本发明涉及一种连续油管钢粒射流射孔装置，属于石油钻采领域。
背景技术：
近年来我国老油田油井普遍进入开采后期，如何保证老油田稳产非常重要，而新增油田储量多为致密低渗透、稠油油藏，开采难度大。目前页岩油气、煤层气等非常规资源也逐渐成为开发的热点，为了提高油气产量，目前大都采用射孔压裂方式对储层进行增产改造，但常规射孔存在射孔直径小、射孔深度浅、施工时间长，易引起储层压实伤害，造成射孔区域储层渗透率低，增产效果差等问题。随着连续油管技术的不断发展，该技术已经在冲砂、气举、清蜡、酸化、打蜡、钻井、射孔、除垢等石油工程领域得到了广泛应用，连续油管技术可显著提高施工作业的机动性，提高自动化程度，大大提升作业效率，降低成本，而且可以使作业变得更加安全环保，随着连续油管技术专用设备的更新和改进，连续油管技术将会在油气钻采领域发挥更大优势。粒子冲击钻井技术是解决目前深井硬地层、强研磨性地层钻井速度慢，成本高的难题的有效途径之一，该技术通过在钻井液中加入一定比例的钢质粒子，钢质粒子在钻井液的携带下，由井下钻头喷嘴加速后喷出，高速冲击地层岩石，可有效提高岩石的破岩效率，提高机械钻速，降低钻井成本。
基于以上分析，本发明提出了一种连续油管钢粒射流射孔装置，该方法可在地面通过改进的进液阀体和排液阀体结构，可实现压裂泵对混有大直径高密度钢粒固液两相流体的高压有效密封，增加压裂泵进液阀体和排液阀体的工作寿命，利用连续油管将钢粒和流体输送至井下射孔工具，提高起下钻效率，钢粒和流体在井下从优化设计的喷嘴喷出，实现了钢粒对套管和地层岩石的高速和高频冲击，和常规的水力喷砂射孔相比(石英砂)，钢粒的密度高、直径大、形状规则，因此携带的能量高，可有效提高套管和水泥环的穿透效率增加套管孔直径，大大增大地层的射孔深度和直径，从而增加储层泄油面积，提升油气流动能力，增加储层的产量。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：提供一种能够实现压裂泵对大直径高密度钢粒固液两相流体进行有效高压密封，通过连续油管输送钢粒和流体，提高起下钻效率，钢粒和流体在井下从优化设计的喷嘴喷出，快速穿透套管和水泥环，有效增大射孔深度和直径，增加储层产量的连续油管钢粒射流射孔装置。
本发明所述的连续油管钢粒射流射孔装置，包括射孔液储罐、混砂泵、钢粒储罐、螺旋输送机、压裂泵、进液阀体、排液阀体、缆车、注入器、防喷器、连续油管、斜向器、锚定装置、水泥环、套管、连接短节、扶正装置、射孔装置、喷嘴、射孔孔眼、封隔器、定位装置组成。射孔液储罐为圆柱形可存储射孔液，通过管线将射孔液储罐中的射孔液输送至混砂泵，钢粒储罐为上下半球和中间圆柱形结构，可进行钢粒的存储，并可实现钢粒的顺利下落，防止钢粒在钢粒储罐内沉积堵塞，钢粒储罐下部出口设置螺旋输送机，螺旋输送机可将钢粒储罐中的钢粒通过叶片的螺旋作用输送至混砂泵，混砂泵将射孔液和钢粒混合均匀后，通过管线将钢粒和射孔液输送至压裂泵，压裂泵前端设置三个进液阀体和三个排液阀体，进液阀体设置在压裂泵下部，排液阀体设置在压裂泵上部，进液阀体内部的进液阀座表面设置间隔一定距离的凹槽，当进液阀座与进液阀球接触时，如果存在大直径高密度的钢粒阻挡，钢球将被压进凹槽内，可实现进液阀座与进液阀球的高压有效密封，当进液阀座和进液阀球分离后，凹槽中的钢粒可在流体的携带下离开凹槽，压裂泵通过管线与缆车连接，压裂泵输出的钢球与射孔液混合物通过管线输送至缆车上的连续油管，依次经过注入器、防喷器。