水平井自适应定向喷砂射孔装置及方法与流程

本发明涉及油气田开发，具体而言，涉及一种水平井自适应定向喷砂射孔装置及方法。

背景技术：

1、随着油气田开发技术的进步和发展，精细化的油藏开发方式将成为油气田开发行业的一种必然趋势。伴随着水力喷砂射孔及储层改造工艺的成熟应用以及油气田精细开发的需求，根据储层物性要求对水平井实施精确的定向喷砂射孔及储层改造将成为水平井改造的工艺新需求。

2、目前应用于现场实施水平井定向喷砂射孔的装置及方法主要是通过带有偏心配重块的偏心配重喷枪来实施，作业时通过偏心配重喷枪，配合两端的活动连接接头及扶正器等配套装置，在水平井筒内依靠偏心配重块的重力作用实现对喷枪喷嘴的定向。此工艺方法存在有以下的一些不足之处：(1)此方法依靠喷枪自身的偏心重力作用配合端部的活动接头进行方向调节定向，在实施的过程中转向力依靠自身重力提供，力较小，在井筒内高温高压的状态下，性能不稳定；(2)此方法在喷枪上设置偏心配重块，喷嘴的设计及安装位置受到一定限制的同时，不能满足井筒圆任意方位射孔的工程需求，存在射孔盲区。

3、由上可知，现有技术中存在水平井无法实现精准定向喷砂射孔的问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种水平井自适应定向喷砂射孔装置，以解决现有技术中水平井无法实现精准定向喷砂射孔的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种水平井自适应定向喷砂射孔装置，包括顺次连接的定向调节器、方向调节接头、喷枪和引鞋，定向调节器远离方向调节接头的一端与上部管柱工具连接，方向调节接头用于调节喷枪的喷嘴的喷射方向与定向调节器的基准方位线之间的夹角，工作液由上部管柱工具进入定向调节器，以使定向调节器的至少一部分沿远离上部管柱工具的方向移动并以定向调节器的轴向为转轴转动预设角度，并带动方向调节接头、喷枪和引鞋一同转动预设角度，以使喷枪的喷嘴达到预设喷射方向。

3、进一步地，定向调节器包括：筒体，筒体具有沿轴向贯穿的中空腔；第一接头，第一接头分别与筒体和上部管柱工具连接；第二接头，第二接头分别与轨道杆远离第一接头的一端和方向调节接头连接；轨道杆，轨道杆的至少一部分容置在中空腔内，工作液带动轨道杆在中空腔内沿远离上部管柱工具的方向移动并以定向调节器的轴向为转轴转动预设角度。

4、进一步地，定向调节器还包括：定位滚珠，轨道杆具有环形限位槽，定位滚珠容置在环形限位槽内并能够沿轨道杆的周向滚动，轨道杆具有沿轴向对称延伸的两条轨道槽，两条轨道槽的两端均重合，且两个轨道槽的两个重合点之间沿径向呈180°夹角；定位挡环，定位挡环设置在中空腔内并相对于第一接头靠近第二接头，用于对定位滚珠止挡限位，轨道槽依次经过定位滚珠以使轨道杆转动。

5、进一步地，定位挡环开设有限位孔，限位孔沿径向贯穿定位挡环的侧壁，限位孔为多个，多个限位孔沿定位挡环的周向间隔设置。

6、进一步地，限位孔具有朝向定位滚珠的斜倾角，以形成斜角过渡引导槽；和/或限位孔远离定位滚珠的一侧处具有限位凸起。

7、进一步地，轨道杆还具有轨道末端限位槽，轨道末端限位槽位于两个轨道槽靠近第一接头的重合点处，用于对定位滚珠止挡限位。

8、进一步地，定向调节器还包括：压盖，压盖与筒体靠近第二接头的一端连接，压盖具有避让轨道杆的中心开孔；复位件，轨道杆设置有环形凸台，复位件容置在中空腔内，且复位件的两端分别与环形凸台和压盖抵接，以向轨道杆提供回复至初始位置的复位力。

9、进一步地，水平井自适应定向喷砂射孔装置还包括密封件，密封件设置在轨道杆靠近第一接头的一端。

10、进一步地，方向调节接头包括：接头本体；调节锁紧环，调节锁紧环套设在接头本体靠近喷枪的一端，用于调节喷枪的喷嘴的喷射方向与定向调节器的基准方位线之间的夹角；锁固件，锁固件对调节锁紧环进行位置锁固。

11、进一步地，水平井自适应定向喷砂射孔装置还包括扶正器，扶正器为至少一个，至少一个扶正器的两端分别与定向调节器和上部管柱工具连接；和/或至少一个扶正器的两端分别与喷枪和引鞋连接。

