水力噴射壓裂管柱裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型的水力噴射壓裂管柱裝置，包括油管，以及與所述油管連接的噴射器組，其中所述噴射器組包括至少兩組依次連接的噴射器組，并且所述噴射器組構(gòu)造成在使用時(shí)僅有一組處于開啟狀態(tài)。在油管上連接有多組噴射器組時(shí)，下放一次油管即可實(shí)現(xiàn)對油氣井的分段壓裂，而且在對油井分段壓裂時(shí)，不需上提或下放油管，從而可以有效地減少施工周期，提高施工效率，而且施工方便，省事省力。
【專利說明】
水力噴射壓裂管柱裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及井下工具技術(shù)領(lǐng)域，特別地涉及一種水力噴射壓裂管柱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在非常規(guī)油氣井的開發(fā)中，普遍采用水平井多簇分段壓裂的方式來對油氣井進(jìn)行射孔。水平井多簇分段壓裂目前主要采用水力栗送橋塞射孔、壓裂一體化分段壓裂工藝技術(shù)。該技術(shù)已成為非常規(guī)油氣藏，特別是頁巖油氣藏開發(fā)的重要手段。但是，通過單噴射器的噴射器進(jìn)行水平井分段多簇壓裂時(shí)，在射孔過程中，需要多次拖動(dòng)油管來移動(dòng)噴射器以進(jìn)行分段射孔。在每次拖動(dòng)油管過程中，都要拆卸、連接井口部件，造成施工過程多次停頓，并造成射孔施工周期長，還存在井控安全風(fēng)險(xiǎn)等問題。
[0003]因此，如何解決在分段射孔過程中需要多次拖動(dòng)油管的問題，是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型提供一種水力噴射壓裂管柱裝置，設(shè)有多個(gè)噴射器組，通過不同的噴射器組對不同的井段進(jìn)行射孔，不需移動(dòng)油管，省時(shí)省力，提高效率。
[0005]本實(shí)用新型的水力噴射壓裂管柱裝置包括油管，以及與所述油管連接的噴射器組，其中所述噴射器組包括至少兩組依次連接的噴射器組，并且所述噴射器組構(gòu)造成在使用時(shí)僅有一組處于開啟狀態(tài)。
[0006]在一個(gè)實(shí)施例中，至少兩組所述噴射器組包括的噴射器的個(gè)數(shù)不同。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，至少兩組所述噴射器組的噴射孔的直徑和/或個(gè)數(shù)不同。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，所述噴射器組的管體中設(shè)有可移動(dòng)并用于封堵或打開噴射器組的噴射孔的滑套。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，所述滑套為套設(shè)在所述管體中的光滑的環(huán)形套，并且所述噴射器組的管體中設(shè)有位于所述滑套的下游并對所述滑套止位的止位件。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，位于下游的噴射器組中的滑套的內(nèi)徑小于位于上游的噴射器組中的滑套的內(nèi)徑。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，所述滑套為套設(shè)在所述管體中并設(shè)有能夠沿徑向移動(dòng)的凸起的環(huán)形套，其中，所述凸起構(gòu)造成向外移動(dòng)后卡接在所述管體上位于所述滑套的下游的凹槽中。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，所述管體中位于所述凹槽下游的部位設(shè)有拖接用于推動(dòng)所述滑套運(yùn)動(dòng)的球體的拖接件，所述凹槽構(gòu)造成使得所述凸起卡接在所述凹槽中時(shí)所述凸起的內(nèi)端圍成的圓孔的直徑大于所述拖接件的內(nèi)徑。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，所述油管上套設(shè)有水力錨。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，還包括與所述油管連接并用于流通射孔返出液的流道;所述流道包括與最下游的噴射器組連接的第一流道部分，以及與其他的噴射器組連接的第二流道部分，其中所述第一流道部分上設(shè)有閥門，所述第二流道部分設(shè)有閥門和噴嘴。
[0015]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的水力噴射壓裂管柱裝置包括油管和與油管連接的多組噴射器組。在油管上連接有多組噴射器組時(shí)，下放一次油管即可實(shí)現(xiàn)對油氣井的分段壓裂，而且在對油井分段壓裂時(shí)，不需上提或下放油管，從而可以有效地減少施工周期，提高施工效率，而且施工方便，省事省力。
【附圖說明】
[0016]在下文中將基于實(shí)施例并參考附圖來對本實(shí)用新型進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
[0017]圖1是本實(shí)用新型的水力噴射壓裂管柱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本實(shí)用新型中的第一種噴射器的第一位置狀態(tài)示意圖。.
