用于水力喷砂射孔的定方位装置及水力喷砂射孔组件的制作方法

本实用新型涉及采油设备技术领域，特别涉及一种用于水力喷砂射孔的定方位装置及水力喷砂射孔组件。

背景技术：

水力喷砂射孔是在高压水作用下加砂射穿套管沟通地层的一种工艺，水力喷砂射孔具有压裂效果和造缝功能，可以使油气层形成裂缝，改善油在地下的流动环境，使油气井产量增加。

目前，对油气井的套管进行水力喷砂射孔时，通常是使用喷砂射孔枪在套管上喷射出孔眼。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术进行水力喷砂射孔时，射出孔眼的方向由喷砂射孔枪上的喷嘴的分布决定，且喷砂射孔枪下放入油气井后其喷嘴的方向不可控，具有较大的随机性，因此现有技术不能满足射孔方向的高精度要求。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种用于水力喷砂射孔的定方位装置及水力喷砂射孔组件，能精确调整水力喷砂射孔时射孔方向，便于压裂施工。所述技术方案如下：

一方面，本实用新型实施例提供了一种用于水力喷砂射孔的定方位装置，所述定方位装置包括陀螺仪、以及可相互对接的定方位对接体和导向对接体；所述定方位对接体包括同轴连接的喷砂射孔枪安装管和第一导向圆管，所述第一导向圆管具有相反的第一端和第二端，所述第一端与所述喷砂射孔枪安装管的一端连接，所述第二端的端面上设置有沿所述第一导向圆管的轴向延伸的导向键和导向槽，所述第二端的端面为椭圆环面，所述椭圆环面与所述第一导向圆管的轴线的夹角大于90°，所述喷砂射孔枪安装管的一端还设置有油管连接件；所述导向键设置在所述椭圆环面的长轴的与所述第一端的端面的轴向距离较远的一端，所述导向槽设置在所述长轴的与所述第一端的端面的轴向距离较近的一端；所述导向对接体包括导向杆和第二导向圆管，所述第二导向圆管的结构与所述第一导向圆管的结构相同，所述导向杆的一端插装在所述第二导向圆管的设置有导向键和导向槽的一端内，所述陀螺仪设置在所述第二导向圆管的另一端上。

在本实用新型实施例的一种实现方式中，所述第二导向圆管的另一端通过减震组件与所述陀螺仪连接，所述减震组件包括减震弹簧、弹簧安装管和减震滑轴，所述弹簧安装管与所述第二导向圆管同轴连接，所述减震滑轴的一端活动插装在所述弹簧安装管中，所述减震滑轴与所述弹簧安装管之间设有轴向限位结构，所述减震弹簧套设在所述减震滑轴上，所述减震弹簧的两端分别与所述弹簧安装管和所述减震滑轴连接。

在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述轴向限位结构包括滑块，所述减震滑轴的轴身设有沿轴向延伸的条形槽，所述弹簧安装管的外壁上设有滑块支撑孔，所述滑块插设在所述滑块支撑孔中，且所述滑块位于所述条形槽内。

在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述滑块沿所述滑块支撑孔的深度方向的长度不大于所述弹簧安装管的外径，所述轴向限位结构还包括限位环，所述限位环同轴套装在所述弹簧安装管上，且所述滑块支撑孔位于所述限位环内。

在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述限位环与所述弹簧安装管螺纹连接。

在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述导向杆的另一端呈锥形。

在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述喷砂射孔枪安装管的另一端的外壁上设有用于与喷砂射孔枪连接的锥螺纹。

在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述油管连接件包括油管接箍，所述油管接箍与所述喷砂射孔枪安装管的一端的外壁螺纹连接，所述油管接箍的另一端设置有用于连接油管的螺纹。