12、根据本发明的另一个方面，提供了一种水平井自适应定向喷砂射孔方法，采用上述的水平井自适应定向喷砂射孔装置实施水平井自适应定向喷砂射孔方法，水平井自适应定向喷砂射孔方法包括：入井前将水平井自适应定向喷砂射孔装置与上部管柱工具连接；根据定向调节器的井筒圆截面重力高边方位标记线，确定并标记定向调节器的基准方位线；根据储层地质要求，通过方向调节接头调节喷枪的喷嘴的喷射方向与定向调节器的基准方位线之间的夹角；将水平井自适应定向喷砂射孔装置与上部管柱工具下入井内并到达预设位置；通过地面泵注工作液，以使定向调节器的至少一部分沿远离上部管柱工具的方向移动并以定向调节器的轴向为转轴转动预设角度，并带动方向调节接头、喷枪和引鞋一同转动预设角度，以使喷枪的喷嘴达到预设喷射方向；通过喷枪执行喷砂射孔操作，完成定向喷砂射孔。

13、应用本发明的技术方案，水平井自适应定向喷砂射孔装置包括顺次连接的定向调节器、方向调节接头、喷枪和引鞋，定向调节器远离方向调节接头的一端与上部管柱工具连接，方向调节接头用于调节喷枪的喷嘴的喷射方向与定向调节器的基准方位线之间的夹角，工作液由上部管柱工具进入定向调节器，以使定向调节器的至少一部分沿远离上部管柱工具的方向移动并以定向调节器的轴向为转轴转动预设角度，并带动方向调节接头、喷枪和引鞋一同转动预设角度，以使喷枪的喷嘴达到预设喷射方向，这样在工作液的带动下使得定向调节器带动喷枪转动预设角度，从而使得喷枪的喷嘴准确地地达到预设喷射方向，实现了水平井的精准定向喷砂射孔，解决了现有技术中水平井无法实现精准定向喷砂射孔的问题。

技术特征：

1.一种水平井自适应定向喷砂射孔装置，其特征在于，包括顺次连接的定向调节器(10)、方向调节接头(20)、喷枪(30)和引鞋(40)，所述定向调节器(10)远离所述方向调节接头(20)的一端与上部管柱工具连接，所述方向调节接头(20)用于调节所述喷枪(30)的喷嘴的喷射方向与所述定向调节器(10)的基准方位线(19)之间的夹角，工作液由所述上部管柱工具进入所述定向调节器(10)，以使所述定向调节器(10)的至少一部分沿远离所述上部管柱工具的方向移动并以所述定向调节器(10)的轴向为转轴转动预设角度，并带动所述方向调节接头(20)、所述喷枪(30)和所述引鞋(40)一同转动所述预设角度，以使所述喷枪(30)的喷嘴达到预设喷射方向。

2.根据权利要求1所述的水平井自适应定向喷砂射孔装置，其特征在于，所述定向调节器(10)包括：

3.根据权利要求2所述的水平井自适应定向喷砂射孔装置，其特征在于，所述定向调节器(10)还包括：

4.根据权利要求3所述的水平井自适应定向喷砂射孔装置，其特征在于，所述定位挡环(16)开设有限位孔(161)，所述限位孔(161)沿径向贯穿所述定位挡环(16)的侧壁，所述限位孔(161)为多个，多个所述限位孔(161)沿所述定位挡环(16)的周向间隔设置。

5.根据权利要求4所述的水平井自适应定向喷砂射孔装置，其特征在于，

6.根据权利要求3所述的水平井自适应定向喷砂射孔装置，其特征在于，所述轨道杆(14)还具有轨道末端限位槽(144)，所述轨道末端限位槽(144)位于两个所述轨道槽(142)靠近所述第一接头(12)的所述重合点处，用于对所述定位滚珠(15)止挡限位。

7.根据权利要求3所述的水平井自适应定向喷砂射孔装置，其特征在于，所述定向调节器(10)还包括：

8.根据权利要求2所述的水平井自适应定向喷砂射孔装置，其特征在于，所述水平井自适应定向喷砂射孔装置还包括密封件(50)，所述密封件(50)设置在所述轨道杆(14)靠近所述第一接头(12)的一端。

9.根据权利要求1所述的水平井自适应定向喷砂射孔装置，其特征在于，所述方向调节接头(20)包括：

10.根据权利要求1至9中任一项所述的水平井自适应定向喷砂射孔装置，其特征在于，所述水平井自适应定向喷砂射孔装置还包括扶正器(60)，所述扶正器(60)为至少一个，

11.一种水平井自适应定向喷砂射孔方法，其特征在于，采用权利要求1至10中任一项所述的水平井自适应定向喷砂射孔装置实施所述水平井自适应定向喷砂射孔方法，所述水平井自适应定向喷砂射孔方法包括：

技术总结
本发明提供了一种水平井自适应定向喷砂射孔装置及方法。水平井自适应定向喷砂射孔装置包括顺次连接的定向调节器、方向调节接头、喷枪和引鞋，定向调节器远离方向调节接头的一端与上部管柱工具连接，方向调节接头用于调节喷枪的喷嘴的喷射方向与定向调节器的基准方位线之间的夹角，工作液由上部管柱工具进入定向调节器，以使定向调节器的至少一部分沿远离上部管柱工具的方向移动并以定向调节器的轴向为转轴转动预设角度，并带动方向调节接头、喷枪和引鞋一同转动预设角度，以使喷枪的喷嘴达到预设喷射方向。本发明解决了现有技术中水平井无法实现精准定向喷砂射孔的问题。

技术研发人员：普宏槟,艾白布·阿不力米提,郭新维,王一全,周华,焦文夫,孙长友
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15