[0019]圖3本實(shí)用新型中的第一種噴射器的第二位置狀態(tài)示意圖。
[0020]圖4是本實(shí)用新型中的第二種噴射器的第一位置狀態(tài)示意圖。
[0021]圖5是本實(shí)用新型中的第二種噴射器的第位置狀態(tài)示意圖。
[0022]圖6是本實(shí)用新型中的流道的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實(shí)際的比例繪制。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0025]如圖1所示，本實(shí)用新型的水力噴射壓裂管柱裝置包括油管8和與油管8連接的噴射器組4、5、6。當(dāng)需要射孔時(shí)，下放油管8和噴射器組4、5、6，通過油管8固定噴射器組4、5、6，通過噴射器組4、5、6對例如井壁進(jìn)行射孔。噴射器組4、5、6可以包括多組。多組噴射器組4、
5、6之間可以通過例如螺紋連接頭依次連接，而位于最端部的一個(gè)噴射器組6與油管8連接。在需要對例如井壁進(jìn)行射孔時(shí)，僅有與射孔井段相應(yīng)的一組噴射器組4或5或6處于開啟狀態(tài)。在油管8上連接有多組噴射器組4、5、6時(shí)，下放一次油管8即可實(shí)現(xiàn)對油氣井的分段壓裂，而且在對油井分段壓裂時(shí)，不需上提或下放油管8，從而可以有效地減少施工周期，提高施工效率，而且施工方便，施工連續(xù)，省事省力。噴射器組4、5、6的數(shù)量可以根據(jù)壓裂段數(shù)來確定。在一個(gè)例子中，在油管8上依次連接有5-6組噴射器組4、5、6，可以滿足1000-1500m的水平井段的壓裂施工需要。
[0026]在每個(gè)噴射器組4或5或6中可以根據(jù)需要設(shè)置一個(gè)或多個(gè)噴射器。各組噴射器組4或5或6包括的噴射器的個(gè)數(shù)可以相同，也可以不同。在一個(gè)例子中，在安裝噴射器組4、5、6之前，可以先預(yù)判地層的儲(chǔ)油情況，當(dāng)某些地層的儲(chǔ)油量較多時(shí)，與該地層相應(yīng)的噴射器組4或5或6可以包括個(gè)數(shù)較多的噴射器，當(dāng)某些地層的儲(chǔ)油量較少時(shí)，與該地層相應(yīng)的噴射器組4或5或6可以包括個(gè)數(shù)較少的噴射器。這樣，可以有效地保證各地層的出油時(shí)間大致相同，以便于實(shí)現(xiàn)例如自動(dòng)控制各地層段的分段壓裂和采油。由于通常情況下，各儲(chǔ)油層的儲(chǔ)油量有多有少，因此在水力噴射壓裂管柱裝置中，有至少兩組噴射器組4、5、6包括的噴射器的個(gè)數(shù)不同。
[0027]每組噴射器組4、5、6中的各噴射器可以均設(shè)置多個(gè)噴射孔，以便于實(shí)現(xiàn)多簇射孔壓裂。每組噴射器組4、5、6中的噴射孔的直徑和/或個(gè)數(shù)可以相同，以便于批量加工噴射器。不同組的噴射器組4、5、6的噴射孔的直徑和/或個(gè)數(shù)可以不同?？梢愿鶕?jù)儲(chǔ)油層的儲(chǔ)油量來設(shè)計(jì)各噴射器組4、5、6的噴射孔的直徑和個(gè)數(shù)。由于在具體使用過程中，各儲(chǔ)油層的儲(chǔ)油量有多有少，因此在水力噴射壓裂管柱裝置中，有至少兩組噴射器組4、5、6的噴射孔的直徑和/或個(gè)數(shù)不同。每個(gè)噴射孔的直徑可以均在4-6_之間，以保證射孔液的噴射力。每個(gè)噴射器上可以設(shè)置有2-4個(gè)噴嘴，噴嘴的具體數(shù)量可以依據(jù)地質(zhì)要求選擇。
[0028]另外，如圖2所示，在噴射器組5的管體51內(nèi)設(shè)置有可移動(dòng)并用于封堵或打開噴射孔52的滑套10。當(dāng)噴射器組5包括多個(gè)噴射器時(shí)，可以在每個(gè)噴射器中均設(shè)置獨(dú)立的滑套10，以便于加工、搬運(yùn)和使用噴射器。在初始位置時(shí)(未使用噴射器組5之前)，滑套10封堵噴射孔52。當(dāng)需要使用噴射器組5時(shí)，通過例如投球推動(dòng)滑套10向下移動(dòng)，從而打開噴射孔52。當(dāng)投球后，通過球體12例如滑套10等之間的配合封堵位于球體12下側(cè)的井段，防止射孔液流入球體12的下方區(qū)域。在具體的使用過程中，位于最下游的噴射器組4中可以不設(shè)置滑套10，而除位于最下游的噴射器組4外的其他噴射器組5、6中均設(shè)置有滑套10，以簡化結(jié)構(gòu)。
