CN216974820U - 一种用于碳酸盐岩深部地热水层酸压改造的管柱结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于碳酸盐岩深部地热水层酸压改造的管柱结构，包括油管、RTTS封隔器、上短节、喷枪、下短节、单向阀、筛管和导锥，所述油管下端与RTTS封隔器上端连接，所述RTTS封隔器下端通过上短节与喷枪上端连接，所述喷枪下端通过下短节与单向阀上端连接，所述单向阀下单与筛管上端连接，所述筛管下端与导锥连接。本新型由于设置了单向阀和筛管，使喷射装置的喷嘴以及封隔器被砂卡的现象大大降低，同时当装置出现砂卡故障时，能够向套管环空内泵入基液，使基液由筛管经单向阀进入喷射装置内，方便对装置进行冲洗，即能够通过反洗井而确保作业顺利进行。

Description

一种用于碳酸盐岩深部地热水层酸压改造的管柱结构

技术领域

本实用新型属于酸化压裂技术领域，具体涉及一种用于碳酸盐岩深部地热水层酸压改造的管柱结构。

背景技术

常规的酸化压裂技术多使用射孔弹进行射孔，之后向井内泵入压裂液进行笼统压裂，井下裂缝起裂位置及走向受地应力影响难以控制，特别是水平井，对称的双翼笼统压裂会压穿储层周围的水层，造成油层见水；同时，射孔弹射孔爆炸时会在孔眼周围形成压实带，爆炸射孔中压力存在波动，令孔眼处压力可能低于裂缝闭合压力，对敏感地层产生伤害；此外，常规酸化压裂方法酸压过程中，酸液进入裂缝一定距离后，酸液性能变化较大不能继续溶蚀地层，压力也不足以继续压裂地层，限制酸化压裂形成裂缝的长度。

常规酸压技术多采用机械封隔器实现分层酸化压裂。机械封隔器可在套管井实施分层或多段压裂，但施工完一个层位后，封隔器常常发生砂卡，导致井下事故。另外，完成多层作业后，喷枪表面被射孔返流冲蚀破坏，导致喷嘴向外脱落，致使喷枪功能失效，导致施工反复。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种用于碳酸盐岩深部地热水层酸压改造的管柱结构，能够延长使用寿命，提高工作效率。

本实用新型采用的技术方案是：

一种用于碳酸盐岩深部地热水层酸压改造的管柱结构，包括油管、RTTS封隔器、上短节、喷枪、下短节、单向阀、筛管和导锥，所述油管下端与RTTS封隔器上端连接，所述RTTS封隔器下端通过上短节与喷枪上端连接，所述喷枪下端通过下短节与单向阀上端连接，所述单向阀下单与筛管上端连接，所述筛管下端与导锥连接。

优选的，所述上短节和下短节上分别安装有上扶正器和下扶正器。

优选的，所述喷枪包括上接头、下接头、喷嘴和喷嘴套，所述下接头和上接头设置在喷枪的两端，所述喷枪外壁上设置有多个喷射孔，所述喷嘴套设置在喷射孔中，所述喷嘴设置在喷嘴套中，所述喷嘴上端设置有喷嘴头，所述喷嘴与喷嘴头的中线轴线上设置有贯通的喷射水眼。

优选的，所述喷嘴套的外端面上喷焊有碳化钨层，且所述喷射孔四周的喷枪本体外壁上喷焊有碳化钨层。

优选的，所述单向阀上下两端分别设置有外螺纹和螺纹槽，所述单向阀上端通过外螺纹与下短节下端螺纹连接，所述单向阀下端通过螺纹槽与筛管上端螺纹连接，所述单向阀内设置有活动腔，所述活动腔上下两端分别设置有相互导通的上通道和下通道，所述活动腔内设置有活动塞。

优选的，所述上通道下端面与活动塞上端面之间设置有压缩弹簧，所述压缩弹簧的上端与上通道的下端面连接，所述压缩弹簧的下端与活动塞上端面的凹槽底部连接，所述活动塞下断面设置有锥面，所述锥面与下通道上端贴合。

