CN204877422U - 一种多孔球座式滑套无节流喷砂器 - Google Patents

Abstract

一种多孔球座式滑套无节流喷砂器，含上接头、密封圈、喷砂器主体、销钉、喷砂孔、球座滑套、下接头，上接头上端与封隔器相连接，下端设有喷砂器主体，喷砂器主体管壁设有螺纹孔和喷砂孔，螺孔内设有销钉，销钉末端设于球座滑套卡槽内，球座滑套置于中心管内并遮住喷砂孔，喷砂器主体末端设有下接头，上接头、球座滑套、下接头与喷砂器主体之间设有密封圈通过独特新颖的多孔球座滑套实现管柱内各层级过流面积相同，减小高压液体在管柱中所受摩擦阻力，并使喷砂器喷砂孔大小统一，且过流量、过流速度相近，避免流量受限，提高输砂的效率。

Description

一种多孔球座式滑套无节流喷砂器

技术领域

本实用新型涉及石油钻采机械设备，特别是一种多孔球座式滑套无节流喷砂器。

背景技术

改革开放以来，国民经济得到快速增长，“科技创新，自主创新”已成为目前国内工业发展的主流，我国工业正逐步向集约型、节能减排、低碳的方向发展。石油既是现代工业的“血液”和经济命脉，也是一种战略资源，影响国家间的稳定与安全。石油开采中，油井经过长期生产，储层流体的有机质沉淀和出砂，必然造成井底附近的储层孔隙的堵塞，造成孔隙度和渗透度下降，影响石油井的产量。因此在石油井开采后期，常采用压裂酸化进行处理，以改变低产状态。喷砂器在压裂酸化中主要有两个作用：一、喷砂器向地层喷出高压含砂液体。二、通过喷砂器造成节流压差，使与其连接的K344封隔器产生内外压差，形成足够的座封力确保封隔器密封可靠。现今国内外采用的喷砂器大致可分为两种品种，分别是投球滑套喷砂器和压差滑套喷砂器，这两种喷砂器都有各自无法克服的缺陷。投球喷砂器的球座滑套在施工管柱中，自上而下随层级增加而增厚，减小了管柱内径，增大管柱摩擦阻力。同时为保证管内外压差为封隔器提供座封力，缩小喷砂孔，限制了流量，一并降低工作效率，所以要保证地层所需压裂压力，地面设施要增加压强，给地面设备要求很高，并缩短了使用寿命。压差滑套喷砂器，因接受液压信号，在压裂管柱中仅限使用一次，并在第一层即最下层中首先使用，还不能多层使用，为了解决上述问题，科研单位的科技人员不断地研究与探索，研发新型的喷砂器，虽然在技术上取得了一定的进展，但在实际运用中仍然存在着尚未克服的技术难题。

发明内容

本实用新型的目的在于克服以上不足，提供了多孔球座式滑套无节流喷砂器。在保持投球喷砂器多层级使用的优点，同时克服其逐层节流的缺点，通过独特新颖的多孔球座式滑套实现管柱内各层级过流面积相同，减小高压液体在管柱中所受摩擦阻力，并使喷砂器喷砂孔大小统一，且过流量、过流速度相近，避免流量受限，提高输砂的效率。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：含上接头、密封圈、喷砂器主体、销钉、喷砂孔、球座滑套、下接头，上接头上端与封隔器相连接，下端设有喷砂器主体，喷砂器主体管壁设有螺纹孔和喷砂孔，螺孔内设有销钉，销钉末端设于球座滑套卡槽内，球座滑套置于中心管内并遮住喷砂孔，喷砂器主体末端设有下接头，上接头、球座滑套、下接头与喷砂器主体之间设有密封圈，组成多孔球座式滑套无节流喷砂器。

本实用新型采用的技术原理是：采用机械及气动液压原理设计而成，根据压裂管柱中最上层、最大通径为基准，设定一个过流面积S₁，其直径为R₁。现管柱中连接油管以27/8″规格为主，其最大过流面积不超过Φ62，因此S₁≤Φ62。因喷砂器主体的内径即球座式滑套的外径要大于管柱内最大过流面积Φ62，且保证喷砂器主体外壳的厚度满足安全性能要求，设定其面积为S₀，其直径为R₀。S₀＞Φ62。

在最上层的滑套的外径设定为S₀；中央过流面积，接球通道设为S₁。

由上而下的第二层中所使用的滑套外径一样设定为S₀，中央过流孔设计为2个，其过流孔面积为S₂，2*S₂≥S₁。

由上而下的第三层中所使用的滑套外径一样设定为S₀，中央过流孔设计为3个，其过流面积孔为S₃，3*S₃≥S₁。依此类推，可以生成6层以上的滑套，其过流面积满足等于最上层过流面积。

当需要使用本喷砂器时投入本层所对应直径和数量的低密度球，投入的球坐落于球座滑套上，从地面泵入的高压液体作用于投入的球及滑套上，推动球座滑套剪断销钉，打开喷砂孔。此时，含砂液体通过多孔球座式滑套，在压裂酸化管柱内各层级过流面积相同，且能和管柱最大流通量配比。使得各级喷砂器喷砂孔的排砂量，不受各球座滑套外径影响，而能达到大小统一，并趋近于管柱内最大过流量。

