本發(fā)明屬于石油天然氣工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種同心管式井下超臨界二氧化碳射流混砂裝置。

背景技術(shù)：

超臨界態(tài)二氧化碳?jí)毫压に囎鳛橐环N具前景的壓裂技術(shù)。超臨界態(tài)是不同于氣態(tài)與液態(tài)的流體形態(tài)，超臨界二氧化碳具有接近于液體的高密度和接近于氣體的低黏度、具有較強(qiáng)的溶解能力和高擴(kuò)散系數(shù)，超臨界二氧化碳?jí)毫岩菏菧贤▋?chǔ)集層微裂縫、造成裂縫網(wǎng)絡(luò)的最佳工作液體系之一。液相二氧化碳和石英砂等支撐劑的混合需地面混砂裝置，且必須在高壓低溫的工況條件下進(jìn)行，因此，給予地面混砂裝置提出了極高的要求。同時(shí)，現(xiàn)有的地面壓裂砂濃度的控制方法為通過地面混砂裝置將配比好的一定砂濃度的壓裂液經(jīng)壓裂泵車、管柱壓入地層；當(dāng)需要調(diào)整砂濃度時(shí)，只能通過地面混砂裝置將新配比好的具有一定砂濃度的壓裂液再次經(jīng)壓裂泵車、管柱輸送到地層；因此，砂濃度調(diào)整前后需要一定的時(shí)間，同時(shí)超臨界二氧化碳的低黏度特性，導(dǎo)致攜砂能力較差，使得無法實(shí)時(shí)控制到達(dá)地層的壓裂液的砂濃度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種同心管式井下超臨界二氧化碳射流混砂裝置，具有能夠?qū)崿F(xiàn)井下混砂、實(shí)時(shí)控制砂濃度等特點(diǎn)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)解決方案是：

一種同心管式井下超臨界二氧化碳射流混砂裝置，包括與井筒內(nèi)同心管柱連接的同心外管1，同心外管1內(nèi)設(shè)置有同心內(nèi)管2，同心內(nèi)管2上部周向均勻分布2-4個(gè)平衡孔3，同心內(nèi)管2中部周向均勻分布2-4個(gè)吸入口6；同心外管1與同心內(nèi)管2間的環(huán)形空間通過密封堵頭10密封，同心內(nèi)管2內(nèi)固定有射流裝置。

所述的射流裝置包括導(dǎo)液管4、噴嘴7、支撐環(huán)5、喉管8和擴(kuò)散管9，導(dǎo)液管4固裝在同心內(nèi)管2內(nèi)且位于平衡孔3下方；導(dǎo)液管4與噴嘴7連接，噴嘴7通過開孔的支撐環(huán)5與喉管8連接，喉管8與擴(kuò)散管9相連且固裝在同心內(nèi)管1上。

所述的平衡孔3的總截橫面積小于噴嘴7的橫截面積。

所述的支撐環(huán)5上開有周向均勻分布的2-4個(gè)槽形通孔且與同心內(nèi)管1上的吸入口6相對(duì)應(yīng)。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、操作簡(jiǎn)單，井下射流混砂裝置與同心管相連接，隨同心管柱一起下入井筒，便于起下管柱及裝置。

2、徹底改變了地面液相二氧化碳與支撐劑混合并注入巖層的工藝及混砂裝置，將需要在高壓低溫條件下進(jìn)行二氧化碳與支撐劑相混合的地面混砂裝置，替換為井下射流混砂裝置，簡(jiǎn)化了設(shè)備，提高了可靠性與經(jīng)濟(jì)性。

3、克服了地面混砂工藝無法控制井下砂濃度的重大缺陷，由于超臨界二氧化碳具有低黏、懸砂能力差的特性，地面調(diào)整好的砂濃度在到達(dá)地層時(shí)將發(fā)生改變，本發(fā)明可通過調(diào)節(jié)射流工作壓力與流量，達(dá)到調(diào)整井下砂濃度的效果，實(shí)現(xiàn)壓裂時(shí)井下砂濃度實(shí)時(shí)控制。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

