔,以及通过剪切销设置在内腔上的内滑套,其构造为在射孔中处于能封堵喷砂孔的位置处,并在压裂中处于能使喷砂孔连通内腔和外部的位置处。当进行射孔时,内滑套挡住了喷砂孔,使得高压水只能由喷嘴喷出。当水力喷射射孔作用完成后,投入阀球,剪切销被剪断,内滑套向下游移动而使喷砂孔露出,由此进行压裂过程。此时,压裂液体会通过喷嘴以及喷砂孔同时进入压裂裂缝中,增加了过流面积,从而大大减小了油管内施工压力。由此,避免了地面作用风险,提高了作业安全性。

Description

一种磨料射孔喷砂压裂联作器
技术领域
[0001] 本实用新型属于石油天然气开采领域的井下作业技术领域,特别是一种磨料射孔喷砂压裂联作器。
背景技术
[0002] 射流喷砂压裂器是一种油气井增产开发作业工具。该工具集水力洗井、射孔、压裂、酸化、反洗井于一体。在使用过程中,利用作业管柱将射流喷砂压裂器下入到指定位置,高压磨料液体经射流喷砂压裂器高速射出,在地层中形成一定形状的孔道。然后向井内泵注高压混砂液体,孔道前端产生裂缝。混砂液体充填裂缝间隙并使其向地层深部扩展延伸。由于混砂液体中的砂粒充填并支撑了地层裂缝,提高了石油储层的渗透率,从而增加油气井产量。该增产过程简单,作业周期短,对油气层伤害小,并适用于多种井况。因此在油气增产作业中获得了较广泛应用。
[0003] 专利号为ZL200920079056.5公开了一种井下水力喷射压裂酸化工具管柱。该工具管柱由导向头、筛管、单向阀、下扶正器、喷枪、上扶正器、安全丢手组成,各部分依次连接成整体。高压混砂液体流经喷枪上小直径喷嘴,液体压力转换为流体动能,混砂液体速度获得极大增加,从而射穿地层形成孔道。液体压力越高,混砂获得的速度越快,在压裂施工过程中地面施工压力也会很高。高施工压力会增加地面作业风险,并会增加作业设备的要求。
[0004] 由此,需要设计一种在施工过程中,能解决压裂施工压力过高的问题的射流喷砂压裂器。
实用新型内容
[0005] 针对上述的问题,本实用新型旨在提供一种磨料射孔喷砂压裂联作器。其具有结构简单,压裂施工压力低,作业风险小等特点。
[0006] 根据本实用新型的磨料射孔喷砂压裂联作器,其包括具有内腔的本体、设置在本体侧壁上的喷嘴、设置在本体侧壁上的喷砂孔,以及通过剪切销设置在内腔上的的内滑套,其构造为在射孔中处于能封堵喷砂孔的位置处,并在压裂中处于能使喷砂孔连通内腔和外部的位置处。
[0007] 当进行射孔时,内滑套挡住了喷砂孔,使得高压混砂液体只能由喷嘴喷出。当水力喷射射孔作用完成后使内滑套移动而露出喷砂孔,由此进行压裂。此时,压裂液体会通过喷嘴以及喷砂孔同时进入压裂裂缝中,增加了过流面积,从而大大减小了油管内施工压力。由此,避免了地面作用风险,提高了作业安全性。同时,还可以极大提高压裂施工加砂砂比。
[0008] 喷砂孔与喷嘴的过流面积比为4〜80。通过设置喷砂孔使得压裂过程中的压力大幅度降低,满足了使用需要。同时这种结构易于实现。
[0009] 喷砂孔为6个,每3个为一组并呈三角形分布,并且两组之间周向对称分布。优选地,一组中的3个所述喷砂孔的相位角为120°。通过这种设置使得通过喷砂孔的流体流动更均匀。并且,其结构简单,易于加工。
[0010] 在一个实施例中,喷砂孔位于喷嘴的下游。在操作过程中,可以利用投球阀的方式使内滑套下移。这种设置更有利于操作,容易使喷砂孔露出,而不妨碍喷嘴。并使得整体结构简单,易于实现。
[0011] 在一个实施例中,在内滑套的下游的内壁上设置球座。优选地,球座构造为由内滑套的内壁沿径向向内的凸出体。此球阀用于拦截阀球,从而能使被抛落的阀球剪断剪切销,从而带动内滑套下移。并此结构简单,易于实现。
[0012] 进一步优选地,球座与内滑套成一体结构。通过这种设置方便了球座和内滑套的制造,并使得装配更简便。