斜向器设置在直井段下部，通过下部的锚定装置将斜向器固定在套管内，斜向器可引导连续油管进入设计轨道，连接短节设置在连续油管尾部，实现连续油管和扶正装置的连接，扶正装置可保证连续油管和射孔装置居中，使连续油管和射孔装置在井眼内顺利通过，同时保证射孔作业的顺利进行，射孔装置设置在扶正装置下部，喷嘴设置分布在射孔装置的四周，钢粒和射孔液依次进入连接短节、扶正装置、射孔装置后，通过喷嘴高速喷出，射穿套管和水泥环，在地层内部形成射孔孔眼，实现了套管和水泥环的快速穿透，增加射孔孔眼深度和直径，射孔装置上设置多个喷嘴安装口，可选择喷嘴安装数，剩余的喷嘴利用盲眼喷嘴堵住，封隔器设置在射孔装置下部，可对孔眼内部流体和压力进行封隔，定位装置安装在封隔器下部，可对射孔位置和方位进行定位，钢粒和射孔液混合液的运动方向为，钢粒和射孔液由混砂泵混合后，经过压裂泵加压后进入缆车上的连续油管，再经过注入器和防喷器，到达井下连接接头，依次经过扶正装置、射孔装置，从喷嘴高速喷出冲击套管、水泥环和地层。
进液阀体可实现压裂泵进液的开关控制，进液阀弹簧安装在进液阀体上部，利用弹簧弹力作用控制下部进液阀球往复运动，控制流体进入，进液阀球下部设置进液阀座，通过进液阀球和进液阀座接触球面的配合，实现对进液流体的密封，进液阀座表面设置一系列间隔一定距离的凹槽，当进液阀球与进液阀座接触时，如果中间有大直径的钢粒阻隔，钢粒会在进液阀球和进液阀座相互压入作用下，进入进液阀座表面的凹槽中，保证了进液阀球和进液阀座密封面的紧贴，实现了进液阀体的高压密封。排液阀体可实现压裂泵排液的开关控制，排液阀弹簧安装在排液阀体上部，利用弹力作用控制下部的排液阀球往复运动，控制流体的排出，排液阀球下部设置排液阀座，通过排液阀球和排液阀座接触球面的配合，实现对排液流体的密封，排液阀座表面设置一系列间隔一定距离的凹槽，当排液阀球与排液阀座接触时，如果中间有大直径的钢粒阻隔，钢粒会在排液阀球和排液阀座相互压入的作用下，进入排液阀座表面的凹槽中，保证了排液阀球和排液阀座密封面的紧贴，实现了排液阀体的高压密封。
喷嘴设置在射孔装置表面，通过螺纹与射孔装置连接，通过改变射孔装置螺纹孔的角度和方向，可调节喷嘴喷出的钢粒射流方向，进而实现射孔方向的调节，喷嘴本体材质为硬质合金，喷嘴内流道包括四部分，由上往下依次为圆弧段、锥角段、直线段、扩张段，圆弧段、锥角段、直线段、扩张段的长度比为1：3：2：0.4，锥角段锥角为30°～40°，喷嘴长度与直线段内径比为4～6，扩张段锥角为100°～120°，扩张段可使经过直线段加速后的钢粒和流体更顺利的从喷嘴喷出，优化钢粒射流的流场。
本发明提到的一种连续油管钢粒射流射孔装置，具体的操作步骤如下：
第一步：将井筒清洗完毕，连接好地面管线，试压合格后，打开油管和套管阀门；
第二步：启动缆车，利用连续油管将连接短节、扶正装置、射孔装置、封隔器、定位装置输送至井下，并进行定位校深；
第三步：启动混砂泵、压裂泵、打开射孔液储罐阀门，射孔液经过混砂泵和压裂泵后，进入井筒中，直至射孔液替满井筒；
第四步：打开钢粒储罐阀门，启动螺旋输送机，将射孔液和钢粒输送至混砂泵，经过压裂泵加压后，通过连续油管输送至井下射孔装置，钢粒和射孔液从喷嘴喷出冲击套管、水泥环、地层，完成射孔过程；
第五步：关闭钢粒储罐阀门，关闭螺旋输送机，井筒中仅注入射孔液，将井筒内剩余钢粒携带完毕后，关闭混砂泵和压裂泵，关井放喷，完成施工作业。
