水力喷射压裂管柱装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型的水力喷射压裂管柱装置，包括油管，以及与所述油管连接的喷射器组，其中所述喷射器组包括至少两组依次连接的喷射器组，并且所述喷射器组构造成在使用时仅有一组处于开启状态。在油管上连接有多组喷射器组时，下放一次油管即可实现对油气井的分段压裂，而且在对油井分段压裂时，不需上提或下放油管，从而可以有效地减少施工周期，提高施工效率，而且施工方便，省事省力。
【专利说明】
水力喷射压裂管柱装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及井下工具技术领域，特别地涉及一种水力喷射压裂管柱装置。
【背景技术】
[0002]在非常规油气井的开发中，普遍采用水平井多簇分段压裂的方式来对油气井进行射孔。水平井多簇分段压裂目前主要采用水力栗送桥塞射孔、压裂一体化分段压裂工艺技术。该技术已成为非常规油气藏，特别是页岩油气藏开发的重要手段。但是，通过单喷射器的喷射器进行水平井分段多簇压裂时，在射孔过程中，需要多次拖动油管来移动喷射器以进行分段射孔。在每次拖动油管过程中，都要拆卸、连接井口部件，造成施工过程多次停顿，并造成射孔施工周期长，还存在井控安全风险等问题。
[0003]因此，如何解决在分段射孔过程中需要多次拖动油管的问题，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型提供一种水力喷射压裂管柱装置，设有多个喷射器组，通过不同的喷射器组对不同的井段进行射孔，不需移动油管，省时省力，提高效率。
[0005]本实用新型的水力喷射压裂管柱装置包括油管，以及与所述油管连接的喷射器组，其中所述喷射器组包括至少两组依次连接的喷射器组，并且所述喷射器组构造成在使用时仅有一组处于开启状态。
[0006]在一个实施例中，至少两组所述喷射器组包括的喷射器的个数不同。
[0007]在一个实施例中，至少两组所述喷射器组的喷射孔的直径和/或个数不同。
[0008]在一个实施例中，所述喷射器组的管体中设有可移动并用于封堵或打开喷射器组的喷射孔的滑套。
[0009]在一个实施例中，所述滑套为套设在所述管体中的光滑的环形套，并且所述喷射器组的管体中设有位于所述滑套的下游并对所述滑套止位的止位件。
[0010]在一个实施例中，位于下游的喷射器组中的滑套的内径小于位于上游的喷射器组中的滑套的内径。
[0011]在一个实施例中，所述滑套为套设在所述管体中并设有能够沿径向移动的凸起的环形套，其中，所述凸起构造成向外移动后卡接在所述管体上位于所述滑套的下游的凹槽中。
[0012]在一个实施例中，所述管体中位于所述凹槽下游的部位设有拖接用于推动所述滑套运动的球体的拖接件，所述凹槽构造成使得所述凸起卡接在所述凹槽中时所述凸起的内端围成的圆孔的直径大于所述拖接件的内径。
[0013]在一个实施例中，所述油管上套设有水力锚。
[0014]在一个实施例中，还包括与所述油管连接并用于流通射孔返出液的流道;所述流道包括与最下游的喷射器组连接的第一流道部分，以及与其他的喷射器组连接的第二流道部分，其中所述第一流道部分上设有阀门，所述第二流道部分设有阀门和喷嘴。
[0015]相对于现有技术，本实用新型的水力喷射压裂管柱装置包括油管和与油管连接的多组喷射器组。在油管上连接有多组喷射器组时，下放一次油管即可实现对油气井的分段压裂，而且在对油井分段压裂时，不需上提或下放油管，从而可以有效地减少施工周期，提高施工效率，而且施工方便，省事省力。
【附图说明】
[0016]在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。
[0017]图1是本实用新型的水力喷射压裂管柱装置的结构示意图。
[0018]图2是本实用新型中的第一种喷射器的第一位置状态示意图。.
