专利名称：新型水力喷砂分层酸化压裂工具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油天然气的井下压裂酸化增产作业领域，属于作业井下工具类。
背景技术：
随着油田开发的不断深入，油气井含水上升、产量递減，开发难度増大，而磨料射流射孔是ー种可选择的提高这类油井产量的方法。磨料射流是通过喷嘴喷射高速磨料工作液，高效切割金属和岩石材料。现场施工吋，利用地面压裂车将混有一定体积分数石英砂的水砂浆加压，通过油管泵送至井下，并通过井下射孔工具的喷嘴喷射出高速射流，射穿套管和近井地层，创造出一定直径和深度的射孔孔眼，从而增加近井地层渗透率，提高油井产量和压裂改造效果。 高速射流进入已形成的射孔孔道内产生增压作用，使孔内压力普遍高于井底环空压カ；通过给环空加压，在井底压カ低于破裂压カ的情况下孔内压カ达到高于地层破裂压力的水平，沿孔道压开地层，沿多个射孔压开的裂缝组合成一段完整大裂缝。射流射入孔道实现增压的过程具有水力封隔作用，压裂液定点注入只产生局部增压，不会在井筒其他部位形成高压压开新裂缝，也不会导致已有裂缝重新张开。压裂液经作业管柱泵入，经喷嘴高速喷入射孔孔道内，极少进入井筒的其他部位；孔ロ高速射流的抽吸作用，可进ー步強化分隔效果。借助射流的水力封隔作用，不需封隔器即可实现有效封隔，完成分段压裂。水力喷砂分层酸化无需单独射孔作业，不用封隔器或桥塞等隔离工具，可实现自动封隔，实现了射孔、压裂一次完成，比传统压裂エ艺节省了作业エ序，是ー项重大革新型的增产エ艺。常规的分层酸化压裂的原理是最下层酸化压裂完成后；第二层及以上层酸化压裂是从油管投球打压，当压カ升高到一定值后，剪断销钉，滑套下移至滑套座内，为高压水射流的喷嘴让开通道。这种エ艺存在问题，由于喷砂压カ高，对滑套上部内锥面冲击カ较大，影响了球与内锥面的密封效果，甚至导致密封不住，从而导致上层层酸化压裂失败。水力喷砂是磨料射流的ー种，磨料射流射孔的基本工作原理是基于水动力学动量-冲量定理及磨料的切削作用原理。带磨料的流体通过喷嘴时，流体的压头被喷嘴转化为动量，射流高速冲击套管和岩石，产生切割作用。水力射流的喷嘴长径比是影响射流动カ特性的重要因素，它直接影响喷嘴的流动阻力、流量系数等。从磨料颗粒被加速的角度讲，由于喷嘴收缩段和直柱段长度的限制，因此颗粒在喷嘴内加速距离短，在出口处仍未达到射流速度，因此较长的等速核可以使磨料颗粒在喷嘴外获得更长的加速距离，从而具有更高的速度和冲击动能。喷嘴收缩段和直柱段长度受到喷嘴长度的限制，尤其由于井下工具的壁厚受到限制，再者由于分层工具分为几层，管壁的厚度更薄，目前常规分层酸化压裂エ具每层工具所用喷嘴均不相同。另外，目前使用滑套式分层酸化压裂的喷射器，滑套在剪断剪切销钉后，滑套下移，密封圈容易被剪切销钉剪断头刮坏密封圏，从而导致滑套和本体不密封，直接影响水力喷射的效果，甚至由于不密封导致油管内压カ下降，最终导致水力喷砂分层酸化失败。
发明内容本实 用新型目的在于为水平井提出一种可缩短施工周期、降低施工费用、提高作业安全性，为直井提出，除具有传统压裂的作用之外，可在近井地带产生高导流缝穴，有利于增产和稳产的新型水力喷砂分层酸化压裂工具。本实用新型包括本体、剪切销钉、滑套、防溅盖、喷嘴、喷嘴外套和胶塞；本体上、下两端分别设有内、外管扣段，沿本体的长度方向分别设置至少两排、每排分别呈环形均匀布置的喷嘴，所述滑套套置在本体内，在滑套的上、下两端与本体之间分别设置上部密封圈和下部密封圈，在下部密封圈的上方的滑套外表面设有限位槽，本体与滑套的限位槽之间连接限位销钉；在所述胶塞的外周设置橡胶圈，在滑套上端设置环形内锥面，所述胶塞前端的外径与所述滑套上端的环形内锥面直径配合。