本发明的有益效果是：能够实现压裂泵对大直径、高密度钢粒固液两相流体进行有效高压密封，通过连续油管输送钢粒和流体，提高起下钻的效率，在井下钢粒和流体经过优化设计的喷嘴喷出，实现套管、水泥环的快速穿透，有效增加地层射孔深度和直径，增大储层的泄油面积，提高储层的产量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1、射孔液储罐2、混砂泵3、钢粒储罐4、螺旋输送机5、压裂泵6、进液阀体7、排液阀体8、缆车9、注入器10、防喷器11、连续油管12、斜向器13、锚定装置14、水泥环15、套管16、连接短节17、扶正装置18、射孔装置19、喷嘴20、射孔孔眼21、封隔器22、定位装置23、地层。
图2为本发明的进液阀体和排液阀体的结构示意图。
图中：6-1、进液阀弹簧6-2、进液阀球6-3、进液阀座7-1、排液阀弹簧7-2、排液阀球7-3、排液阀座。
图3为本发明喷嘴的结构示意图。
图中：19-1、喷嘴本体19-2、圆弧段19-3、锥角段19-4、直线段19-5、扩张段。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述：
如图1所示，本发明所述的连续油管钢粒射流射孔装置，包括射孔液储罐1、混砂泵2、钢粒储罐3、螺旋输送机4、压裂泵5、进液阀体6、排液阀体7、缆车8、注入器9、防喷器10、连续油管11、斜向器12、锚定装置13、水泥环14、套管15、连接短节16、扶正装置17、射孔装置18、喷嘴19、射孔孔眼20、封隔器21、定位装置22、地层23。射孔液储罐1为圆柱形可存储射孔液，通过管线将射孔液储罐1中的射孔液输送至混砂泵2，钢粒储罐3为上下半球和中间圆柱形结构，可进行钢粒的存储，并可实现钢粒的顺利下落，防止钢粒在罐内沉积堵塞，钢粒储罐3下部出口设置螺旋输送机4，螺旋输送机4可将钢粒储罐3中的钢粒通过叶片螺旋作用输送至混砂泵2，混砂泵2将射孔液和钢粒混合均匀后，通过管线将钢粒和射孔液输送至压裂泵5，压裂泵5前端设置三个进液阀体6和三个排液阀体7，进液阀体6设置在压裂泵5下部，排液阀体7设置在压裂泵5上部，进液阀体6内部的进液阀座6-3表面设置一系列间隔一定距离的凹槽，当进液阀座6-3与进液阀球6-2接触时，如果存在大直径高密度的钢粒阻挡，钢球将被压进凹槽内，实现了进液阀体6的高压密封，当进液阀座6-3和进液阀球6-2分离后，凹槽中的钢粒可在流体的携带下离开凹槽，压裂泵5通过管线与缆车8连接，压裂泵5输出的钢球与射孔液混合物通过管线输送至缆车8上的连续油管11，依次经过注入器9、防喷器10。斜向器12设置在直井段下部，通过下部的锚定装置13将斜向器12固定在套管15内，斜向器12可引导连续油管11进入设计轨道，连接短节16设置在连续油管11尾部，实现连续油管11和扶正装置17的连接，扶正装置17可保证连续油管11和射孔装置18居中，使连续油管11和射孔装置18在井眼内顺利通过，同时保证射孔作业的顺利进行，射孔装置18设置在扶正装置17下部，射孔装置18可实现钢粒和流体流动方向的改变，喷嘴19设置在射孔装置18的表面，钢粒和射孔液依次进入连接短节16、扶正装置17、射孔装置18后，通过喷嘴19高速喷出，射穿套管15和水泥环14，在地层内部形成射孔孔眼20，实现了套管15和水泥环14的快速穿透，增加射孔孔眼20的深度和直径，射孔装置18上设置多个喷嘴19的安装口，可选择喷嘴19的安装数，剩余喷嘴19的安装口可利用盲眼喷嘴堵住，封隔器21设置在射孔装置18下部，可实现对孔眼内部流体和压力进行封隔，定位装置22安装在封隔器21下部，可对射孔位置和方位进行定位，钢粒和射孔液混合液的运动方向为，钢粒和射孔液由混砂泵2混合后，经过压裂泵5加压后进入缆车8上的连续油管11，再经过注入器9和防喷器10，到达井下连接短接16，依次经过扶正装置17、射孔装置18，从喷嘴19高速喷出冲击套管15、水泥环14和地层23。
