CN220353858U - 一种高强度导压式水力喷射器及施工作业管柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高强度导压式水力喷射器及施工作业管柱，所述水力喷射器包括喷射器本体、导压帽、过滤组件和喷嘴组件，其中，喷射器本体内部设置有多个导压长孔，导压长孔的入口端处固定设置导压帽；过滤组件设置于导压帽上；喷嘴组件的数量为多组，喷嘴组件周向设置在喷射器本体上并与喷射器本体连通。所述施工作业管柱包括上述所述的高强度导压式水力喷射器。本实用新型提供的水力喷射器能够有效防止高速携砂液对本体外表面的返溅冲蚀伤害，提高施工效率。

Description

一种高强度导压式水力喷射器及施工作业管柱

技术领域

本实用新型涉及油气田水力喷射压裂工艺技术领域，具体的，涉及一种高强度导压式水力喷射器及施工作业管柱。

背景技术

在油气田水力喷射压裂施工领域中，水力喷枪是水力喷射压裂施工工艺管柱的重要组成部分。在水力喷射施工喷砂射孔阶段，高压高速喷射流体经水力喷枪喷嘴喷出，将会产生反射到水力喷枪外壁的高度反射流，对水力喷枪造成严重的返溅冲蚀伤害，在本体上产生凹坑甚至刺穿失效，造成水力喷枪使用寿命短，更换频繁，严重影响了水力喷射压裂施工的施工效率和施工成本。同时，因工具使用工况和施工工艺的不同，在某些特定工艺和施工作业管柱中，需要水力喷射器还需具有导压功能，将水力喷射器内部管柱上端压力传导至水力喷射器下部工具中，从而实现水力喷射器下部工具的坐封启动等。目前，水力喷射器既能抗外部返溅冲蚀伤害、使用强度高，又具有导压功能的问题尚未解决。为满足管柱水力喷射器高强度及导压功能需求，设计了一种高强度导压式水力喷射器。

申请号为“CN202121138509.4”、名称为“一种用于水力喷射压裂的水力喷枪”的中国专利公开了一种用于水力喷射压裂的水力喷枪。该水力喷枪上面的喷嘴里侧设有下滑套，下滑套与中心通道之间通过一道密封圈间隙配合连接，下滑套上部设有定位销钉II与本体连接，下滑套上面为上滑套，上滑套与中心通道之间通过两道密封圈过渡配合连接，上滑套上部设有定位销钉I与本体连接。该水力喷枪具有如下有益效果：通过设置上滑套和下滑套顺序动作，分别打开上、下喷嘴进行单独压裂作业，保证了压裂的压力和流速，两个喷嘴相互呈90°错开，使得喷嘴可将压裂液向两个相互垂直的方向喷射，进而可防止两个喷嘴在喷射时两个喷射孔道之间塌陷，设置挡板通过燕尾槽连接本体，在喷嘴外部将喷嘴定位，方便安装更换。但该水力喷枪与本申请的结构不同。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本实用新型的目的之一在于提供一种能够有效防止返溅冲蚀的高强度导压式水力喷射器。又如，本实用新型另一目的在于提供一种施工效率高的施工作业管柱。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供了一种高强度导压式水力喷射器，所述水力喷射器包括喷射器本体、导压帽、过滤组件和喷嘴组件，其中，喷射器本体内部设置有多个导压长孔，导压长孔的入口端处固定设置导压帽；过滤组件设置于导压帽上；喷嘴组件的数量为多组，喷嘴组件周向设置在喷射器本体上并与喷射器本体连通。

根据本实用新型一方面的一个或多个示例性实施例，所述多个导压长孔可开设在所述喷射器本体的内壁上，且其轴线与所述喷射器本体内部通道的轴线相平行。

根据本实用新型一方面的一个或多个示例性实施例，所述喷嘴组件可包括喷嘴、喷嘴套和喷嘴孔，其中，所述喷嘴孔设置于喷射器本体的外周且与喷射器本体内部通道连通，所述喷嘴套设置于喷嘴孔中，所述喷嘴设置于喷嘴套中。