[0019]图3本实用新型中的第一种喷射器的第二位置状态示意图。
[0020]图4是本实用新型中的第二种喷射器的第一位置状态示意图。
[0021]图5是本实用新型中的第二种喷射器的第位置状态示意图。
[0022]图6是本实用新型中的流道的结构示意图。
[0023]在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
【具体实施方式】
[0024]下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0025]如图1所示，本实用新型的水力喷射压裂管柱装置包括油管8和与油管8连接的喷射器组4、5、6。当需要射孔时，下放油管8和喷射器组4、5、6，通过油管8固定喷射器组4、5、6，通过喷射器组4、5、6对例如井壁进行射孔。喷射器组4、5、6可以包括多组。多组喷射器组4、
5、6之间可以通过例如螺纹连接头依次连接，而位于最端部的一个喷射器组6与油管8连接。在需要对例如井壁进行射孔时，仅有与射孔井段相应的一组喷射器组4或5或6处于开启状态。在油管8上连接有多组喷射器组4、5、6时，下放一次油管8即可实现对油气井的分段压裂，而且在对油井分段压裂时，不需上提或下放油管8，从而可以有效地减少施工周期，提高施工效率，而且施工方便，施工连续，省事省力。喷射器组4、5、6的数量可以根据压裂段数来确定。在一个例子中，在油管8上依次连接有5-6组喷射器组4、5、6，可以满足1000-1500m的水平井段的压裂施工需要。
[0026]在每个喷射器组4或5或6中可以根据需要设置一个或多个喷射器。各组喷射器组4或5或6包括的喷射器的个数可以相同，也可以不同。在一个例子中，在安装喷射器组4、5、6之前，可以先预判地层的储油情况，当某些地层的储油量较多时，与该地层相应的喷射器组4或5或6可以包括个数较多的喷射器，当某些地层的储油量较少时，与该地层相应的喷射器组4或5或6可以包括个数较少的喷射器。这样，可以有效地保证各地层的出油时间大致相同，以便于实现例如自动控制各地层段的分段压裂和采油。由于通常情况下，各储油层的储油量有多有少，因此在水力喷射压裂管柱装置中，有至少两组喷射器组4、5、6包括的喷射器的个数不同。
[0027]每组喷射器组4、5、6中的各喷射器可以均设置多个喷射孔，以便于实现多簇射孔压裂。每组喷射器组4、5、6中的喷射孔的直径和/或个数可以相同，以便于批量加工喷射器。不同组的喷射器组4、5、6的喷射孔的直径和/或个数可以不同。可以根据储油层的储油量来设计各喷射器组4、5、6的喷射孔的直径和个数。由于在具体使用过程中，各储油层的储油量有多有少，因此在水力喷射压裂管柱装置中，有至少两组喷射器组4、5、6的喷射孔的直径和/或个数不同。每个喷射孔的直径可以均在4-6_之间，以保证射孔液的喷射力。每个喷射器上可以设置有2-4个喷嘴，喷嘴的具体数量可以依据地质要求选择。
[0028]另外，如图2所示，在喷射器组5的管体51内设置有可移动并用于封堵或打开喷射孔52的滑套10。当喷射器组5包括多个喷射器时，可以在每个喷射器中均设置独立的滑套10，以便于加工、搬运和使用喷射器。在初始位置时(未使用喷射器组5之前)，滑套10封堵喷射孔52。当需要使用喷射器组5时，通过例如投球推动滑套10向下移动，从而打开喷射孔52。当投球后，通过球体12例如滑套10等之间的配合封堵位于球体12下侧的井段，防止射孔液流入球体12的下方区域。在具体的使用过程中，位于最下游的喷射器组4中可以不设置滑套10，而除位于最下游的喷射器组4外的其他喷射器组5、6中均设置有滑套10，以简化结构。
[0029]在一个例子中，如图2和图3所示，滑套10为套设在喷射器组5的管体51中的光滑的环形套101。环形套101可以通过剪切销钉安装在喷射器组5的管体51中，以进一步简化结构。需要移动滑套1打开喷射孔52时，向喷射器组5中投球，通过球体12推动滑套10向下游移动。在管体51上位于滑套10下游的位置设置有止位件11(如止位环或者设置在喷射器组5的管体51的凸台等)。当喷射孔52打开后，通过止位件11止位滑套10，防止滑套10继续向下运动。在投球后，球体12坐封在滑套10上，以通过球体12封堵位于其下方的井段。
[0030]喷射器组6中的滑套结构可以与喷射器组5中的滑套相同，本文不再赘述。此外，位于同一喷射器组5、6中的滑套10的内径相同，以通过一次投球即可打开喷射器组5、6中的所有喷射孔52。位于不同组的喷射器组5、6中的滑套10的内径不同，且越靠近下游，滑套10的内径越小，以使得能够通过投入不同直径的球体12打开滑套10。通过上述方式设置，结构简单，方便安装和使用，并可以避免钻塞等问题，有利于提高油气藏的开发水平和经济效益。
[0031]在另一个例子中，如图4和图5所示，滑套10也为设置在喷射器组5的管体51中的环形套101。另外，在环形套101的靠近下游的部位上设置有能沿径向运动的凸起102，在喷射器组5的管体51上位于滑套10下游的部位设置有凹槽511。该滑套10也是通过投球的方式打开，并且球体12的直径小于环形套101的内径。投球时，球体12穿过环形套1I而卡接在凸起102上。当喷射孔52被打开后，凸起102运动到凹槽511的位置，并且凸起102能够受球体12的挤压而沿环形套1I的径向向外(靠近管体51的方向)运动而进入到凹槽511中。在管体51上位于凹槽511的下游的部位还设置有拖接件(圆环，图中未示出)。当凸起102进入凹槽511后，凸起102的内端(远离管体51的一端)围成的圆孔的直径大于球体12(拖接件)的直径，此时球体12继续向下滚落，直至与拖接件接触。如此设置，滑套10卡接牢固，并可以通过球体12与拖接件的配合而封堵球体12下游的井段。
