专利名称：一种水力喷砂射孔器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种石油工业使用的适用于多种完井方式的油 气井既可完成水力喷砂射孔又可用于水力压裂的水力喷砂射孔器。
背景技术：
水力喷砂射孔通过地面向井底输送高压含砂液流，在目标层位射 穿套管及水泥环，并穿入地层一定深度，形成直径较大穿透较深的孔 道，建立井筒与地层间的有效连通。目前，常规的水力喷砂射孔器尽 管有多种形式，也在油田现场作业中使用了几十年，但存在的一个共 同问题是喷咀寿命有限。在喷砂射孔作业过程中，在高速含砂液的冲 蚀下喷咀孔径很快变大，为保持射流速度需要不断增大泵注排量，但 由于泵组能力不能无限制增大，导致每次射孔作业的时间受到限制， 也就限制了穿透的深度并影响作业的效果；同样由于喷咀寿命限制， 工具每次下井后作业的次数也很有限，影响了作业效率，增加了作业 的成本。对需要射孔后实施压裂的油气井作业，由于含砂压裂液的冲 蚀比水力喷砂射孔含砂液的冲蚀更严重，会进一步縮短喷咀寿命，在 这种情况下必须起出水力喷砂射孔管柱，再次下入水力压裂管柱进行 压裂，施工周期长、成本增加。最近几年出现的可用于水力喷砂射孔、压裂一体化作业的新型水 力喷射器， 一般采用整体喷咀结构，而整体喷咀很难在保证寿命的情况下兼顾加工工艺性和经济性，容易顾此失彼。 实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种水力喷砂射孔器，利用组合喷咀结 构实现高寿命与加工工艺性和经济性的统一。本实用新型所述的水力喷砂射孔器由喷射器本体和喷咀或喷孔堵头构成，喷射器本体为圆柱体管型结构，在喷射器本体上开2—4排安装孔， 每排沿180° 、 120°或90°周向对称分布2—4孔，每相邻两排之间孔 的方位错开；喷咀由硬质合金材料制成的内孔为圆柱孔结构的直孔段和 由硬质合金粉末压制烧结成型的内孔入口为流线型，出口为锥孔结构的 锥孔段组合而成，喷咀或喷孔堵头安装在安装孔内，由端面对称布置4 个盲孔的密封定位套以螺纹连接方式固定在安装孔内，由密封圈密封， 由铜垫压紧。发明的效果本水力喷砂射孔器用于水力喷砂射孔，可耐受高速度 含砂射孔液的长时间冲蚀，可在泵注排量基本稳定的情况下按设计时间 完成射孔作业，保证穿透深度与作业效果，还可在下井后完成多次射孔 作业，射开多个层位。本水力喷砂射孔器用于喷砂射孔、水力压裂一体化作业，射孔后可 直接进行压裂施工， 一趟管柱可进行多次射孔压裂作业，可简化施工工 序降低成本。本实用新型的优点在于l)采用组合喷咀结构，由锥孔段形成流线 形流道，改善喷咀的水力特性，由直孔段保证喷咀的高寿命，实现高寿 命与加工工艺性、经济性的统一；2)在多排对称布置的安装孔内可选择安装喷咀或喷孔堵头，并根据工艺需要选择不同直径的喷咀，能灵活地满足不同工艺对喷咀孔径、孔数和方位的要求。
图1水力喷砂射孔器结构示意图； 图2沿图1中B-B位置的剖面图； 图3沿图1中C-C位置的剖面图； 图4定向作业喷咀布置实施例示意图； 图5喷咀对称分布实施例示意图； 图6沿图5中D-D位置的剖面图； 图7沿图5中E-E位置的剖面图。其中1、喷射器本体 2、密封圈 3、密封定位套 4、密封 圈5、铜垫6、喷咀7、喷孔堵头8、安装孔9、盲孔。
具体实施方式