在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述定方位装置为金属结构件。

另一方面，本实用新型实施例的提供了一种水力喷砂射孔组件，所述水力喷砂射孔组件包括喷砂射孔枪和如前文所述的定方位装置，所述喷砂射孔枪与喷砂射孔枪安装管连接。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本实用新型实施例通过设置定方位对接体，将喷砂射孔枪与喷砂射孔枪安装管连接，将喷砂射孔枪安装管通过油管连接件与油管连接后，可以将喷砂射孔枪通过油管下放到井中，然后使用电缆与导向对接体上的陀螺仪连接，通过电缆将导向对接体从油管口下放至井内，使导向对接体与定方位对接体通过第一导向圆管和第二导向圆管相互对接，使用导向对接体上的陀螺仪确定出导向键在井内的方位。由于第一导向圆管和第二导向圆管上均设有导向键和导向槽，通过导向键和导向槽的配合，可以使第一导向圆管和第二导向圆管准确对接，由于定方位对接体上的导向键与喷砂射孔枪的喷嘴间的角度一定且该角度在定方位对接体下井前可测量得到，使得定方位对接体和导向对接体配合后，通过导向键清楚的知道喷砂射孔枪的喷嘴在井内的方位，从而可以精确调整喷砂射孔枪下井后其喷嘴的方位，完成喷砂射孔枪的喷嘴的方向定位。本实用新型可精确地调整各个射孔的方位，避免水力喷砂射孔后油气层出现裂缝弯曲和多裂缝。由于裂缝弯曲和多裂缝会导致压裂施工时压力增大，通过精确的定方位后可有效避免出现裂缝弯曲和多裂缝，便于压裂施工，从而满足油气田的开发要求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种定方位对接体的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种导向对接体的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种调整喷砂射孔枪的喷嘴的方位过程的示意图；

图中各符号表示含义如下：

11-喷砂射孔枪安装管，12-第一导向圆管，121-第一端，122-第二端，13-导向键，14-导向槽，15-油管接箍，21-导向杆，22-第二导向圆管，31-减震弹簧，32-弹簧安装管，33-减震滑轴，34-滑块，35-条形槽，36-限位环，4-陀螺仪。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种用于水力喷砂射孔的定方位装置，该定方位装置包括陀螺仪、以及可相互对接的定方位对接体和导向对接体。图1是本实用新型实施例提供的一种定方位对接体的结构示意图，图2是本实用新型实施例提供的一种导向对接体的结构示意图，如图1、2所示，定方位对接体包括同轴连接的喷砂射孔枪安装管11和第一导向圆管12，第一导向圆管12为横截面为圆环的圆形管道，第一导向圆管12具有相反的第一端121和第二端122，第一端121与喷砂射孔枪安装管11的一端连接。第二端122的端面上设置有沿第一导向圆管12的轴向延伸的导向键13和导向槽14。第二端122的端面为椭圆环面，椭圆环面与第一导向圆管12的轴线的夹角大于90°，喷砂射孔枪安装管11的一端还设置有油管连接件。导向键13设置在椭圆环面的长轴的与第一端121的端面的轴向距离较远的一端，导向槽14设置在长轴的与第一端121的端面的轴向距离较近的一端。

如图2所示，导向对接体包括导向杆21和第二导向圆管22，第二导向圆管22的结构与第一导向圆管12的结构相同，导向杆21的一端插装在第二导向圆管22的设置有导向键13和导向槽14的一端内，陀螺仪4设置在第二导向圆管22的另一端上。

在本发明实施例中，实现喷砂射孔枪安装管11与第一导向圆管12连接时，可以采用螺纹连接的方式。即可以在喷砂射孔枪安装管11的一端设置内螺纹，在第一导向圆管12的第一端121设置外螺纹，第一导向圆管12与喷射射孔枪安装管11通过螺纹连接。

第一导向圆管12为圆形管道，即横截面(垂直于第一导向圆管12的轴线的截面)为环形，第二端122的端面与第一导向圆管12的轴线不垂直(夹角大于90°)，因此第二端122的端面为一椭圆环面。