优选的，所述活动塞的侧壁呈梯形结构，所述梯形结构的上部侧壁与活动腔内壁贴合，所述梯形结构的下部侧壁上沿其圆周方向设置有多个导流孔。

本实用新型的有益效果：

本新型由于设置了单向阀和筛管，使喷射装置的喷嘴以及封隔器被砂卡的现象大大降低，同时当装置出现砂卡故障时，能够向套管环空内泵入基液，使基液由筛管经单向阀进入喷射装置内，方便对装置进行冲洗，即能够通过反洗井而确保作业顺利进行。

本新型设计的喷枪结构，其改变了以往的喷嘴结构，将传统思维喷嘴设计为喷嘴与喷嘴头上下两个结构，在喷嘴头下端面沿其圆周方向设置有多个等间距球形凸起，所述喷嘴上端面沿其圆周方向设置有多个与球形凸起相配合的限位槽，从而实现喷嘴与喷嘴头在水平方向上的固定；而且在喷嘴头底部与喷嘴上端外壁之间形成第一圆台面，所述喷嘴头的外壁自下向上设置有第二圆台面和第一斜面，所述喷嘴套的内壁上自下向上设置有与第一圆台面、第二圆台面和第一斜面分别吻合的第一环面、第二环面以及第二斜面，从而利用第二斜面、第一环面以及第二环面对第一斜面、第二圆台面以及第一圆台面进行限定，实现喷嘴与喷嘴头在垂直方向的固定，并通过喷嘴底部与喷嘴套内底部焊接实现喷嘴的固定，从而利用喷嘴与喷嘴套对喷嘴头进行限定，防止喷嘴头轴向移动或脱落。所述喷射水眼的进液端至出液端为从大到小的喇叭状过渡孔当高压水通过喷嘴的耐磨衬管时，不会产生涡流，避免了高压涡流对进口端内壁的损坏。

此外，在喷嘴套外端面上沿其圆面喷焊有碳化钨层，同样的对喷枪本体沿着喷射水眼的外沿喷焊碳化钨层，使碳化钨层和喷枪本体外壁达到良好结合，抗冲击性能较好、耐磨、耐腐蚀。其中，喷嘴头可采用硬度达到HRA90的钨钴硬质合金喷嘴，或喷嘴头为镍基合金喷嘴或碳化钨喷嘴，采用此结构，保证了喷嘴自身的抗冲击性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本实施例中的一种用于碳酸盐岩深部地热水层酸压改造的管柱结构的示意图；

图2所示为喷枪的剖视图；

图3所示为图2中A处的放大图；

图4所示为喷嘴与喷嘴头连接的示意图；

图5所述为单向阀的示意图。

其中，1、油管；2、RTTS封隔器；3、上短节；4、上扶正器；5、喷枪；6、下短节；7、下扶正器；8、单向阀；9、筛管；10、导锥；

501、上接头；502、下接头；503、喷嘴套；5031、第二斜面；504、喷嘴；5041、第一圆台面；505、喷嘴头；5051、第一斜面；5052、第二圆台面；506、喷射水眼；507、碳化钨层；508、球形凸起；

801、螺纹槽；802、下通道；803、活动腔；804、上通道；805、活动塞；806、压缩弹簧；807、导流孔；808、锥面。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

本实施例具体提供了一种用于碳酸盐岩深部地热水层酸压改造的管柱结构，如图1所示，包括油管1、RTTS封隔器2、上短节3、喷枪5、下短节7、单向阀8、筛管9和导锥10，所述油管1下端与RTTS封隔器2上端连接，所述RTTS封隔器2下端通过上短节3与喷枪5上端连接，所述喷枪5下端通过下短节7与单向阀8上端连接，所述单向阀8下单与筛管9上端连接，所述筛管9下端与导锥10连接。所述上短节3和下短节7上分别安装有上扶正器4和下扶正器6。

在本实施例中，导锥10外部上端为圆柱体、下端为锥面柱体，内部上端为大直径圆形通孔、下端为小直径圆形通孔；大直径圆形通孔处设有内螺纹。导锥10下端的锥面设计，便于顺利下入工具；同时内部设计的通孔，提高了反洗井时的过流能力，保证了密封面含砂时的处理能力，使工具运行更可靠。

