水平井可调角度式定向射孔压裂一体化管柱的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于从井中开采油、气、水、可溶解或可熔化物质或者矿物质的设备，具体涉及到直接用流体作用的射孔器。
【背景技术】
[0002]水力压裂技术作为页岩气开采的主要手段之一越来越被各油田开发者所重视，其中分段式压裂、一体式大排量体积压裂等水平井压裂新技术，已经在美国等国家广泛应用并取得了明显效果，而新型压裂工具的研制成为安全、高效完井及储层改造的关键。
[0003]由于油气储层多呈现近似水平分布或略带倾角，压裂设计过程中有时为了避开水层或防止砂堵，需要进行水平压裂，尽可能使压裂岩石主缝隙沿储层伸展方向延伸，这就需要在水力射孔过程尽量保证喷嘴沿水平方向喷射，但是常用水力射孔喷枪多采用喷嘴周向布局(相位角60°或120°等角度)，很难保证水平方向喷射，耗液量大，工作效率低。此外喷枪喷嘴的工作可靠性(几何形状，耐压性，耐冲蚀性等)往往决定喷枪的使用寿命，具有优良节流性(保证喷射速度)、耐冲蚀性喷嘴可以增加单次下井压裂段数，从而节约施工成本。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于克服现有水力射孔装置的缺点，提供一种设计合理、射孔精确、使用寿命长的水平井可调角度式定向射孔压裂一体化管柱。
[0005]解决上述技术问题所采用的技术方案是:导向丝堵的末端设置有单向阀，单向阀的末端设置有封隔器，封隔器的末端设置有前扶正器，前扶正器的末端设置有前转向短节，前扶正器的末端与前转向短节之间设置有密封圈，前转向短节的末端设置有前偏心短节，前偏心短节的末端设置有可调角度式水力喷枪，可调角度式水力喷枪的末端设置有后偏心短节，后偏心短节的末端设置有水力锚，水力锚的末端设置有后转向短节，后转向短节的末端设置有后扶正器。
[0006]本发明的前转向短节为:在轴套内加工有3个从左向右孔径依次变小阶梯通孔，形成两个密封台阶，轴套左端孔孔壁上加工有螺纹、中间孔孔壁轴向加工有均匀分布的3道环形凹槽d，凹槽d的截面形状是两端为圆弧中间为直线相吻接的曲线，凹槽d的底部加工有灌珠孔e，转动轴为3阶外径从左向右依次变小的阶梯管体，形成两个密封台阶，在转动轴中间管外壁上沿圆周方向加工有3道与凹槽d相对应的半球形凹槽f，半球形凹槽f的直径小于凹槽d的宽度，转动轴的右端穿出轴套，转动轴的左末端与轴套之间安装有密封圈，凹槽d与半球形凹槽f构成环形空腔内设置有滚珠。
[0007]本发明前偏心短节为:连接管的末端设置有斜管，斜管的轴线与连接管的轴线之间的夹角β为25°，斜管的末端设置有偏重管，偏重管的轴线与连接管的轴线平行，偏重管的轴线与连接管的轴线之间的距离为8_，偏重管靠近斜管的一端一侧半圆形管壁厚度大于相对的另一侧半圆管壁厚度，连接管与斜管以及偏重管内孔孔径相等并连为一体。
[0008]本发明的可调角度式水力喷枪为:承重件为管状体，在承重件中部管壁上同一圆周方向加工有均匀分布的4?16个射孔流道a，轴向同一直线上加工有1?4个的射孔流道a，承重件内设置有喷枪动件，喷枪动件一端内设置有球座，喷枪动件的中部管壁上同一圆周方向加工有圆心角为180°的2个安装孔b，轴向同一直线上加工有1?4个安装孔b，轴向同一直线上相邻两安装孔b的孔心距与轴向同一直线相邻两射孔流道a的孔心距相等，安装孔b内设置有喷嘴支座，喷嘴支座上设置有喷嘴，承重件的一端设置有喷枪上端接头、另一端设置有喷枪下端接头，喷枪下端接头与喷枪动件之间设置有弹簧，喷枪上端接头和喷枪下端接头与承重件之间设置有密封圈，在承重件的外部设置有防冲蚀盖板，防冲蚀盖板上加工有与射孔流道a对应的射液孔c。