根据本实用新型一方面的一个或多个示例性实施例，所述滤网组件可包括滤网，所述导压帽中可设置有与所述导压长孔连通的通孔，所述滤网可通过安装件固定在所述通孔上。

根据本实用新型一方面的一个或多个示例性实施例，所述喷嘴套可由硬质合金盖板加工而成。

根据本实用新型一方面的一个或多个示例性实施例，所述导压长孔的管径可为3～5mm，所述喷射器本体内部通道管径可为30～40mm。

根据本实用新型一方面的一个或多个示例性实施例，所述喷射器本体上可间隔设置有4～8组喷嘴组件。

根据本实用新型一方面的一个或多个示例性实施例，所述水力喷射器的下端可连接有底部封隔器，水力喷射器内部管柱上端压力可通过所述导压帽与所述导压长孔传至底部封隔器中。

根据本实用新型一方面的一个或多个示例性实施例，所述喷射器本体的上端与下端都可设置有连接螺纹，用于连接至水力喷射压裂管柱和下部工具，所述喷射器本体外部上端外表面可周向均匀设置有多个刨方。

本实用新型的另一方面提供了一种施工作业管柱，所述施工作业管柱可包括上述所述的高强度导压式水力喷射器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括以下内容中的至少一项：

(1)本实用新型提供的高强度导压式水力喷射器中的喷嘴套采用硬质合金盖板加工而成，可有效防止水力喷射过程中高速携砂液对本体外表面的返溅冲蚀伤害；

(2)本实用新型的喷射器本体内部设计有导压长孔，通过导压帽及本体内部的导压长孔可将水力喷射器内部管柱上端压力传导至水力喷射器下部工具中，从而实现水力喷射器下部工具的坐封启动等功能；

(3)本实用新型提供的施工作业管柱借助高强度导压式水力喷射器内外压力平衡进行坐封、解封等工作，施工效率高。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本实用新型的上述和其他目的和/或特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了本实用新型一个示例性实施例的高强度导压式水力喷射器的半剖视结构示意图；

图2示出了图1中沿A-A方向的剖视示意图；

图3示出了图2中沿B-B方向的高强度导压式水力喷射器的全剖视结构示意图。

附图标记说明：

1-喷射器本体，2-导压帽，21-通孔，3-滤网，4-水眼螺钉，5-喷嘴组件，51-喷嘴，52-喷嘴套，53-喷嘴孔，6-喷射器本体内部通道，7-导压长孔。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本实用新型的一种高强度导压式水力喷射器及施工作业管柱。

需要说明的是，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅仅是为了方便描述和便于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“上”、“下”、“内”、“外”等仅仅为了便于描述和构成相对的方位或位置关系，而并非指示或暗示所指的部件必须具有该特定方位或位置。

图1示出了本实用新型一个示例性实施例的高强度导压式水力喷射器的半剖视结构示意图；图2示出了图1中沿A-A方向的剖视示意图；图3示出了图2中沿B-B方向的高强度导压式水力喷射器的全剖视结构示意图。

第一示例性实施例

在本实用新型的第一示例性实施例中，高强度导压式水力喷射器主要包括如图3中所示的水力喷射器本体1、导压帽2、过滤组件和如图1中所示的喷嘴组件5。如图3中所示，喷射器本体1内部设置有多个导压长孔7。导压帽2固定设置在导压长孔7的入口端。过滤组件设置在导压帽2上。如图1中所示，喷射器本体上设置有喷嘴组件5。喷嘴组件5内部中间为长圆孔，通过长圆孔与喷射器本体1内外接通。液体从长圆孔中流出。

在本示例性实施例中，如图3中所示，喷射器本体内部轴线方向上可设置有2～6个导压长孔7。例如2个、4个或6个导压长孔。导压长孔的数量可根据操作需求和/或喷射器本体的尺寸空间设计。导压长孔7设置在喷射器本体内部通道6的外部，与内部通道的端口相接。喷射器本体内部通道可为如图2中所示的喷射器本体1内部中心的环形孔。