在本实施例中，筛管9为带孔圆管，上下两端分别设有外螺纹，筛管9下端与导锥10螺纹连接，筛管9主体侧面开有小孔，小孔与筛管9内部通孔共同构成反洗井时流体通道。

如图5所示，单向阀8上下两端分别设置有外螺纹和螺纹槽801，所述单向阀8上端通过外螺纹与下短节7下端螺纹连接，所述单向阀8下端通过螺纹槽801与筛管上端螺纹连接，所述单向阀8内设置有活动腔803，所述活动腔803上下两端分别设置有相互导通的上通道804和下通道802，所述活动腔803内设置有活动塞805。

在本实施例中，所述上通道805下端面与活动塞805上端面之间设置有压缩弹簧806，所述压缩弹簧806的上端与上通道805的下端面连接，所述压缩弹簧806的下端与活动塞805上端面的凹槽底部连接，所述活动塞805下断面设置有锥面808，所述锥面808与下通道802上端贴合；所述活动塞805的侧壁呈梯形结构，所述梯形结构的上部侧壁与活动腔805内壁贴合，所述梯形结构的下部侧壁上沿其圆周方向设置有多个导流孔807。

压裂液正向流动时，活动塞805在压缩弹簧806的作用下，其下端的锥面808与下通道802上端口贴合，对下通道实现座封；反洗时，压裂液将活动塞805向上顶，导流孔807将下通道和上通道804连通，实现解封并反向流动。而且该设计在水平位置时仍然能实现座封。

在本实施例中，所述下短节7为中空圆管，其上下接头处均设置有内螺纹，分别与单向阀8的上端和喷嘴的下端螺纹连接。上下接头处螺纹密封性高、强度高，施工中既可保证密封性又不会发生管柱断裂事故。

在本实施例中，上扶正器和下扶正器的结构相同，均为带有六翼的圆管，六个翼沿轴向设置并沿圆管外周均布，六个翼上下两端分别进行倒角，倒角面长度为20mm，倒角面与竖直面的倒角角度为30°，便于工具在井眼内起下。扶正器可以固定不动管柱式无封隔器滑套水力喷射脉动酸压装置，使之处于井筒中心且不与套管接触，保证酸化压裂的对称性及作业稳定。

实施例2

在实施例1的基础上，对传统的喷枪结构进行了改进，如图2-4所示，所述喷枪5包括上接头501、下接头502、喷嘴和喷嘴套，所述下接头501和上接头502设置在喷枪5的两端，所述上接头501为内螺纹，下接头502为外螺纹，所述喷枪5上端与上短节3下端的外螺纹连接，其下端则与下短节7的外螺纹连接。上短节3也为中空圆管，上下接头处分别设有内螺纹和外螺纹。

所述喷枪5外壁上设置有多个喷射孔，所述喷嘴套503设置在喷射孔中，所述喷嘴504设置在喷嘴套503中，所述喷嘴504上端设置有喷嘴头505，所述喷嘴504与喷嘴头505的中线轴线上设置有贯通的喷射水眼506。

具体的，所述喷嘴504的底部侧壁与喷嘴套503底部内壁焊接，所述喷嘴头505下端面沿其圆周方向设置有多个等间距球形凸起508，所述喷嘴504上端面沿其圆周方向设置有多个与球形凸起508相配合的限位槽，利用球形凸起508与限位槽相互配合，实现喷嘴504与喷嘴头505在水平方向上的固定；所述喷嘴头505的外径小于喷嘴的外壁，在喷嘴头505底部与喷嘴504上端外壁之间形成第一圆台面5041，所述喷嘴头505的外壁自下向上设置有第二圆台面5052和第一斜面5051，所述喷嘴套503的内壁上自下向上设置有与第一圆台面5041、第二圆台面5042和第一斜面5051分别吻合的第一环面、第二环面以及第二斜面。利用第二斜面、第一环面以及第二环面对第一斜面5051、第二圆台面5052以及第一圆台面5041进行限定，实现喷嘴504与喷嘴头505在垂直方向的固定，并通过喷嘴504底部与喷嘴套503内底部焊接实现喷嘴504的固定，从而利用喷嘴504与喷嘴套503对喷嘴头505进行限定，防止喷嘴头505轴向移动或脱落。