[0029]在一個(gè)例子中，如圖2和圖3所示，滑套10為套設(shè)在噴射器組5的管體51中的光滑的環(huán)形套101。環(huán)形套101可以通過剪切銷釘安裝在噴射器組5的管體51中，以進(jìn)一步簡化結(jié)構(gòu)。需要移動(dòng)滑套1打開噴射孔52時(shí)，向噴射器組5中投球，通過球體12推動(dòng)滑套10向下游移動(dòng)。在管體51上位于滑套10下游的位置設(shè)置有止位件11(如止位環(huán)或者設(shè)置在噴射器組5的管體51的凸臺(tái)等)。當(dāng)噴射孔52打開后，通過止位件11止位滑套10，防止滑套10繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)。在投球后，球體12坐封在滑套10上，以通過球體12封堵位于其下方的井段。
[0030]噴射器組6中的滑套結(jié)構(gòu)可以與噴射器組5中的滑套相同，本文不再贅述。此外，位于同一噴射器組5、6中的滑套10的內(nèi)徑相同，以通過一次投球即可打開噴射器組5、6中的所有噴射孔52。位于不同組的噴射器組5、6中的滑套10的內(nèi)徑不同，且越靠近下游，滑套10的內(nèi)徑越小，以使得能夠通過投入不同直徑的球體12打開滑套10。通過上述方式設(shè)置，結(jié)構(gòu)簡單，方便安裝和使用，并可以避免鉆塞等問題，有利于提高油氣藏的開發(fā)水平和經(jīng)濟(jì)效益。
[0031]在另一個(gè)例子中，如圖4和圖5所示，滑套10也為設(shè)置在噴射器組5的管體51中的環(huán)形套101。另外，在環(huán)形套101的靠近下游的部位上設(shè)置有能沿徑向運(yùn)動(dòng)的凸起102，在噴射器組5的管體51上位于滑套10下游的部位設(shè)置有凹槽511。該滑套10也是通過投球的方式打開，并且球體12的直徑小于環(huán)形套101的內(nèi)徑。投球時(shí)，球體12穿過環(huán)形套1I而卡接在凸起102上。當(dāng)噴射孔52被打開后，凸起102運(yùn)動(dòng)到凹槽511的位置，并且凸起102能夠受球體12的擠壓而沿環(huán)形套1I的徑向向外(靠近管體51的方向)運(yùn)動(dòng)而進(jìn)入到凹槽511中。在管體51上位于凹槽511的下游的部位還設(shè)置有拖接件(圓環(huán)，圖中未示出)。當(dāng)凸起102進(jìn)入凹槽511后，凸起102的內(nèi)端(遠(yuǎn)離管體51的一端)圍成的圓孔的直徑大于球體12(拖接件)的直徑，此時(shí)球體12繼續(xù)向下滾落，直至與拖接件接觸。如此設(shè)置，滑套10卡接牢固，并可以通過球體12與拖接件的配合而封堵球體12下游的井段。
[0032]噴射器組6中的滑套結(jié)構(gòu)可以與噴射器組5中的滑套結(jié)構(gòu)相同，本文不再贅述。此夕卜，位于同一噴射器組5、6中的滑套10的內(nèi)徑也相同，以通過一次投球即可打開噴射器組5、6中的所有噴射孔52。此時(shí)，可以僅在噴射器組5、6中位于最下游的噴射器上設(shè)置拖接件，可以將噴射器的長度設(shè)置的較短。位于不同組的噴射器組5、6中的滑套10的內(nèi)徑不同，且越靠近下游，滑套10的內(nèi)徑越小，以使得能夠通過投入不同直徑的球體12打開滑套10。
[0033]在油管8上還可以套設(shè)有水力錨7，以方便定位和固定油管8及噴射器組4、5、6等，提高施工的便捷性。在噴射器組4的下游還可以依次設(shè)置單流閥3、篩管2和導(dǎo)向器I。
[0034]另外，如圖6所示(A表示接油管8，B表示接放噴池)，水力噴射壓裂管柱裝置還包括與油管8連接并用于流通射孔返出液的流道9。流道9包括與最下游的噴射器組4連接的第一流道部分91，以及與其他的噴射器組5、6連接的第二流道部分92，其中第一流道部分91上設(shè)有閥門94，第二流道部分92設(shè)有閥門95、97和噴嘴96、98。并且第二流道部分92可以設(shè)置有至少兩個(gè)，以能夠根據(jù)需要交替工作。在一個(gè)例子中，根據(jù)放噴流程，在進(jìn)行第一段(最下游的井段)的射孔作業(yè)時(shí)，射孔返出液通過主閥門93和閥門94返到放噴池A。在進(jìn)行第二段及后續(xù)各段的射孔作業(yè)時(shí)，射孔返出液通過主閥門93、油嘴控制閥門95及油嘴96控制套壓進(jìn)行放噴，保證已壓裂層不吐砂。噴嘴96刺壞時(shí)將流程改為通過主閥門93、油嘴控制閥門97和油嘴98放噴，同時(shí)更換油嘴96，從而保證連續(xù)施工。
[0035]水力噴射壓裂管柱裝置的施工流程如下:
[0036](I)通過油管8下放噴射器組4、5、6;
[0037](2)進(jìn)行校深作業(yè)，確定噴射器組4、5、6對準(zhǔn)目的層段的位置；
[0038](3)射孔，依據(jù)設(shè)計(jì)排量進(jìn)行第一段(最下游段)的多簇噴砂射孔，地面采用放噴流程控制。噴砂射孔結(jié)束后用基液將射孔砂洗出井口；