[0009]本发明的喷枪动件为管状体，喷枪动件的一端外壁沿圆周方向加工有外动齿，外动齿为偏梯形齿，齿数为4?16个，另一端内壁沿圆周方向加工有内动齿，内动齿为偏梯形齿，齿数为4?16个。
[0010]本发明的喷枪上端接头的一末端加工有与喷枪动件的外动齿相啮合的外静齿，夕卜静齿为偏梯形齿，齿数与喷枪动件的外动齿齿数相等。
[0011]本发明的喷枪下端接头的一末端加工有与喷枪动件的内动齿相啮合的内静齿，内静齿为偏梯形齿，齿数与喷枪动件的内动齿齿数相等。
[0012]本发明的承重件中部管壁上同一圆周方向均匀分布有8个射孔流道a，轴向同一直线上分布有2个射孔流道a ;所述的喷枪动件的中部管壁上同一圆周方向加工有圆心角为180°的2个安装孔b，轴向同一直线上加工有2个安装孔b。
[0013]本发明的喷枪动件上内动齿和外动齿的齿数均为8个。
[0014]本发明的喷嘴外壁加工有台阶，台阶径向宽度为2mm，喷嘴壁厚为4mm，喷嘴一端部中心加工有圆柱形孔，圆柱形孔底部加工有圆台形孔，圆柱形孔与圆台形孔相联通，圆柱形孔的轴线与圆台形孔的轴线重合，圆台形孔的底部直径大于圆柱形孔直径，圆台形孔的锥角为10。ο
[0015]本发明利用可调角度式水力喷枪的自身重力进行垂稳定位喷嘴径向位置，采用动齿与静齿啮合旋转的机械转向调节喷嘴径向角度，在喷枪动件同一圆周方向上设置有2个喷嘴且2个喷嘴的圆心角为180°，保证定向射孔从而提高了工作效率，喷枪动件外壁增加防冲蚀盖板提高了抗冲蚀能力，本发明具有加工简单、坚固可靠、易操作、易清洗更换、使用寿命长的优点，可在水平井开采中广泛推广使用。
【附图说明】
[0016]图1是本发明实施例1的结构示意图。
[0017]图2是图1中前转向短节5的结构示意图。
[0018]图3是图1中前偏心短节6的结构示意图。
[0019]图4是图3的Α-Α剖视图。
[0020]图5是图1中可调角度式水力喷枪7的结构示意图。
[0021]图6是图5的Β-Β剖视图。
[0022]图7是可调角度式水力喷枪7中内动齿和内静齿以及外动齿和外静齿的联动示意图。
[0023]图8是图5中喷嘴7-6的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于下述的这些实施方式。
[0025]实施例1
[0026]在图1中，本实施例的水平井可调角度式定向射孔压裂一体化管柱由导向丝堵1、单向阀2、封隔器3、前扶正器4、前转向短节5、前偏心短节6、可调角度式水力喷枪7、后偏心短节8、水力锚9、后转向短节10、后扶正器11连接构成。
[0027]在导向丝堵1的末端用螺纹紧固连接件固定连接有单向阀2，单向阀2的末端用螺纹紧固连接件固定连接有封隔器3，封隔器3的末端用螺纹紧固连接件固定连接有前扶正器4，前扶正器4的末端用螺纹紧固连接件固定连接有前转向短节5，前扶正器4的末端与前转向短节5之间安装有密封圈，前转向短节5的末端用螺纹紧固连接件固定连接有前偏心短节6，前偏心短节6的末端用螺纹紧固连接件固定连接有可调角度式水力喷枪7，可调角度式水力喷枪7的末端用螺纹紧固连接件固定连接有后偏心短节8，后偏心短节8和前偏心短节6的结构相同，后偏心短节8的末端用螺纹紧固连接件固定连接有水力锚9，水力锚9的末端用螺纹紧固连接件固定连接有后转向短节10，后转向短节10和前转向短节5的结构相同，后转向短节10的末端用螺纹紧固连接件固定连接有后扶正器11。
[0028]在图2中，本实施例的前转向短节5由轴套5-1、密封圈5-2、转动轴5_3、滚珠5_4连接构成。在轴套5-1内加工有3个阶梯通孔，从左向右孔径依