本实用新型实施例通过设置定方位对接体，将喷砂射孔枪与喷砂射孔枪安装管连接，将喷砂射孔枪安装管通过油管连接件与油管连接后，可以将喷砂射孔枪通过油管下放到井中，然后使用电缆与导向对接体上的陀螺仪连接，通过电缆将导向对接体从油管口下放至井内，使导向对接体与定方位对接体通过第一导向圆管和第二导向圆管相互对接，使用导向对接体上的陀螺仪确定出导向键在井内的方位。由于第一导向圆管和第二导向圆管上均设有导向键和导向槽，通过导向键和导向槽的配合，可以使第一导向圆管和第二导向圆管准确对接，由于定方位对接体上的导向键与喷砂射孔枪的喷嘴间的角度一定且该角度在定方位对接体下井前可测量得到，使得定方位对接体和导向对接体配合后，通过导向键清楚的知道喷砂射孔枪的喷嘴在井内的方位，从而可以精确调整喷砂射孔枪下井后其喷嘴的方位，完成喷砂射孔枪的喷嘴的方向定位。本实用新型可精确地调整各个射孔的方位，避免水力喷砂射孔后油气层出现裂缝弯曲和多裂缝。由于裂缝弯曲和多裂缝会导致压裂施工时压力增大，通过精确的定方位后可有效避免出现裂缝弯曲和多裂缝，便于压裂施工，从而满足油气田的开发要求。

如图2所示，第二导向圆管22的另一端(如图2中Y所示)通过减震组件与陀螺仪4连接，减震组件包括减震弹簧31、弹簧安装管32和减震滑轴33，弹簧安装管32与第二导向圆管22同轴连接，减震滑轴33的一端活动插装在弹簧安装管32中，减震滑轴33与弹簧安装管32之间设有轴向限位结构，减震弹簧31套设在减震滑轴33上，减震弹簧31的两端分别与弹簧安装管32和减震滑轴33连接。本实用新型实施例中，弹簧安装管32的内径可以与减震滑轴33的外径相同。减震滑轴33的一端插装在弹簧安装管32内，使得套设在减震滑轴33上的减震弹簧31的一端可与弹簧安装管32相抵。减震滑轴33的上还设有轴肩，轴肩用于抵住减震弹簧31的另一端。陀螺仪4则连接在减震滑轴33的另一端，减震滑轴33的另一端可以开设外螺纹与陀螺仪4螺纹连接。通过设置减震组件可减轻下放导向对接体与定方位对接体配合时产生的震感，保护陀螺仪4。

如图2所示，轴向限位结构可以包括滑块34，减震滑轴33的轴身设有沿轴向延伸的条形槽35，弹簧安装管32的外壁上设有滑块支撑孔，滑块34插设在滑块支撑孔中，且滑块34位于所述条形槽35内。本实用新型实施例中，条形槽35的长度可以大于或等于减震弹簧31的最大压缩长度，便于完全发挥减震弹簧31的减震性能。与条形槽35配合的滑块34在穿过条形槽35后需要插入设置在弹簧安装管32的外壁上的两个滑块支撑孔内，从而限制滑块34进行轴向移动。由于滑块34设置在条形槽35内，所以还可以防止减震滑轴33从弹簧安装管32上滑落，提高了减震组件的可靠性。

如图2所示，滑块34沿滑块支撑孔的深度方向的长度不大于弹簧安装管32的外径，轴向限位结构还可以包括限位环36，限位环36同轴套装在弹簧安装管32上，且滑块34支撑孔位于限位环36内。在本实用新型实施例中，滑块34的长度需不大于弹簧安装管32的外径，即滑块34的两端不能突出于弹簧安装管32，便于限位环36套装在弹簧安装管32上。同时限位环36的高度(如图2中H所示)可以与弹簧安装管32的长度相同，可保证限位环36套装在弹簧安装管32上后将滑块支撑孔覆盖在其中，从而保证滑块34不会从滑块支撑孔中滑落，进一步提高减震组件的可靠性。