[0013] 在一个实施例中,内腔内设置用于定位内滑套的台阶面。在内滑套下移的过程中,此台阶面用于承接内滑套,并为内滑套定位。
[0014] 在一个实施例中,本体的上端外壁上设置扶正器。优选地,扶正器可由沿周向均匀分布的扶正块组成。
[0015] 本申请中,用语“上”和“下”以从井口注入的压裂液的流向为参照。
[0016] 与现有技术相比,本实用新型包括如下优点。在水力喷砂射孔作用结束后,喷砂孔能够打开,使得压裂液体会通过喷嘴和喷砂孔同时进入压裂裂缝中。从而增加了过流面积,减小了油管内的施工压力,提高了操作安全性。通过投球带动内滑套下移,从而露出喷砂孔。此结构简单,装配方便,制造成本低,可广泛应用。
附图说明
[0017] 下面将结合附图来对本实用新型的优选实施例进行详细地描述。在图中:
[0018] 图1显示了根据本实用新型的磨料射孔喷砂压裂联作器的结构。
[0019] 图2显示了内滑套下移时的结构示意图。
[0020] 图3显示了井下管柱组合示意图。
[0021] 在附图中,相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
[0022] 在下文中将介绍根据本实用新型的优选实施例。
[0023] 图1显示了根据本实用新型的磨料射孔喷砂压裂联作器100的结构。如图1所示,此磨料射孔喷砂压裂联作器100包括具有内腔的本体8、设置在本体8的侧壁上的喷嘴5、设置在本体8的侧壁上的喷砂孔3,以及通过剪切销2设置在内腔上的的内滑套4。
[0024] 当进行射孔时,内滑套4挡住了喷砂孔3,使得高压水只能由喷嘴5喷出。当水力喷射射孔作用完成后,投入阀球9,剪切销2被剪断,内滑套4向下游移动而使喷砂孔3露出。由此可进行压裂。此时,压裂液体会通过喷嘴5以及喷砂孔3同时进入压裂裂缝中,增加了过流面积,从而大大减小了油管内施工压力。由此,避免了地面作用风险,提高了作业安全性。
[0025] 喷砂孔3与喷嘴5的过流面积比为4〜80。因此,通过设置喷砂孔3使得压裂过程中的压力比射孔时的压力大幅度降低,满足了使用需要。
[0026] 由图3中可以看出,喷砂孔3为6个,每3个为一组并呈三角形分布,并且两组之间周向对称分布。优选地,一组中的3个所述喷砂孔3的相位角为120°,即一组中的3个喷砂孔3组成等边三角形。喷嘴5也为六个,每3个为一组并呈三角形分布,两组之间周向对称分布,并且相位角为120°。喷砂孔3和喷嘴5相对应,即喷砂孔3位于喷嘴5的正下方。通过这种设置使得通过喷砂孔3和喷嘴5的流体流动更均匀。并且,其结构简单,易于加工。
[0027] 在工作过程中,喷砂孔3位于喷嘴5的下游。这种设置有利于对喷砂孔3进行封挡和露出,并使得整体结构简单,易于实现。
[0028] 如图1所示,在内滑套4的下游的内壁上设置球座13。优选地,球座13构造为由内滑套4的内壁沿径向向内的凸出体。当水力喷砂射孔作业结束后,被抛落的阀球9从地面落下,砸在球座13上,并剪断剪切销2,从而带动内滑套4下移,如图2所示。为了方便制造和简化装配,进一步优选地,球座13与内滑套4成一体结构。
[0029] 本体8的内腔的下游设置用于定位内滑套4的台阶面14。在内滑套4下移的过程中,此台阶面14用于承接内滑套4,并为内滑套4定位。
[0030] 本体8的上端外壁上设有扶正器6。例如,扶正器6可构造为多个沿周向均匀布置的扶正块组成。扶正器6可以是在本体8上机械加工而成,也可焊接在本体8上。从而缩短了射流喷砂压裂器100的整体长度,降低砂卡风险。本体8的上端设有与作业管柱10相连接的上接头7。本体8的下端设有下接头I与堵头12连接,如图3所示。