如图2所示，进液阀体和排液阀体结构，包括进液阀弹簧6-1、进液阀球6-2、进液阀座6-3、排液阀弹簧7-1、排液阀球7-2、排液阀座7-3。进液阀体6可实现压裂泵5进液的开关控制，进液阀弹簧6-1安装在进液阀体6上部，利用弹簧弹力作用控制下部进液阀球6-2往复运动，控制流体的进入，进液阀球6-2下部设置进液阀座6-3，通过进液阀球6-2和进液阀座6-3接触球面的配合，实现对进液流体的密封，进液阀座6-3与进液阀球6-2接触面表面设置一系列间隔一定距离的凹槽，当进液阀球6-2与进液阀座6-3接触时，如果中间有大直径钢粒阻隔，钢粒会在进液阀球6-2和进液阀座6-3之间的压入作用下，进入进液阀座6-3表面的凹槽中，保证进液阀球6-2和进液阀座6-3密封面紧贴，实现进液阀体6的高压密封。排液阀体7可实现压裂泵5排液的开关控制，排液阀弹簧7-1安装在排液阀体7上部，利用弹簧弹力作用控制下部排液阀球7-2往复运动，控制流体的排出，排液阀球7-2下部设置排液阀座7-3，通过排液阀球7-2和排液阀座7-3接触球面的配合，实现对排液流体的密封，排液阀座7-3与排液阀球7-2接触面表面设置一系列间隔一定距离的凹槽，当排液阀球7-2与排液阀座7-3接触时，如果中间有大直径的钢粒阻隔，钢粒会在排液阀球7-2和排液阀座7-3相互压入的作用下，进入排液阀座7-3表面的凹槽中，保证了排液阀球7-2和排液阀座7-3密封面的紧贴，实现对排液阀体7的高压密封。
如图3所示，喷嘴结构，包括喷嘴本体19-1、圆弧段19-2、锥角段19-3、直线段19-4、扩张段19-5。喷嘴19设置在射孔装置18表面，利用螺纹与射孔装置18连接，通过改变射孔装置18螺纹孔的角度和方向，可调节喷嘴18喷出的钢粒射流方向，进而实现射孔方向的调节，喷嘴本体19-1材质为硬质合金，喷嘴19内流道包括四部分，由上往下依次为圆弧段19-2、锥角段19-3、直线段19-4、扩张段19-5，圆弧段19-2、锥角段19-3、直线段19-4、扩张段19-5的长度比为1：3：2：0.4，锥角段19-3锥角为30°～40°，喷嘴19长度与直线段19-4内径比为4～6，扩张段19-5锥角为100°～120°，扩张段19-5可使经过直线段加速后的钢粒和流体更顺利的从喷嘴19喷出，优化钢粒射流的流场。
本发明提到的一种连续油管钢粒射流射孔装置，具体的操作步骤如下：
第一步：将井筒清洗完毕，连接好地面管线，试压合格后，打开油管和套管阀门；
第二步：启动缆车8，利用连续油管11将连接短节16、扶正装置17、射孔装置18、封隔器21、定位装置22输送至井下，并进行定位校深；
第三步：启动混砂泵2、压裂泵5、打开射孔液储罐1阀门，射孔液经过混砂泵2和压裂泵5后，进入井筒中，直至射孔液替满井筒；
第四步：打开钢粒储罐3阀门，启动螺旋输送机4，将射孔液和钢粒输送至混砂泵3，经过压裂泵5加压后，通过连续油管11输送至井下的射孔装置18，钢粒和射孔液从喷嘴19喷出冲击套管15、水泥环14、地层23，完成射孔过程；
第五步：关闭钢粒储罐3阀门，关闭螺旋输送机4，井筒中仅注入射孔液，将井筒剩余钢粒携带完毕后，关闭混砂泵2和压裂泵5，关井放喷，完成施工作业。