[0032]喷射器组6中的滑套结构可以与喷射器组5中的滑套结构相同，本文不再赘述。此夕卜，位于同一喷射器组5、6中的滑套10的内径也相同，以通过一次投球即可打开喷射器组5、6中的所有喷射孔52。此时，可以仅在喷射器组5、6中位于最下游的喷射器上设置拖接件，可以将喷射器的长度设置的较短。位于不同组的喷射器组5、6中的滑套10的内径不同，且越靠近下游，滑套10的内径越小，以使得能够通过投入不同直径的球体12打开滑套10。
[0033]在油管8上还可以套设有水力锚7，以方便定位和固定油管8及喷射器组4、5、6等，提高施工的便捷性。在喷射器组4的下游还可以依次设置单流阀3、筛管2和导向器I。
[0034]另外，如图6所示(A表示接油管8，B表示接放喷池)，水力喷射压裂管柱装置还包括与油管8连接并用于流通射孔返出液的流道9。流道9包括与最下游的喷射器组4连接的第一流道部分91，以及与其他的喷射器组5、6连接的第二流道部分92，其中第一流道部分91上设有阀门94，第二流道部分92设有阀门95、97和喷嘴96、98。并且第二流道部分92可以设置有至少两个，以能够根据需要交替工作。在一个例子中，根据放喷流程，在进行第一段(最下游的井段)的射孔作业时，射孔返出液通过主阀门93和阀门94返到放喷池A。在进行第二段及后续各段的射孔作业时，射孔返出液通过主阀门93、油嘴控制阀门95及油嘴96控制套压进行放喷，保证已压裂层不吐砂。喷嘴96刺坏时将流程改为通过主阀门93、油嘴控制阀门97和油嘴98放喷，同时更换油嘴96，从而保证连续施工。
[0035]水力喷射压裂管柱装置的施工流程如下:
[0036](I)通过油管8下放喷射器组4、5、6;
[0037](2)进行校深作业，确定喷射器组4、5、6对准目的层段的位置；
[0038](3)射孔，依据设计排量进行第一段(最下游段)的多簇喷砂射孔，地面采用放喷流程控制。喷砂射孔结束后用基液将射孔砂洗出井口；
[0039](4)关闭阀门93和94，对第一段进行试挤作业，确认地层射穿压开；
[0040](5)按照设计压裂程序进行第一段加砂压裂施工，压力作业时，油套环空注基液，油管8加砂;施工过程中按照设计的程序及排量大小进行施工。
[0041 ] (6)第一段施工结束。
[0042](7)井口投球打开第二组喷射器组5，按照步骤(3)、(4)、(5)依次完成第二段和后续各段的喷射、压裂作业;第二段射孔作业时，采用井口放喷流程管汇控制套压。
[0043](8)全井压裂作业结束后，可以直接放喷或起出水力喷射压裂管柱装置。
[0044]虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
【主权项】
1.一种水力喷射压裂管柱装置，其特征在于，包括油管，以及与所述油管连接的喷射器组，其中所述喷射器组包括至少两组依次连接的喷射器组，并且所述喷射器组构造成在使用时仅有一组处于开启状态， 其中，至少两组所述喷射器组包括的喷射器的个数不同。2.根据权利要求1所述的水力喷射压裂管柱装置，其特征在于，至少两组所述喷射器组的喷射孔的直径和/或个数不同。3.根据权利要求1或2所述的水力喷射压裂管柱装置，其特征在于，所述喷射器组的管体中设有可移动并用于封堵或打开喷射器组的喷射孔的滑套。4.根据权利要求3所述的水力喷射压裂管柱装置，其特征在于，所述滑套为套设在所述管体中的光滑的环形套，并且所述喷射器组的管体中设有位于所述滑套的下游并对所述滑套止位的止位件。5.根据权利要求4所述的水力喷射压裂管柱装置，其特征在于，位于下游的喷射器组中的滑套的内径小于位于上游的喷射器组中的滑套的内径。6.根据权利要求3所述的水力喷射压裂管柱装置，其特征在于，所述滑套为套设在所述管体中并设有能够沿径向移动的凸起的环形套，其中，所述凸起构造成向外移动后卡接在所述管体上位于所述滑套的下游的凹槽中。7.根据权利要求6所述的水力喷射压裂管柱装置，其特征在于，所述管体中位于所述凹槽下游的部位设有拖接用于推动所述滑套运动的球体的拖接件，所述凹槽构造成使得所述凸起卡接在所述凹槽中时所述凸起的内端围成的圆孔的直径大于所述拖接件的内径。8.根据权利要求1或2所述的水力喷射压裂管柱装置，其特征在于，所述油管上套设有水力锚。9.根据权利要求1或2所述的水力喷射压裂管柱装置，其特征在于，还包括与所述油管连接并用于流通射孔返出液的流道； 所述流道包括与最下游的喷射器组连接的第一流道部分，以及与其他的喷射器组连接的第二流道部分，其中所述第一流道部分上设有阀门，所述第二流道部分设有阀门和喷嘴。
【文档编号】E21B43/114GK205445570SQ201521117983
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月29日
【发明人】蒋廷学, 李洪春, 李奎为, 吴春方, 秦金立, 刘阳
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院