一種井下實(shí)時(shí)混砂器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型具體涉及一種井下實(shí)時(shí)混砂器，適用于加砂壓裂時(shí)調(diào)整砂濃度，特別是需要頻繁的實(shí)時(shí)調(diào)整井下砂濃度的壓裂工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，壓裂砂濃度的控制方法是:通過地面混砂車將砂濃度控制好，再經(jīng)過壓裂泵車、油管(或井筒)將一定砂濃度的攜砂液壓入地層。當(dāng)需要調(diào)整砂濃度時(shí)，只能先通過地面混砂車將新的砂濃度調(diào)整好，再經(jīng)由壓裂泵、油管(或井筒)輸送到地層。
[0003]由于地面壓裂管線以及油管(或井筒)的容量有幾十方(具體容量與井深及管柱內(nèi)徑有關(guān))，調(diào)整后的砂濃度只有將調(diào)整前的幾十方砂濃度的壓裂液全部擠進(jìn)地層，調(diào)整后砂濃度才能到達(dá)地層，可以看出調(diào)整一次砂濃度需要幾分鐘至幾十分鐘的時(shí)間。對于需要立即調(diào)整砂濃度的場合(如出現(xiàn)砂堵跡象時(shí)、或工藝要求立即調(diào)整砂濃度時(shí)等等)，現(xiàn)有的壓裂砂濃度技術(shù)無疑是無能為力的。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有砂濃度控制工藝的時(shí)間太長，不能進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的冋題。
[0005]為此，本實(shí)用新型提供了一種井下實(shí)時(shí)混砂器，所述混砂器為圓筒體，該圓筒體的中心孔至上而下分別為第一段中心孔、第二段中心孔、第三段中心孔、第四段中心孔，所述第一段中心孔、第二段中心孔、第三段中心孔、第四段中心孔均為圓柱形通孔；
[0006]所述第一段中心孔內(nèi)徑大于第三段中心孔內(nèi)徑，第三段中心孔內(nèi)徑大于第四段中心孔內(nèi)徑，第四段中心孔內(nèi)徑大于第二段中心孔第四段中心孔內(nèi)徑，所述第一段中心孔和第二段中心孔相接處為上小下大的圓錐臺，該圓錐臺下端面內(nèi)徑與第一段中心孔內(nèi)徑相等，圓錐臺上端面內(nèi)徑與第二段中心孔內(nèi)徑相等；
[0007]所述第三段中心孔內(nèi)壁沿切線方向周向均勻分布4-8個(gè)長槽形旋流通孔，所述長槽形旋流通孔兩端為圓弧形，該長槽形旋流通孔軸線與中心孔軸線夾角的范圍為30。-50。。
[0008]所述第二段中心孔內(nèi)徑為第一段中心孔內(nèi)徑的1/2，第四段中心孔內(nèi)徑為第一段中心孔內(nèi)徑的5/8，第三段中心孔內(nèi)徑為第一段中心孔內(nèi)徑的3/4。
[0009]所述圓錐臺錐面與中心孔軸線夾角的范圍為20° -45°。
[0010]所述長槽形旋流通孔的總面積與第二段中心孔的橫截面積相等。
[0011]所述混砂器上端設(shè)有內(nèi)螺紋，下端設(shè)有外螺紋。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0013](I)井下實(shí)時(shí)混砂器顛覆了傳統(tǒng)的地面砂濃度控制技術(shù)，使得壓裂時(shí)在井下實(shí)時(shí)控制砂濃度成為現(xiàn)實(shí)；
[0014](2)井下實(shí)時(shí)控制砂濃度有利于避免井筒砂堵和壓裂管柱砂卡，使得壓裂施工更加安全；
[0015](3)井下實(shí)時(shí)控制砂濃度有利于脈沖式加砂壓裂，有助于壓裂時(shí)產(chǎn)生縫網(wǎng)，擴(kuò)大壓裂改造體積，提高壓裂增產(chǎn)效果。
[0016]下面將結(jié)合附圖做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型的軸向半剖示意圖；
[0018]圖2是實(shí)用新型左視不意圖；
[0019]圖3為本實(shí)用新型A-A剖面示意圖；
[0020]圖4為本實(shí)用新型B-B剖面示意圖；
[0021]圖5為本實(shí)用新型下井連接示意圖。
[0022]圖中:1、第一段中心孔；2、第二段中心孔；3、第三段中心孔；4、第四段中心孔；5、
長槽形旋流通孔。
【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例1:
[0024]本實(shí)施例提供了一種如圖1、圖2、圖3、圖4所示的井下實(shí)時(shí)混砂器，該混砂器為圓筒體，此圓筒體的中心孔至上而下分別為第一段中心孔1、第二段中心孔2、第三段中心孔
3、第四段中心孔4，第一段中心孔1、第二段中心孔2、第三段中心孔3、第四段中心孔4均為圓柱形通孔；
[0025]第一段中心孔I內(nèi)徑大于第三段中心孔3內(nèi)徑，第三段中心孔3內(nèi)徑大于第四段中心孔4內(nèi)徑，第四段中心孔4內(nèi)徑大于第二段中心孔2第四段中心孔4內(nèi)徑，第一段中心孔I和第二段中心孔2相接處為上小下大的圓錐臺，該圓錐臺下端面內(nèi)徑與第一段中心孔I內(nèi)徑相等，圓錐臺上端面內(nèi)徑與第二段中心孔2內(nèi)徑相等；
[0026]第三段中心孔3內(nèi)壁沿切線方向周向均勻分布4-8個(gè)長槽形旋流通孔5，長槽形旋流通孔5兩端為圓弧形，該長槽形旋流通孔5軸線與中心孔軸線夾角的范圍為30° -50°，如圖4該夾角為C2。
[0027]如圖5所示，本實(shí)施例實(shí)時(shí)混砂器上端與油管連接(組成Helmholtz振蕩腔)，下端與絲堵連接。壓裂時(shí)，高濃度攜砂液經(jīng)由油管進(jìn)入Helmholtz振蕩腔后由于剪切層的不穩(wěn)定性，剪切層對流經(jīng)它處的流體束中不穩(wěn)定擾動波進(jìn)行選擇性放大并形成渦環(huán)結(jié)構(gòu)。渦環(huán)在剪切流動中與下游碰撞壁發(fā)生碰撞并產(chǎn)生壓力擾動波同時(shí)向上游反射，在上游剪切層分離處誘發(fā)出新的擾動。新舊擾動頻率相互匹配且具有合適的相位關(guān)系，上游就不斷地產(chǎn)生周期性激勵，其固有波形受到影響，振蕩腔內(nèi)就產(chǎn)生流體自激振蕩并在下游出口形成脈沖流動。之后再經(jīng)由井下實(shí)時(shí)混砂器長槽形旋流通孔5噴出，形成旋流與環(huán)空注入的純液體進(jìn)行充分混合。
[0028]一般情況下，油管排量及砂濃度保持不變，只調(diào)整環(huán)空純液體排量，一個(gè)環(huán)空純液體排量，對應(yīng)一個(gè)井底砂濃度，從而達(dá)到實(shí)時(shí)調(diào)整井下砂濃度的目的。其中，長槽形旋流通孔5的具體尺寸及個(gè)數(shù)，根據(jù)第二段中心孔2內(nèi)徑確定，兩者等效過流面積保持相等。
[0029]本實(shí)施例混砂器克服了現(xiàn)有砂濃度控制工藝的時(shí)間太長，不能進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的問題。
[0030]實(shí)施例2:
[0031]在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例提供了一種井下實(shí)時(shí)混砂器，井下實(shí)時(shí)混砂器是一個(gè)上端有內(nèi)螺紋、下端有外螺紋的圓筒體，圓筒體外徑為95mm?；焐捌鲀?nèi)中心孔至上而下分為四段，第一段中心孔I的內(nèi)徑最大，為62mm，第二段中心孔2的內(nèi)徑最小，為31mm，第一段中心孔I與第二段中心孔2過渡面為向上凸起的圓錐臺面，圓錐臺上小下大，圓錐臺下端面直徑與第一段中心孔I內(nèi)徑一致，為62mm，圓錐臺上端面直徑與第二段中心孔2內(nèi)徑一致，為31mm，圓錐臺錐面與內(nèi)孔中心軸夾角Cl為45° ;第三段中心孔3為的內(nèi)徑為47mm，第三段中心孔3內(nèi)壁沿切線方向周向均勻分布6個(gè)長槽形旋流通孔5，長槽形旋流通孔5兩端為圓弧形，長槽形旋流通孔5軸線與中心孔軸線夾角C2為45° ;第四段中心孔4的內(nèi)徑為 39mm。
[0032]本實(shí)施例中長槽形旋流通孔5的總面積與第二段中心孔2的橫截面積相等。
[0033]本實(shí)用新型井下實(shí)時(shí)混砂器上端與油管下端螺紋連接(組成Helmholtz振蕩腔)，下端與絲堵連接。壓裂時(shí)，高濃度攜砂液經(jīng)由Helmholtz振蕩腔后，通過脈沖振動使得攜砂液能量增強(qiáng)，再經(jīng)由井下實(shí)時(shí)混砂器長槽形旋流通孔5噴出，形成旋流與環(huán)空注入的純液體進(jìn)行充分混合。