本实用新型的有益效果是：该多孔投球喷砂器在保持投球喷砂器多层级使用优点的同时，克服了其逐层节流缺点。使各层喷砂通量相同，且通量几乎接近管柱中最大通径，避免各级节流现象，减小高压液体在管柱中所受摩擦阻力，提高压裂施工安全与质量，提高输砂效率。

附图说明

下面是结合附图和实施例对本实用新型进一步描述：

图1为一种多孔球座式滑套无节流喷砂器未打开的半剖示意图。

图2为一种多孔球座式滑套无节流喷砂器打开的全剖示意图。

图3为一种多孔球座式滑套无节流喷砂器在施工管柱中的示意图。

在图1、2、3中：1.上接头、2.密封圈、3.喷砂器主体、4.销钉、5.喷砂孔、6.球座滑套、7.下接头、8、投球-低密度球、9.封隔器、10.喷砂器、11.底层球座滑套、12.次层球座滑套13.上层球座滑套。

具体实施方式

在图1、2、3中，含上接头1、密封圈2、喷砂器主体3、销钉4、喷砂孔5、球座滑套6、下接头7，上接头1上端与封隔器相连接，下端设有喷砂器主体3，喷砂器主体3管壁设有螺纹孔和喷砂孔5，螺孔内设有销钉4，销钉4末端设于球座滑套卡槽内，球座滑套6置于中心管内并遮住喷砂孔5，喷砂器主体3末端设有下接头7，上接头1、球座滑套6、下接头7与喷砂器主体3之间设有密封圈2，由它们多孔球座式滑套无节流喷砂器。

该喷砂器通过密封圈保证整个连接件之间的气密性，当需使用本喷砂器时投入本层所对投球，投球坐于球座滑套，从地面压入的高压液体作用于投球及滑套上，推动球座滑套剪断销钉，打开喷砂孔即图2所示状态。

我们以6级压裂为例，由多孔球座式滑套无节流喷砂器和封隔器组成施工管柱。如图3所示，多孔投球喷砂器设在封隔器中间，施工管柱中自上而下喷砂器的球座式滑套由单孔变为多孔，每个球座滑套在保持孔面积总和基本不变的前提下(以最上层球座滑套13孔和的横截面积为基准)，孔径逐层减小。此处为配合多孔投球喷砂器的无节流特性，需采用导压型并且是非节流型坐封的Y341或Y344座封器。

第一层(最下层采用直喷)。

第二层(从深度上看，倒数第二层)，投入图3中的相对应的四只球，地面加压，四个球在相应的四个球座内落座，因进一步加压，整个球座及四个球会拉断销钉，而下滑并敞开喷砂口。为压裂砂进入地层而提供通道。

第三层(从深度上看，是倒数第三层)，投入图3中对应的三只球径相对较小的球。地面加压，三个球在相应的三个球座内落座，因进下步加压，整个球座及三个球会拉断销钉，而下滑并敞开喷砂口。为压裂砂进入地层而提供通道。

第四层(从深度上看，是倒数第四层)，投入图3中对应的三只球径相对较大的球。地面加压，三个球在相应的三个球座内落座，因进下步加压，整个球座及三个球会拉断销钉，而下滑并敞开喷砂口。为压裂砂进入地层而提供通道。

第五层(从深度上看，是倒数第五层)，投入图3中对应的二只球径相同的球。地面加压，二个球在相应的二个球座内落座，因进下步加压，整个球座及二个球会拉断销钉，而下滑并敞开喷砂口。为压裂砂进入地层而提供通道。

第六层(从深度上看，是倒数第六层，本案例中的顶层)，投入图3中对应的一只最大球径的球。地面加压，球在相应的球座内落座，因进下步加压，整个球座及球会拉断销钉，而下滑并敞开喷砂口。为压裂砂进入地层而提供通道。

采用上述施工时与传统投球喷砂器相比，传统投球压裂管柱的过流喷砂量，受单孔滑套的影响，逐级降低，其地面压裂设备只能实施6立方米/分钟的排量，且排砂孔小，要为K344封隔器提供节流坐封，因而孔口流速达100米/秒以上，对工具的磨蚀非常严重，存在很大的安全风险；本专利工具，所有球座滑套过流量保持Φ50左右。可以实施10立方米/分钟。总体效率提高100％。且流速降低为原来的60％，对工具的磨蚀较小，使工具的安全性极大地提高。

Claims (2)

1.一种多孔球座式滑套无节流喷砂器，含上接头、密封圈、喷砂器主体、销钉、喷砂孔、球座滑套、下接头，上接头上端与封隔器相连接，下端设有喷砂器主体，喷砂器主体管壁设有螺纹孔和喷砂孔，螺孔内设有销钉，销钉末端设于球座滑套卡槽内，球座滑套置于中心管内并遮住喷砂孔，喷砂器主体末端设有下接头，上接头、球座滑套、下接头与喷砂器主体之间设有密封圈，组成多孔球座式滑套无节流喷砂器。

2.根据权利要求1所述一种多孔球座式滑套无节流喷砂器，其特征在于：所述球座滑套外观为一圆柱，中间设有二个及以上圆柱孔；各球座滑套随层次的下降使用，这些圆柱孔径逐级减小，因数量增大，而过流面积基本一致，并接近施工管柱内径。