在本示例性实施例中，如图1中所示，喷嘴组件5可包括喷嘴51、喷嘴套52和喷嘴孔53。喷嘴51可焊接在喷嘴套52内部。喷嘴具有节流作用。喷射器本体1外周开设有喷嘴孔53，喷嘴孔53与喷射器本体内部通道6连通。喷嘴套52可设置在喷嘴孔53中。喷嘴套可采用高硬度硬质合金加工而成，能够有效防止水力喷射过程中高速携砂液对喷射器本体外表面的返溅冲蚀伤害。喷嘴组件在喷射器本体上周向对称分布，例如，喷射器本体上可周向对称设置多排喷嘴组件，排与排之间周向90°相位角分布。喷射器本体上可间隔设置有4～8组喷嘴组件，例如4个、6个或8个。喷嘴组件的总个数可根据操作需求设定。当向油管内注入施工液体，喷嘴的节流作用可产生内外节流压差。

在本示例性实施例中，如图3中所示，滤网组件可包括滤网3。导压帽2中可设置有通孔21，通孔21将导压帽2与导压长孔7连通。滤网3通过设置安装件固定在通孔21上，例如，滤网3固定在导压帽2与通孔21的接口处。安装件可包括水眼螺钉4。滤网可设置为不锈钢滤网，通过不锈钢滤网可对即将进入导压长孔的液体进行过滤，防止砂粒等杂质进入到导压长孔造成导压通道堵塞或进入到水力喷射器下部工具中影响下部工具的正常动作等。

在本示例性实施例中，导压长孔的管径可为3～5mm，例如3.3mm、4.6mm或4.9mm。喷射器本体的内部通道管径可为30～40mm，例如32.3mm、35.3mm或39.1mm。导压长孔的管径与喷射器本体内部通道管径可根据操作需求、加工能力和喷射器本体尺寸限制等因素设计。

在本实施例中，水力喷射器下端连接的下部工具可为底部封隔器。水力喷射器内部管柱上端压力通过导压帽与导压长孔传到至底部封隔器中，底部封隔器内部压力高于外部压力形成内外压差，通过内外压差对底部封隔器进行坐封。这里，内外压差即为内外节流压差。

在本示例性实施例中，喷射器本体的上端与下端可设置有连接螺纹，此结构可用于将喷射器本体的上端与下端分别与水力喷射压裂管柱和下部工具连接。喷射器本体外部上端外表面均匀设置有多个刨方，便于现场操作人员上扣、卸扣。

第二示例性实施例

本示例性实施例提供了一种施工作业管柱，施工作业管柱可包括如上第一示例性实施例所述的高强度导压式水力喷射器。

第三示例性实施例

本示例性实施例提供了一种高强度导压式水力喷射器，高强度导压式水力喷射器包括如图3中所示的水力喷射器本体1、导压帽2、滤网3、水眼螺钉4，和如图1中所示的喷嘴51、喷嘴套52。如图3中所示，喷射器本体1内部设计有多个导压长孔7，滤网3及水眼螺钉4依次安装于导压帽2上，再将导压帽2安装于喷射器本体1导压长孔7的入口端。如图1中所示，喷射器本体1外部设置有四个喷嘴孔53，内部焊接有喷嘴51的喷嘴套52依次安装于喷射器本体1外部四个喷嘴孔53上。喷嘴套采用高硬度硬质合金加工而成，可有效防止水力喷射过程中高速携砂液对喷射器本体外表面的返溅冲蚀伤害。如图3中所示，喷射器本体1内部设计有两个导压长孔7，通过导压帽2及喷射器本体1内部的导压长孔可将水力喷射器内部管柱上端压力传导至水力喷射器下部工具中，从而实现水力喷射器下部工具的坐封启动等。导压帽2上设计有滤网3及水眼螺钉4，通过滤网3可对即将进入喷射器本体1内部导压长孔7的液体进行过滤，防止砂粒等杂质进入到导压长孔造成导压通道堵塞或进入到水力喷射器下部工具中影响下部井下工具的正常动作等。喷射器本体上设置有上下连接螺纹，用于连接至水力喷射压裂管柱中，喷射器本体上端外表设置有周向均布刨方，便于现场操作人员上扣、卸扣。

本申请技术方案设计的水力喷射器在常规水力喷射器结构基础上，在喷射器本体内部设计有导压长孔，通过设计导压帽及本体内部的导压长孔可将水力喷射器内部管柱上端压力传导至水力喷射器下部工具中，水力喷射器下部连接的底部封隔器内部压力高于外部压力，在内外压差的作用下，即可实现水力喷射器下部连接的底部封隔器工具的坐封。此外，喷嘴套采用硬质合金盖板加工而成，可有效防止水力喷射过程中高速携砂液对本体外表面的返溅冲蚀伤害。

