一種大斜度井三維定向水力噴射壓裂裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種大斜度井三維定向水力噴射壓裂裝置，包括定向接頭、殼體、上接頭、下接頭、噴嘴和滑套開(kāi)關(guān)，定向接頭連接在上接頭上，外殼的兩端分別連接上接頭和下接頭，上接頭和下接頭通過(guò)中空腔體進(jìn)行連接，殼體的靠近上接頭的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有多個(gè)與殼體呈一定夾角的螺紋孔，螺紋孔內(nèi)通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)固定安裝有噴嘴，中空腔體內(nèi)部設(shè)有控制噴嘴開(kāi)啟和關(guān)閉的滑套開(kāi)關(guān)，滑套開(kāi)關(guān)為可投球開(kāi)關(guān)，本實(shí)用新型可以在大斜度井壓裂中使噴口處于水平面，可對(duì)準(zhǔn)某一主應(yīng)力方向?qū)嵤毫咽┕?，解決了大斜度井壓裂起裂壓力高、已形成近井多裂縫、易沙堵等弊端。另外，由于射流是以一定角度接觸殼體及巖石，返濺現(xiàn)象會(huì)更弱，有利于保護(hù)噴嘴和殼體。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種大斜度井三維定向水力噴射壓裂裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油天然氣鉆井裝備的制造技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，特別是一種大斜度井三維定向水力噴射壓裂裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]多級(jí)水力噴射壓裂技術(shù)是90年代末發(fā)展起來(lái)的，也是國(guó)外應(yīng)用比較廣泛的技術(shù)，是水力噴射和壓裂技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。在水動(dòng)力中，管流可分為多種，其中嘴流就是一種高速管流，根據(jù)流體射流原理進(jìn)行噴射射孔壓裂的，屬于淹沒(méi)非自由射流，水力噴射時(shí)每個(gè)噴嘴就是一個(gè)單獨(dú)的管流噴射，噴嘴出口速度的部分液體叫邊界層，射流中心保持出口速度的部分液體叫做等速核心。
[0003]現(xiàn)有的水力噴射壓裂裝置主要有以下缺點(diǎn):
[0004]1.大斜度井壓裂時(shí)起裂壓力高、已形成近井多裂縫、易砂堵，同時(shí)現(xiàn)有技術(shù)在水力噴嘴沒(méi)有進(jìn)行特殊的設(shè)置，因此被反濺傷害掏空了噴嘴，導(dǎo)致噴嘴工具失效的情況時(shí)常出現(xiàn)。
[0005]2.現(xiàn)有技術(shù)中的噴嘴水流噴出的方向都是水平方向的，不能進(jìn)行調(diào)整，孔眼方向、最大主應(yīng)力方向和裂縫初始起裂方向都不一致，壓裂效果不好。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種大斜度井三維定向水力噴射壓裂裝置。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型包括定向接頭、殼體、上接頭、下接頭、噴嘴和滑套開(kāi)關(guān)，定向接頭連接在上接頭上，外殼的兩端分別連接上接頭和下接頭，上接頭和下接頭通過(guò)中空腔體進(jìn)行連接，殼體的靠近上接頭的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有多個(gè)與殼體呈一定夾角的孔，孔內(nèi)通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)或焊接的方法安裝噴嘴，噴嘴與殼體內(nèi)的中空腔體連通，噴嘴的噴口與殼體的夾角等于地層與鉛垂線的夾角減去井斜角，使噴嘴朝向巖石的水平最小主應(yīng)力和水平最大主應(yīng)力的所在平面。
[0008]進(jìn)一步的，噴嘴方位朝向水平最大主應(yīng)力方向。
[0009]進(jìn)一步的，噴嘴與殼體的夾角角度為15-45度，噴嘴為2組且按照90度相位設(shè)置，每組的個(gè)數(shù)為2-3個(gè)，每個(gè)噴嘴的直徑為2.5-8毫米。
[0010]進(jìn)一步的，中空腔體內(nèi)部設(shè)有控制噴嘴開(kāi)啟和關(guān)閉的滑套開(kāi)關(guān)，滑套開(kāi)關(guān)為可投球開(kāi)關(guān)，包括沿中空腔體軸向可以滑動(dòng)的滑套和位于滑套內(nèi)部一端的壓裂球，殼體中間部分設(shè)置有固定滑套開(kāi)關(guān)位置的銷(xiāo)釘。
[0011]本實(shí)用新型主要有以下有益效果:
[0012]1.該工具的優(yōu)勢(shì)在于利用磨料射流定向好的特點(diǎn)，可以以一定角度穿過(guò)殼體并在地層中形成與殼體成一定夾角的孔眼。這是由于高速射流撞擊孔的底部時(shí)動(dòng)能轉(zhuǎn)化成了壓能，即壓力最大的地方處于孔眼最深處，也就是原始地應(yīng)力受大斜度井影響最小的地方。在這種方式下，孔眼方向、最大主應(yīng)力方向和裂縫初始起裂方向基本一致，因此，該方法將具有很好的三維定向效果。