[0031] 在现场应用中,如图3所示,磨料射孔喷砂压裂联作器100的上接头7与作业管柱10连接,磨料射孔喷砂压裂联作器100的下接头I与堵头12连接。将射流喷砂压裂器100沿着井筒11下入到指定位置。下入过程中,堵头12下端的倒锥形具有导向作用,使其顺利入井。在射孔中,由地面注入高压混砂液体,高压混砂液体通过作业管柱10,流经本体8的内腔,经过喷嘴5增速而射出,在目的层中形成孔道。射孔结束后,通过地面向本体8的内腔中投入阀球9,阀球9落座至内滑套4的阀座13,在施工压力作用下剪切销2被剪断,内滑套4下移至本体8的内腔下端的台阶面14上,如图2所示。此时,喷砂孔3处于打开状态,由此可进入压裂。在压裂中,由地面注入高压混砂液体,高压混砂液体通过作业管柱10,流经本体8的内腔,经过喷嘴5和喷砂孔3进入地层裂缝中,充填裂缝间隙并使裂缝向远端延伸,达到有效提高储层产目的。在压裂中,压裂液体通过喷嘴5和喷砂孔3同时进入压裂裂缝中,增加了过流面积,从而极大地减小了油管内施工压力。
[0032] 例如,在实际施工中,如果喷嘴5的直径为5mm,以2m3/min的施工排量进行喷砂射孔,喷嘴5的压降为45MPa。当喷砂射孔完成后,投入阀球9使喷砂孔3露出。排量2m3/min不变的情况下进行压裂,若采用直径为15mm的喷砂孔3,其压降为0.55MPa。若采用直径为25mm的喷砂孔3,其压降为0.07MPa。而采用直径为40mm的喷砂孔3,喷砂孔3的压降为0.0lMPa0当以2.5m3/min的施工排量进行喷砂射孔,喷嘴5的压降为70MPa(喷嘴5的压降达到70MPa后,对喷嘴5的磨损就会很严重)。喷砂孔3露出进行压裂时,采用直径为15mm、25mm和40mm的喷砂孔3的压降分别为0.87MPa、0.1lMPa和0.02MPa。因此,在露出喷砂孔3后,可提高施工排量,比如,施工排量提高到1mVmin时,采用直径为15mm、25mm和40mm的喷砂孔3的压降分别为13.87MPa、1.80MPa和0.27MPa。故此,随着喷砂孔3的直径的增大,施工排量的提升空间也增大,施工压力降低的也更多。
[0033] 此射流喷砂压裂器100结构简单,制造成本低。在使用过程中,具有施工压力低,作业风险小和加砂规模大等优点。
[0034] 以上所述仅为本实用新型的优选实施方式,但本实用新型保护范围并不局限于此,任何本领域的技术人员在本实用新型公开的技术范围内,可容易地进行改变或变化,而这种改变或变化都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种磨料射孔喷砂压裂联作器,其特征在于,包括: 具有内腔的本体, 设置在所述本体侧壁上的喷嘴, 设置在所述本体侧壁上的喷砂孔, 通过剪切销设置在所述内腔上的内滑套,其构造为在射孔中处于能封堵所述喷砂孔的位置处,并在压裂中处于能使所述喷砂孔露出的位置处。
2.根据权利要求1所述的磨料射孔喷砂压裂联作器,其特征在于,所述喷砂孔与所述喷嘴的过流面积比为4〜80。
3.根据权利要求1或2所述的磨料射孔喷砂压裂联作器,其特征在于,所述喷砂孔为6个,每3个为一组并呈三角形分布,并且两组之间周向对称分布。
4.根据权利要求3所述的磨料射孔喷砂压裂联作器,其特征在于,一组中的3个所述喷砂孔的相位角为120°。
5.根据权利要求1所述的磨料射孔喷砂压裂联作器,其特征在于,所述喷砂孔位于所述喷嘴的下游。
6.根据权利要求1所述的磨料射孔喷砂压裂联作器,其特征在于,在所述内滑套的下游的内壁上设置球座。
7.根据权利要求6所述的磨料射孔喷砂压裂联作器,其特征在于,所述球座构造为由内滑套的内壁沿径向向内的凸出体。
8.根据权利要求6或7所述的磨料射孔喷砂压裂联作器,其特征在于,所述球座与所述内滑套成一体结构。
9.根据权利要求1所述的磨料射孔喷砂压裂联作器,其特征在于,所述内腔内设置用于定位内滑套的台阶面。
10.根据权利要求1所述的磨料射孔喷砂压裂联作器,其特征在于,所述本体的上端外壁上设置扶正器。
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