專利名稱：不等徑多孔壓裂噴砂器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油天然氣工程領(lǐng)域的一種井下工具，具體涉及可用于油氣井壓裂施工的工具。
背景技術(shù)：
近年來，低滲透油田探明儲量不斷增加，我國新探明低滲透及特低滲透儲量占總儲量的70%左右，全國未動用的低滲透儲量占60%以上。從世界石油工業(yè)的發(fā)展趨勢看，低滲透油田所占比例也逐漸增高，但目前這類油田儲量動用程度低，開發(fā)效果不理想，經(jīng)濟效益差，研究如何進一步經(jīng)濟有效地開發(fā)好這類油氣田，對我國、乃至世界石油工業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展都有重要的意義。這一現(xiàn)狀促使生產(chǎn)者嘗試采取多種方法有效開采難動用儲量，水力壓裂是目前改善低滲透油藏的主要開發(fā)手段，是提高低滲透油田采收率的有效措施之
o油氣井機械分段壓裂技術(shù)，施工工藝簡單，針對性強，效率高。噴砂器是分段壓裂施工過程中的重要過流部件，在整個壓裂管柱中噴砂器位于射孔段的下部，壓裂過程中壓裂液從噴砂孔流出后，由于慣性的作用會形成向下流動的趨勢，但是由于射孔段位于噴砂孔上部，迫使壓裂液反向流動，使噴砂器內(nèi)流動形態(tài)變得復(fù)雜。同時，在壓裂生產(chǎn)過程中需要多段壓裂，壓裂液排量大、速度高，且壓裂液中含有高濃度的固體顆粒，對噴砂器的噴砂孔，過濾節(jié)流嘴等部位產(chǎn)生了很大的沖刷磨損作用。噴砂孔位置內(nèi)壁沖刷磨損加劇，可能會使導(dǎo)壓通道和油管連通，導(dǎo)致封隔器解封，造成壓裂施工的失敗。水平井壓裂過程中的噴砂器的沖刷磨損現(xiàn)象已經(jīng)成為壓裂施工的瓶頸，其內(nèi)部流態(tài)的復(fù)雜性，高排量，以及壓裂液組分中的高砂量是產(chǎn)生沖刷磨損的重要原因。因此，提出了一種流態(tài)更合理，更耐磨損的不等徑多孔壓裂噴砂器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種不等徑多孔壓裂噴砂器，以解決噴砂器的流態(tài)更合理，更耐磨損等技術(shù)問題。為了實現(xiàn)上發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種不等徑多孔壓裂噴砂器，它包括上接頭、下接頭、通過密封連接在上接頭與下接頭之間的筒狀導(dǎo)壓原件、位于上接頭內(nèi)且套裝在導(dǎo)壓元件內(nèi)的過濾節(jié)流嘴、套在導(dǎo)壓元件內(nèi)的多孔內(nèi)套、多孔內(nèi)套兩端的上與下內(nèi)套、下內(nèi)套與下接頭之間的絲堵、導(dǎo)壓元件對應(yīng)多孔內(nèi)套的孔部設(shè)有壓裂液導(dǎo)壓通道，即導(dǎo)壓元件的噴砂孔；在所述過濾節(jié)流嘴的液體通道中，沿液體流向設(shè)有漸縮角度段和漸擴角度段；所述多孔內(nèi)套的孔數(shù)為不等徑的結(jié)構(gòu)；所述導(dǎo)壓元件內(nèi)導(dǎo)壓通道采用斜截面角度的結(jié)構(gòu)。
所述過濾節(jié)流嘴的減縮角度a=28 32°，漸擴角度P =12 18°。所述導(dǎo)壓元件內(nèi)導(dǎo)壓通道采用斜截面角度T為25 35°。所述多孔內(nèi)套的通孔數(shù)為4 8個，孔徑為14 28mm之間。