[0039](4)關(guān)閉閥門93和94，對第一段進(jìn)行試擠作業(yè)，確認(rèn)地層射穿壓開；
[0040](5)按照設(shè)計(jì)壓裂程序進(jìn)行第一段加砂壓裂施工，壓力作業(yè)時(shí)，油套環(huán)空注基液，油管8加砂;施工過程中按照設(shè)計(jì)的程序及排量大小進(jìn)行施工。
[0041 ] (6)第一段施工結(jié)束。
[0042](7)井口投球打開第二組噴射器組5，按照步驟(3)、(4)、(5)依次完成第二段和后續(xù)各段的噴射、壓裂作業(yè);第二段射孔作業(yè)時(shí)，采用井口放噴流程管匯控制套壓。
[0043](8)全井壓裂作業(yè)結(jié)束后，可以直接放噴或起出水力噴射壓裂管柱裝置。
[0044]雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但在不脫離本實(shí)用新型的范圍的情況下，可以對其進(jìn)行各種改進(jìn)并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個(gè)實(shí)施例中所提到的各項(xiàng)技術(shù)特征均可以任意方式組合起來。本實(shí)用新型并不局限于文中公開的特定實(shí)施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種水力噴射壓裂管柱裝置，其特征在于，包括油管，以及與所述油管連接的噴射器組，其中所述噴射器組包括至少兩組依次連接的噴射器組，并且所述噴射器組構(gòu)造成在使用時(shí)僅有一組處于開啟狀態(tài)， 其中，至少兩組所述噴射器組包括的噴射器的個(gè)數(shù)不同。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力噴射壓裂管柱裝置，其特征在于，至少兩組所述噴射器組的噴射孔的直徑和/或個(gè)數(shù)不同。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水力噴射壓裂管柱裝置，其特征在于，所述噴射器組的管體中設(shè)有可移動(dòng)并用于封堵或打開噴射器組的噴射孔的滑套。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水力噴射壓裂管柱裝置，其特征在于，所述滑套為套設(shè)在所述管體中的光滑的環(huán)形套，并且所述噴射器組的管體中設(shè)有位于所述滑套的下游并對所述滑套止位的止位件。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水力噴射壓裂管柱裝置，其特征在于，位于下游的噴射器組中的滑套的內(nèi)徑小于位于上游的噴射器組中的滑套的內(nèi)徑。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水力噴射壓裂管柱裝置，其特征在于，所述滑套為套設(shè)在所述管體中并設(shè)有能夠沿徑向移動(dòng)的凸起的環(huán)形套，其中，所述凸起構(gòu)造成向外移動(dòng)后卡接在所述管體上位于所述滑套的下游的凹槽中。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水力噴射壓裂管柱裝置，其特征在于，所述管體中位于所述凹槽下游的部位設(shè)有拖接用于推動(dòng)所述滑套運(yùn)動(dòng)的球體的拖接件，所述凹槽構(gòu)造成使得所述凸起卡接在所述凹槽中時(shí)所述凸起的內(nèi)端圍成的圓孔的直徑大于所述拖接件的內(nèi)徑。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水力噴射壓裂管柱裝置，其特征在于，所述油管上套設(shè)有水力錨。9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水力噴射壓裂管柱裝置，其特征在于，還包括與所述油管連接并用于流通射孔返出液的流道； 所述流道包括與最下游的噴射器組連接的第一流道部分，以及與其他的噴射器組連接的第二流道部分，其中所述第一流道部分上設(shè)有閥門，所述第二流道部分設(shè)有閥門和噴嘴。
【文檔編號】E21B43/114GK205445570SQ201521117983
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月29日
【發(fā)明人】蔣廷學(xué), 李洪春, 李奎為, 吳春方, 秦金立, 劉陽
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院