具体地，限位环36与弹簧安装管32螺纹连接。通过螺纹连接限位环36与弹簧安装管32，便于防止限位环36从弹簧安装管32上滑落，也便于限位环36的拆卸与安装。

如图2所示，导向杆21的另一端呈锥形。将导向杆21的另一端(如图2中X所示，下文称X端)设置呈锥形，可避免导向杆21插装进第一导向圆管12时导向杆21的另一端(X端)与第一导向圆管12相抵，从而使导向杆21更容易进入第一导向圆管12，便于第一导向圆管12和第二导向圆管22的对接顺利进行。

如图1所示，喷砂射孔枪安装管11的另一端的外壁上设有用于与喷砂射孔枪连接的锥螺纹。在本实用新型实施例中通过设置在喷砂射孔枪安装管11的另一端的外壁上的锥螺纹与喷砂射孔枪螺纹连接，使得喷砂射孔枪与喷砂射孔枪安装管11连接后的紧固效果更好。

如图1所示，油管连接件包括油管接箍15，油管接箍15与喷砂射孔枪安装管11的一端的外壁螺纹连接，油管接箍15的另一端设置有用于连接油管的螺纹。在本实用新型实施例中采用油管接箍15将喷砂射孔枪安装管11和油管连接，使装配喷砂射孔枪安装管11和油管时均为插装拧紧的方式，便于现场的施工装配。

具体地，定方位装置为金属结构件。金属结构件具有耐磨损的特点，可提高定方位装置的稳定性。

本实用新型实施例提供了一种水力喷砂射孔组件，水力喷砂射孔组件包括喷砂射孔枪和如前文的定方位装置，喷砂射孔枪与喷砂射孔枪安装管11连接。

在通过本实用新型实施例提供的一种用于水力喷砂射孔的定方位装置进行射孔定位时，首先将喷砂射孔枪和第一导向圆管连接在喷砂射孔枪安装管11上，并测量出喷砂射孔枪的喷嘴与第一导向圆管上的导向键沿顺时针方向的夹角β，接着将油管连接在喷砂射孔枪安装管11的一端的外壁上，待连接完毕后将连接有喷砂射孔枪和油管的定方位对接体下放至油气井内，此时则将导向对接体上连接陀螺仪，并通过电缆将导向对接体从油管下放至油气井内，待导向杆引导第一导向圆管和第二导向圆管对接后，图3是本实用新型实施例提供的一种调整喷砂射孔枪的喷嘴的方位过程的示意图，如图3所示，图中a为导向键，b为喷砂射孔枪的喷嘴，c为油管，d为套管，e为井口处位于套管上的参考点，在将第一导向圆管和第二导向圆管对接对接后，可以通过陀螺仪确定出导向键相对参考点的方位角α1，而导向键与喷砂射孔枪的喷嘴之间的夹角β在定方位对接体下放到井中之间可以测量获取，因此可以确定出喷砂射孔枪的喷嘴相对参考点的方位角θ1，其中，方位角θ1＝α1+β。将获取到的方位角θ1与目标方位角θ进行比较(θ＝α+β，α为喷砂射孔枪的喷嘴朝向目标方位时，导向键相对参考点的方位角)，通过转动油管c使得陀螺仪检测的方位角θ1与目标方位角θ相等时，从而可以使喷砂射孔枪的喷嘴朝向目标方位。

本实用新型实施例可以确定喷砂射孔枪下井后其喷嘴的方向，完成喷砂射孔枪的定位，便于进行调节。通过调整各个射孔的位置，避免水力喷砂射孔后油气层出现裂缝弯曲和多裂缝，由于裂缝弯曲和多裂缝会导致压裂施工时压力增大，通过精确的定方位后可有效避免出现裂缝弯曲和多裂缝，便于压裂施工，从而满足油气田的开发要求。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。