下面根据本实用新型所述的水力喷砂射孔器结构加以详细的叙述。如图l所示本水力喷砂射孔器由喷射器本体l、密封圈2、密封定位套3、密封圈4、铜垫5、喷咀6、喷孔堵头7组成。密封定位套3将 喷咀6或喷孔堵头7固定在喷射器本体1上的安装孔8内，密封定位套3 与喷射器本体l由螺纹连接固定，由密封圈2密封；密封定位套3与喷 咀6或喷孔堵头7采用间隙配合安装，由密封圈4密封；安装喷咀6时 由铜垫5压紧，起防松和减震的作用。密封定位套3的端面对称布置4 个盲孔9，可使用专用扳手插入孔内转动密封定位套3，在结构尺寸和空 间有限的情况下可方便地进行装拆。喷咀6由直孔段、锥孔段组合而成， 直孔段内孔为圆柱孔，锥孔段内孔入口为流线型，出口为锥孔，锥孔出 口直径与圆柱孔直径一致。通过选择喷射器本体1上安装孔的布置方式、选择在不同安装孔内安装喷咀6或喷孔堵头7，选择喷咀6的内孔直径，可适应不同工艺的施 工要求。直孔段内孔圆柱孔，要求在如下参数条件下喷射工作2小时内孔出 口直径增大量不超过0.5mm:含砂液固相为粒度0.45 0.9mm的陶粒， 质量浓度为30%，射流速度240m/s。用于水力喷砂射孔作业时，喷咀出 口直径为3 5mm;用于喷砂射孔、水力压裂一体化作业时，喷咀出口直 径为6 7mm。如图4所示，对于需要沿地层某一方位定向射孔或形成纵向裂缝的 情况，水力喷砂射孔器上的喷咀6沿喷射器本体1的轴截面对称布置， 图4表示的是对称分布6只喷咀的实例，喷射器本体1上的其它方向可 不加工安装孔8。作业时，工具下到预定深度后借助测向仪使喷咀6朝向 指定的地层方位，将工具定位后进行水力喷砂射孔或喷砂射孔、水力压 裂一体化作业，即可实现定向射孔或无近井裂缝转向的纵向压裂。对不要求定向的场合，水力喷砂射孔器上的喷咀6可安装在多排对 称布置的安装孔8上，其它安装孔8则安装喷孔堵头7封堵。同样以6 只喷咀的分布为例，如图5至7所示，水力喷砂射孔器的射孔器本体1 上可制作两排安装孔8，每排按120°对称分布3个安装孔8，两排之间 的安装孔8相互错开60° ，在每一个安装孔8内各安装一个喷咀6;如 图1至3所示，水力喷砂射孔器的本体1上也可按如图1的方式加工4 排安装孔8，每排按90°对称分布4个安装孔8，相邻两排孔相互错开 45° ，并可按如图2、 3所示，在一排安装孔8内安装4个喷咀6，在相 邻的另一排安装孔8内对称安装2个喷咀6，其它安装孔8内则安装喷孔 堵头7封堵。
权利要求1.一种水力喷砂射孔器，由喷射器本体和喷咀或喷孔堵头构成，其特征在于喷射器本体为圆柱体管型结构，在喷射器本体上开2-4排安装孔，每排沿180°、120°或90°周向对称分布2-4孔，每相邻两排之间孔的方位错开；喷咀由硬质合金材料制成的内孔为圆柱孔结构的直孔段和由硬质合金粉末压制烧结成型的内孔入口为流线型，出口为锥孔结构的锥孔段组合而成，喷咀或喷孔堵头安装在安装孔内，由端面对称布置4个盲孔的密封定位套以螺纹连接方式固定在安装孔内，由密封圈密封，由铜垫压紧。
专利摘要本实用新型涉及一种水力喷砂射孔器，由喷射器本体和喷咀或喷孔堵头构成，喷射器本体为圆柱体管型结构，在喷射器本体上开2-4排安装孔，每排沿180°、120°或90°周向对称分布2-4孔，每相邻两排之间孔的方位错开；喷咀由硬质合金材料制成的内孔为圆柱孔结构的直孔段和由硬质合金粉末压制烧结成型的内孔入口为流线型，出口为锥孔结构的锥孔段组合而成，喷咀或喷孔堵头安装在安装孔内，由端面对称布置4个盲孔的密封定位套以螺纹连接方式固定在安装孔内，由密封圈密封，由铜垫压紧；可耐受高速度含砂射孔液的长时间冲蚀，可在下井后完成多次射孔作业，射开多个层位，可用于喷砂射孔、水力压裂一体化作业，简化施工工序降低成本。
文档编号E21B43/114GK201218087SQ20082010925
公开日2009年4月8日 申请日期2008年7月16日 优先权日2008年7月16日
发明者于东兵, 炎 张, 张友军, 峰 朱, 汤红玲, 胡强法, 智 陈 申请人:中国石油天然气集团公司;中国石油集团钻井工程技术研究院