本發(fā)明的優(yōu)點與積極效果如下I.耐磨損、安全性能高。采用漸縮后漸擴過濾節(jié)流嘴和不等徑多個噴砂孔設(shè)計，使內(nèi)部流體流動以更趨于合理的流線流動，避免或減小了渦流的產(chǎn)生，增大了噴砂器的耐磨性能，能夠滿足大砂量和多段施工的需要，使壓裂管柱的整體工作性能有很大的提升；2.設(shè)備體積小，適應(yīng)性更強。傳統(tǒng)噴砂器為了提升耐磨性，往往是依靠增加材料的厚度來實現(xiàn)的，由于井下空間有限，增加厚度一方面使噴砂器整體體積和重量增大，另一方面材料的壁厚增大，使得內(nèi)流空間變小，因而難于適應(yīng)大砂量壓裂的要求。本發(fā)明設(shè)計的噴砂器具有設(shè)備體積小，工藝適應(yīng)性更強等突出的優(yōu)點。


圖I是本發(fā)明的不等徑多孔壓裂噴砂器的主視縱向剖視結(jié)構(gòu)圖。 圖2是本發(fā)明的不等徑多孔壓裂噴砂器的俯視縱向剖視結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明的過濾節(jié)流嘴結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本本發(fā)明的多孔內(nèi)套結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明的導(dǎo)壓元件結(jié)構(gòu)示意圖。圖中編號1_上接頭；2_過濾節(jié)流嘴；3_密封圈；4-銷釘；5_上內(nèi)套；6_導(dǎo)壓元件；7-多孔內(nèi)套；8_蓋板；9_下內(nèi)套；10_絲堵；11_下接頭。
具體實施例方式本發(fā)明從改進流場特性出發(fā)，使不等徑多孔壓裂噴砂器的內(nèi)部流場流動更合理，提高整體耐磨性能，改善其工藝適應(yīng)性。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如圖I和圖2所示，它包括上接頭、下接頭、通過密封連接在上接頭與下接頭之間的筒狀導(dǎo)壓原件、位于上接頭內(nèi)且套裝在導(dǎo)壓元件內(nèi)的過濾節(jié)流嘴、套在導(dǎo)壓元件內(nèi)的多孔內(nèi)套、多孔內(nèi)套兩端的上與下內(nèi)套、下內(nèi)套與下接頭之間的絲堵、導(dǎo)壓元件對應(yīng)多孔內(nèi)套的孔部設(shè)有壓裂液導(dǎo)壓通道，即導(dǎo)壓元件的噴砂孔；在所述過濾節(jié)流嘴的液體通道中，沿液體流向設(shè)有漸縮角度段和漸擴角度段；所述多孔內(nèi)套的孔數(shù)為不等徑的結(jié)構(gòu)；所述導(dǎo)壓元件內(nèi)導(dǎo)壓通道采用斜截面角度的結(jié)構(gòu)。參見見圖3，所述過濾節(jié)流嘴的減縮角度a =28 32°，漸擴角度P =12 18°。參見見圖4，所述多孔內(nèi)套的通孔數(shù)為41個，孔徑為ir28mm之間。參見見圖5，所述導(dǎo)壓元件內(nèi)導(dǎo)壓通道采用斜截面角度T為25 35°。本發(fā)明的不等徑多孔壓裂噴砂器是分層壓裂管柱的重要組成部分，其功能一是，引導(dǎo)含砂壓裂液從油管進入油套環(huán)空，實現(xiàn)壓裂加砂工序；二是，通過過濾節(jié)流嘴產(chǎn)生節(jié)流壓差，向下傳導(dǎo)壓力，使下一級封隔器坐封。噴砂器的上、下接頭是為了與上下油管連接的部分，當壓裂液經(jīng)上面油管流進噴砂器內(nèi)腔時，壓裂液經(jīng)過濾節(jié)流嘴將液體與石英砂隔離，此時不含砂液體經(jīng)導(dǎo)壓主體的導(dǎo)壓通道流入下面油管，使下一級封隔器坐封。與此同時，壓裂液流進過濾節(jié)流嘴的漸縮入口并通過過濾節(jié)流嘴的漸擴出口流出。