[0013]2.該設(shè)計(jì)中的噴嘴存在一定角度，因此該工具能有效防止水力噴砂射孔過(guò)程中的由于工作流體反濺造成的工具損壞。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型水力噴射裝置關(guān)閉狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本實(shí)用新型水力噴射裝置開(kāi)啟狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中，1、噴嘴；2、殼體；3、銷(xiāo)釘；4、上接頭螺紋；5、滑套開(kāi)關(guān)；6、壓裂球；7、下接頭；8、下接頭螺紋；9、上接頭。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018]如圖1所示，一種大斜度井三維定向水力噴射壓裂裝置，包括定向接頭、殼體2、上接頭9、下接頭7、噴嘴I和滑套開(kāi)關(guān)5，定向接頭連接在上接頭上，外殼的兩端分別連接上接頭和下接頭，上接頭和下接頭通過(guò)中空腔體進(jìn)行連接，殼體的靠近上接頭的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有多個(gè)與殼體呈一定夾角的螺紋孔，螺紋孔內(nèi)通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)固定安裝有噴嘴，噴嘴與殼體內(nèi)的中空腔體連通，中空腔體內(nèi)部設(shè)有控制噴嘴開(kāi)啟和關(guān)閉的滑套開(kāi)關(guān)，滑套開(kāi)關(guān)為可投球開(kāi)關(guān)，包括沿中空腔體軸向可以滑動(dòng)的滑套和位于滑套內(nèi)部一端的壓裂球6，噴嘴的噴口與殼體的夾角等于90度減去井斜角，使噴嘴朝向巖石的水平最小主應(yīng)力和水平最大主應(yīng)力的所在平面。殼體中間部分設(shè)置有固定滑套開(kāi)關(guān)位置的銷(xiāo)釘3。上接頭為內(nèi)壁具有螺紋4的圓錐體形，下接頭為外壁具有螺紋8的圓錐體形，下接頭可以和上接頭的螺紋相配合，從而將多個(gè)壓裂裝置連接到一起。
[0019]工作時(shí)，高壓水射流會(huì)在孔內(nèi)憋起壓力，而裂縫起裂擴(kuò)展之前會(huì)在孔眼周?chē)a(chǎn)生微裂縫。因此在射孔完成后停止添加磨料的同時(shí)還需適當(dāng)加沙，沙比在5% -15%之間，以填充微裂縫和形成的次級(jí)裂縫。在大斜度井壓裂中，由于井斜角在55度到85度之間，因此在大斜度井壓裂中噴嘴的角度在15度到45度之間。對(duì)于其他斜度的井，保證噴嘴朝向水平最小主應(yīng)力所在的垂直面上即可。為了保障該工具可以順利切割巖石，該工具的噴嘴出口噴射速度需達(dá)到120每秒-170米每秒。噴砂射孔階段，工作流體需采用100千克每立方米到150千克每立方米的磨料射流進(jìn)行水力噴砂射孔。噴嘴與噴嘴套焊接后通過(guò)螺紋與殼體連接。
【權(quán)利要求】
1.一種大斜度井三維定向水力噴射壓裂裝置，包括定向接頭、殼體、上接頭、下接頭、噴嘴和滑套開(kāi)關(guān)，所述定向接頭連接在所述上接頭上，所述外殼的兩端分別連接上接頭和下接頭，上接頭和下接頭通過(guò)中空腔體進(jìn)行連接，所述殼體的靠近上接頭的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有多個(gè)與殼體呈一定夾角的孔，所述孔內(nèi)通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)或焊接的方法安裝噴嘴，所述噴嘴與殼體內(nèi)的中空腔體連通，所述噴嘴的噴口與殼體的夾角等于地層與鉛垂線的夾角減去井斜角，使所述噴嘴朝向巖石的水平最小主應(yīng)力和水平最大主應(yīng)力的所在平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大斜度井三維定向水力噴射壓裂裝置，其特征在于，噴嘴方位朝向水平最大主應(yīng)力方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大斜度井三維定向水力噴射壓裂裝置，其特征在于，所述噴嘴與所述殼體的夾角角度為15-45度，所述噴嘴為2組且按照90度相位設(shè)置，每組的個(gè)數(shù)為2-3個(gè)，每個(gè)噴嘴的直徑為2.5-8毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大斜度井三維定向水力噴射壓裂裝置，其特征在于，中空腔體內(nèi)部設(shè)有控制噴嘴開(kāi)啟和關(guān)閉的滑套開(kāi)關(guān)，所述滑套開(kāi)關(guān)為可投球開(kāi)關(guān)，包括沿中空腔體軸向可以滑動(dòng)的滑套和位于滑套內(nèi)部一端的壓裂球，所述殼體中間部分設(shè)置有固定滑套開(kāi)關(guān)位置的銷(xiāo)釘。
【文檔編號(hào)】E21B43/114GK203948080SQ201420384285
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】徐梓辰 申請(qǐng)人:徐梓辰