本实用新型设计了带橡胶圈的胶塞，当胶塞接触滑套时，压カ升高到一定值后，剪断销钉，滑套下移至滑套座内，胶塞下端的橡胶圈与滑套内壁密封，胶塞上端的橡胶与滑套上端的内锥面密封，实现了双重密封，保证了密封效果，从而保证上层的分层酸化压裂顺利实施。本实用新型保障水平井缩短施工周期、降低施工费用、提高作业安全性，也可避免直井传统压裂的现象发生，可在近井地带产生高导流缝穴，有利于增产和稳产。本实用新型为了有效提高喷嘴的长度，将传统的防溅盖挡住喷嘴的结构，改为喷嘴的外端穿过防溅盖，从而有效地增加了喷嘴的长度。还本实用新型还在所述本体下端内壁设置向心的台阶，所述台阶的内径小于滑套的外径，所述滑套的长度大于限位槽至本体下端的距离。能有效改进剪断剪切的位置，确保剪断剪切销钉后，滑套下行到位，上部密封圈也碰不到剪切销钉剪断头，保证了喷射器与本体的可靠密封。
图I为本实用新型的一种结构示意图。
具体实施方式
如图I所示，本实用新型设有本体I、剪切销钉2、滑套3、防溅盖4、喷嘴5、喷嘴外套6和胶塞7。本体I上、下两端分别设有内管扣段1-1和外管扣段1-2，沿本体I的长度方向分别设置至少两排、每排分别呈环形均匀布置的喷嘴5，各喷嘴5的外端穿过相应的防溅盖4。滑套3套置在本体I内，在滑套3的上、下两端与本体I之间分别设置两道上部密封圈8和两道下部密封圈9，在下部密封圈9的上方的滑套3外表面设有两个限位槽3-1，本体I与滑套3的各限位槽3-1之间分别连接限位销钉2。在本体I下端内壁设置向心的台阶1-3，台阶1-3的内径小于滑套3的外径，滑套3的长度大于限位槽3-1至本体I下端的距离。在胶塞7的外周设置两道橡胶圈10，在滑套3上端设置环形内锥面3-2，胶塞7前端的外径与滑套3上端的环形内锥面直径3-2相当 。
权利要求1.新型水力喷砂分层酸化压裂工具，包括本体、剪切销钉、滑套、防溅盖、喷嘴和喷嘴外套；本体上、下两端分别设有内、外管扣段，沿本体的长度方向分别设置至少两排、每排分别呈环形均匀布置的喷嘴，所述滑套套置在本体内，在滑套的上、下两端与本体之间分别设置上部密封圈和下部密封圈，在下部密封圈的上方的滑套外表面设有限位槽，本体与滑套的限位槽之间连接限位销钉；其特征在于所述工具还包括胶塞，在所述胶塞的外周设置橡胶圈，在滑套上端设置环形内锥面，所述胶塞前端的外径与所述滑套上端的环形内锥面直径配合。
2.根据权利要求I所述的水力喷砂分层酸化压裂工具，其特征在于所述各喷嘴的外端穿过相应的防溅盖。
3.根据权利要求I所述的水力喷砂分层酸化压裂工具，其特征在于在所述本体下端内壁设置向心的台阶，所述台阶的内径小于滑套的外径，所述滑套的长度大于限位槽至本体下端的距离。
专利摘要新型水力喷砂分层酸化压裂工具，属于作业井下工具类技术领域，包括本体、剪切销钉、滑套、防溅盖、喷嘴、喷嘴外套和胶塞；在滑套的上、下两端与本体之间分别设置上部密封圈和下部密封圈，在下部密封圈的上方的滑套外表面设有限位槽，本体与滑套的限位槽之间连接限位销钉；在胶塞的外周设置橡胶圈，在滑套上端设置环形内锥面，胶塞前端的外径与滑套上端的环形内锥面直径配合。本实用新型保障水平井缩短施工周期、降低施工费用、提高作业安全性，也可避免直井传统压裂的现象发生，可在近井地带产生高导流缝穴，有利于增产和稳产。
文档编号E21B33/10GK202417463SQ20122001930
公开日2012年9月5日 申请日期2012年1月17日 优先权日2012年1月17日
发明者丁建林, 储明来, 张文升, 杲春, 邱小锋, 钱国全 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江苏油田分公司