在本实施例中，所述第二斜面的上方设置有第三斜面5031，所述第三斜面5031的倾斜方向与第二斜面相反，则使得从喷射水眼506喷出的液体不会直接接触喷嘴套503，并且在喷嘴套503的外端面上喷焊有碳化钨层507，同样的，在喷嘴套503的周围的喷枪外壁上喷焊碳化钨层507，从而使喷嘴套503以及喷枪具有更好的防止喷砂过程的反溅冲蚀，进一步保证水力喷射压裂酸化技术的顺利完成。

在本实施例中，所述喷射水眼506的进液端至出液端为从大到小的喇叭状过渡孔，其孔壁为光滑的弧面结构，从而当高压水通过喷嘴头505时，不会产生涡流，避免了高压涡流对进口端内壁的损坏，从而有效地延长喷嘴的使用寿命并提高了工作效率。

在本实施例中，喷嘴头505可采用硬度达到HRA90的钨钴硬质合金喷嘴，或喷嘴头4为镍基合金喷嘴或碳化钨喷嘴，采用此结构，保证了喷嘴头4自身的抗冲击性能，从而延长喷嘴头505的使用寿命。

本实施例中，喷枪表面进一步做磷化处理，增强耐腐蚀能力。

以上所述，仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种用于碳酸盐岩深部地热水层酸压改造的管柱结构，其特征在于，包括油管、RTTS封隔器、上短节、喷枪、下短节、单向阀、筛管和导锥，所述油管下端与RTTS封隔器上端连接，所述RTTS封隔器下端通过上短节与喷枪上端连接，所述喷枪下端通过下短节与单向阀上端连接，所述单向阀下单与筛管上端连接，所述筛管下端与导锥连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于碳酸盐岩深部地热水层酸压改造的管柱结构，其特征在于，所述上短节和下短节上分别安装有上扶正器和下扶正器。

3.根据权利要求1所述的一种用于碳酸盐岩深部地热水层酸压改造的管柱结构，其特征在于，所述喷枪包括上接头、下接头、喷嘴和喷嘴套，所述下接头和上接头设置在喷枪的两端，所述喷枪外壁上设置有多个喷射孔，所述喷嘴套设置在喷射孔中，所述喷嘴设置在喷嘴套中，所述喷嘴上端设置有喷嘴头，所述喷嘴与喷嘴头的中线轴线上设置有贯通的喷射水眼。

4.根据权利要求3所述的一种用于碳酸盐岩深部地热水层酸压改造的管柱结构，其特征在于，所述喷嘴套的外端面上喷焊有碳化钨层，且所述喷射孔四周的喷枪本体外壁上喷焊有碳化钨层。

5.根据权利要求1所述的一种用于碳酸盐岩深部地热水层酸压改造的管柱结构，其特征在于，所述单向阀上下两端分别设置有外螺纹和螺纹槽，所述单向阀上端通过外螺纹与下短节下端螺纹连接，所述单向阀下端通过螺纹槽与筛管上端螺纹连接，所述单向阀内设置有活动腔，所述活动腔上下两端分别设置有相互导通的上通道和下通道，所述活动腔内设置有活动塞。

6.根据权利要求5所述的一种用于碳酸盐岩深部地热水层酸压改造的管柱结构，其特征在于，所述上通道下端面与活动塞上端面之间设置有压缩弹簧，所述压缩弹簧的上端与上通道的下端面连接，所述压缩弹簧的下端与活动塞上端面的凹槽底部连接，所述活动塞下断面设置有锥面，所述锥面与下通道上端贴合。

7.根据权利要求6所述的一种用于碳酸盐岩深部地热水层酸压改造的管柱结构，其特征在于，所述活动塞的侧壁呈梯形结构，所述梯形结构的上部侧壁与活动腔内壁贴合，所述梯形结构的下部侧壁上沿其圆周方向设置有多个导流孔。

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