參照?qǐng)D1，一種同心管式井下超臨界二氧化碳射流混砂裝置，包括與井筒內(nèi)同心管柱通過螺紋連接的同心外管1，同心外管1內(nèi)設(shè)置有同心內(nèi)管2，同心內(nèi)管2與井筒內(nèi)同心管柱通過螺紋連接，同心內(nèi)管2上部周向均勻分布2-4個(gè)槽形的平衡孔3(通孔)，同心內(nèi)管2中部周向均勻分布2-4個(gè)槽形的吸入口6(通孔)；同心外管1與同心內(nèi)管2間的環(huán)形空間通過密封堵頭10密封，密封堵頭10與同心外管1通過螺紋連接，密封同心外管1與同心內(nèi)管2間的環(huán)形空間。同心內(nèi)管2內(nèi)固定有射流裝置。

所述的射流裝置包括導(dǎo)液管4、噴嘴7、支撐環(huán)5、喉管8和擴(kuò)散管9，導(dǎo)液管4固裝在同心內(nèi)管2內(nèi)且位于平衡孔3下方；導(dǎo)液管4與噴嘴7連接，噴嘴7通過開孔的支撐環(huán)5與喉管8連接，喉管8與噴嘴7之間的空隙為吸入通道，喉管8與擴(kuò)散管9相連且固裝在同心內(nèi)管1上。

所述的平衡孔3的總截橫面積小于噴嘴7的橫截面積。

所述的支撐環(huán)5上開有周向均勻分布的2-4個(gè)槽形通孔且與同心內(nèi)管1上的吸入口6相對(duì)應(yīng)。

本發(fā)明的工作原理：

本發(fā)明在井場(chǎng)安裝時(shí)，首先將射流裝置固裝在同心內(nèi)管2內(nèi)，即，先將噴嘴7與導(dǎo)液管4相連接，再將其固裝在同心內(nèi)管2內(nèi)且位于平衡孔3的下方，然后將支撐環(huán)5置于同心內(nèi)管2內(nèi)并調(diào)整支撐環(huán)5上的槽形通孔與同心內(nèi)管2上的吸入口6相對(duì)應(yīng)，在將喉管8與支撐環(huán)5相連接，最后將擴(kuò)散管9與喉管8相連并固裝在同心內(nèi)管1上。其次將同心內(nèi)管2與同心管柱的內(nèi)管柱通過螺紋連接。然后將同心外管1與同心管柱的外管柱通過螺紋連接。最后將密封堵頭10與同心外管1通過螺紋連接，密封同心外管1與同心內(nèi)管2間的環(huán)形空間。

本發(fā)明工作時(shí)，井下射流混砂裝置隨同心管柱一起下入井筒預(yù)定位置后，超臨界二氧化碳A通過同心管柱達(dá)到同心內(nèi)管2，支撐劑B通過同心管柱到達(dá)同心內(nèi)管2與同心外管1的環(huán)形空間并被密封堵頭10封裝在環(huán)形空間內(nèi)。超臨界二氧化碳A在同心內(nèi)管2內(nèi)分成兩部分，其中較小的流量通過同心內(nèi)管2的平衡孔3進(jìn)入同心內(nèi)管2與同心外管1的環(huán)形空間，其余大部分流量經(jīng)導(dǎo)液管4流向噴嘴7。超臨界二氧化碳A經(jīng)噴嘴7節(jié)流后形成高速低壓液流，在噴嘴7出口、支承環(huán)5的槽型孔、同心內(nèi)管2上的吸入口6與同心內(nèi)管2與同心外管1的環(huán)形空間的流道兩端形成壓差，在此壓差作用下經(jīng)支承環(huán)5與同心內(nèi)管2上的吸入口6吸入支撐劑B，流入喉管8并形成混合液C，經(jīng)擴(kuò)散管9降速增壓后，流入地層。