[0034]綜上所述，本實(shí)用新型井下實(shí)時(shí)混砂器顛覆了傳統(tǒng)的地面砂濃度控制技術(shù)，使得壓裂時(shí)在井下實(shí)時(shí)控制砂濃度成為現(xiàn)實(shí)；而井下實(shí)時(shí)控制砂濃度有利于避免井筒砂堵和壓裂管柱砂卡，使得壓裂施工更加安全；同時(shí)，井下實(shí)時(shí)控制砂濃度有利于脈沖式加砂壓裂，有助于壓裂時(shí)產(chǎn)生縫網(wǎng)，擴(kuò)大壓裂改造體積，提高壓裂增產(chǎn)效果。
[0035]本實(shí)施例沒有具體描述的部分都屬于本技術(shù)領(lǐng)域的公知常識和公知技術(shù)，此處不再詳細(xì)說明。
[0036]以上例舉僅僅是對本實(shí)用新型的舉例說明，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的保護(hù)范圍的限制，凡是與本實(shí)用新型相同或相似的設(shè)計(jì)均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種井下實(shí)時(shí)混砂器，其特征在于:所述混砂器為圓筒體，該圓筒體的中心孔至上而下分別為第一段中心孔(I)、第二段中心孔(2)、第三段中心孔(3)、第四段中心孔(4)，所述第一段中心孔(I)、第二段中心孔(2)、第三段中心孔(3)、第四段中心孔(4)均為圓柱形通孔； 所述第一段中心孔(I)內(nèi)徑大于第三段中心孔(3)內(nèi)徑，第三段中心孔(3)內(nèi)徑大于第四段中心孔(4)內(nèi)徑，第四段中心孔(4內(nèi)徑大于第二段中心孔(2)第四段中心孔(4)內(nèi)徑，所述第一段中心孔(I)和第二段中心孔(2)相接處為上小下大的圓錐臺，該圓錐臺下端面內(nèi)徑與第一段中心孔(I)內(nèi)徑相等，圓錐臺上端面內(nèi)徑與第二段中心孔(2)內(nèi)徑相等； 所述第三段中心孔(3)內(nèi)壁沿切線方向周向均勻分布4-8個(gè)長槽形旋流通孔(5)，所述長槽形旋流通孔(5)兩端為圓弧形，該長槽形旋流通孔(5)軸線與中心孔軸線夾角的范圍為 30。-50。ο2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井下實(shí)時(shí)混砂器，其特征在于:所述第二段中心孔(2內(nèi)徑為第一段中心孔(I)內(nèi)徑的1/2，第四段中心孔(4)內(nèi)徑為第一段中心孔(I)內(nèi)徑的5/8，第三段中心孔(3)內(nèi)徑為第一段中心孔(I)內(nèi)徑的3/4。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井下實(shí)時(shí)混砂器，其特征在于:所述圓錐臺錐面與中心孔軸線夾角的范圍為20° -45°。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井下實(shí)時(shí)混砂器，其特征在于:所述長槽形旋流通孔(5)的總面積與第二段中心孔(2)的橫截面積相等。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井下實(shí)時(shí)混砂器，其特征在于:所述混砂器上端設(shè)有內(nèi)螺紋，下端設(shè)有外螺紋。
【專利摘要】本實(shí)用新型具體涉及一種井下實(shí)時(shí)混砂器，所述混砂器為圓筒體，該圓筒體的中心孔至上而下分別為第一段中心孔、第二段中心孔、第三段中心孔、第四段中心孔，所述第一段中心孔、第二段中心孔、第三段中心孔、第四段中心孔均為圓柱形通孔；第三段中心孔內(nèi)壁沿切線方向周向均勻分布4-8個(gè)長槽形旋流通孔。本實(shí)用新型井下實(shí)時(shí)混砂器顛覆了傳統(tǒng)的地面砂濃度控制技術(shù)，使得壓裂時(shí)在井下實(shí)時(shí)控制砂濃度成為現(xiàn)實(shí)；而井下實(shí)時(shí)控制砂濃度有利于避免井筒砂堵和壓裂管柱砂卡，使得壓裂施工更加安全；同時(shí)，井下實(shí)時(shí)控制砂濃度有利于脈沖式加砂壓裂，有助于壓裂時(shí)產(chǎn)生縫網(wǎng)，擴(kuò)大壓裂改造體積，提高壓裂增產(chǎn)效果。
【IPC分類】E21B43/26
【公開號】CN204703883
【申請?zhí)枴緾N201520298432
【發(fā)明人】任國富, 王在強(qiáng), 李憲文, 薛曉偉, 邵媛, 蒙鑫, 桂捷, 曹宗熊, 周長靜
【申請人】中國石油天然氣股份有限公司
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年5月11日