第四示例性实施例

为了更好地理解上述示例性实施例，本示例性实施例对高强度导压式水力喷射器的使用方法进行了说明，使用方法可包括以下步骤：

步骤一：下钻。

按照设计方案将该高强度导压式水力喷射器连接在设计管柱中的指定位置下钻。

步骤二：坐封底部封隔器。

调整工具串的位置，喷嘴位置对准施工层段。喷射器本体下部连接的底部封隔器为依靠内外压差坐封的封隔器。当向油管内注入施工液体，通过喷嘴的节流作用可产生内外节流压差，喷射器本体内部设计有两个导压长孔，通过导压帽及导压长孔可将水力喷射器内部管柱上端压力传导至底部封隔器中，喷射器本体下部连接的底部封隔器内部压力高于外部压力，在内外压差的作用下，即可实现喷射器本体下部连接的底部封隔器工具的坐封。

步骤三：水力喷砂射孔。

借助高强度导压式水力喷射器完成射孔作业。

步骤四：压裂。

按照施工设计要求完成压裂施工。

步骤五：解封。

停止向油管注液体，高强度导压式水力喷射器内外压力平衡，底部封隔器解封。

步骤六：起钻。

将管柱起出地面。

综上所述，本实用新型的优点可包括以下内容中至少一点：

(1)本实用新型提供的高强度导压式水力喷射器解决了水力喷射器在射孔阶段受高速返溅冲蚀失效问题，提高了器械的使用寿命，减少了施工成本；

(2)本实用新型提供的施工作业管柱具有导压功能，能够根据施工需要将水力喷射器内部管柱上端压力传导至水力喷射器下部工具中，从而实现水力喷射器下部工具的坐封启动等。

尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本实用新型的一种高强度导压式水力喷射器及施工作业管柱，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本实用新型的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (10)

1.一种高强度导压式水力喷射器，其特征在于，所述水力喷射器包括喷射器本体、导压帽、过滤组件和喷嘴组件，其中，

喷射器本体内部设置有多个导压长孔，导压长孔的入口端处固定设置导压帽；

过滤组件设置于导压帽上；

喷嘴组件的数量为多组，喷嘴组件周向设置在喷射器本体上并与喷射器本体连通。

2.根据权利要求1所述的高强度导压式水力喷射器，其特征在于，所述多个导压长孔开设在所述喷射器本体的内壁上，且其轴线与所述喷射器本体内部通道的轴线相平行。

3.根据权利要求1所述的高强度导压式水力喷射器，其特征在于，所述喷嘴组件包括喷嘴、喷嘴套和喷嘴孔，其中，所述喷嘴孔设置于喷射器本体的外周且与喷射器本体内部通道连通，所述喷嘴套设置于喷嘴孔中，所述喷嘴设置于喷嘴套中。

4.根据权利要求1所述的高强度导压式水力喷射器，其特征在于，所述过滤组件包括滤网，所述导压帽中设置有与所述导压长孔连通的通孔，所述滤网通过安装件固定在所述通孔上。

5.根据权利要求3所述的高强度导压式水力喷射器，其特征在于，所述喷嘴套由硬质合金盖板加工而成。

6.根据权利要求2所述的高强度导压式水力喷射器，其特征在于，所述导压长孔的管径为3～5mm，所述喷射器本体内部通道管径为30～40mm。

7.根据权利要求1所述的高强度导压式水力喷射器，其特征在于，所述喷射器本体上间隔设置有4～8组喷嘴组件。

8.根据权利要求1所述的高强度导压式水力喷射器，其特征在于，所述水力喷射器的下端连接有底部封隔器，水力喷射器内部管柱上端压力通过所述导压帽与所述导压长孔传至底部封隔器中。

9.根据权利要求1所述的高强度导压式水力喷射器，其特征在于，所述喷射器本体的上端与下端都设置有连接螺纹，用于连接至水力喷射压裂管柱和下部工具，所述喷射器本体外部上端外表面周向均匀设置有多个刨方。

10.一种施工作业管柱，其特征在于，所述管柱包括如权利要求1～9中任意一项所述的高强度导压式水力喷射器。