漸縮角度和漸擴角度合理設(shè)計是影響流線光滑的主要因素，因為光滑流線會按照結(jié)構(gòu)內(nèi)流道流動，減小渦流形成，使過濾節(jié)流嘴內(nèi)流態(tài)更合理。在設(shè)計時，結(jié)合理論分析和試驗的方法對漸縮角度和漸擴角度進行比對分析，并確定了適合的角度范圍。壓裂液在過濾節(jié)流嘴節(jié)流后繼續(xù)向下流動，由于在下面絲堵阻擋下，壓裂液只能通過噴砂器內(nèi)管上的不等徑多孔噴出。不等徑多孔直徑按沿液流方向逐漸減小設(shè)計，這樣將使液流在各孔流量更趨于均勻化，在多孔的導(dǎo)流 作用下，噴砂孔位置大的渦流消失了，避免了局部的過度磨損，同時對材料進行了合理的選取，提高材料的耐磨性能。
權(quán)利要求
1.ー種不等徑多孔壓裂噴砂器，它包括上接頭、下接頭、通過密封連接在上接頭與下接頭之間的筒狀導(dǎo)壓原件、位于上接頭內(nèi)且套裝在導(dǎo)壓元件內(nèi)的過濾節(jié)流嘴、套在導(dǎo)壓元件內(nèi)的多孔內(nèi)套、多孔內(nèi)套兩端的上與下內(nèi)套、下內(nèi)套與下接頭之間的絲堵、導(dǎo)壓元件對應(yīng)多孔內(nèi)套的孔部設(shè)有壓裂液導(dǎo)壓通道，即導(dǎo)壓元件的噴砂孔；其特征在于，在所述過濾節(jié)流嘴的液體通道中，沿液體流向設(shè)有漸縮角度段和漸擴角度段；所述多孔內(nèi)套的孔數(shù)為不等徑的結(jié)構(gòu)；所述導(dǎo)壓元件內(nèi)導(dǎo)壓通道采用斜截面角度的結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種不等徑多孔壓裂噴砂器，其特征在于，所述過濾節(jié)流嘴的減縮角度a =28 32°，漸擴角度￠=1218°。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種不等徑多孔壓裂噴砂器，其特征在于，所述導(dǎo)壓元件內(nèi)導(dǎo)壓通道采用斜截面角度T為25 35°。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種不等徑多孔壓裂噴砂器，其特征在于，所述多孔內(nèi)套的 通孔數(shù)為41個，孔徑為ir28mm之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種不等徑多孔壓裂噴砂器，它包括上接頭、下接頭、通過密封連接在上接頭與下接頭之間的筒狀導(dǎo)壓原件、位于上接頭內(nèi)且套裝在導(dǎo)壓元件內(nèi)的過濾節(jié)流嘴、套在導(dǎo)壓元件內(nèi)的多孔內(nèi)套、多孔內(nèi)套兩端的上與下內(nèi)套、下內(nèi)套與下接頭之間的絲堵、導(dǎo)壓元件對應(yīng)多孔內(nèi)套的孔部設(shè)有壓裂液導(dǎo)壓通道，即導(dǎo)壓元件的噴砂孔；在所述過濾節(jié)流嘴的液體通道中，沿液體流向設(shè)有漸縮角度段和漸擴角度段；所述多孔內(nèi)套的孔數(shù)為不等徑的結(jié)構(gòu)；所述導(dǎo)壓元件內(nèi)導(dǎo)壓通道采用斜截面角度的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明可以解決噴砂器的流態(tài)更合理，更耐磨損等技術(shù)問題。
文檔編號E21B43/267GK102661140SQ20121013912
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者呂鳳霞, 徐艷, 李森, 溫后珍, 王尊策, 閆月娟 申請人:東北石油大學(xué)