本發(fā)明涉及一種水平井體積壓裂用螺旋式雙層分流油管，主要適用于水平井體積壓裂多級(jí)雙簇噴射壓裂施工管柱中。

背景技術(shù)：

水平井體積壓裂技術(shù)是目前長(zhǎng)慶油田增儲(chǔ)上產(chǎn)的主流改造模式，由于高泵壓、大排量、大液量、大砂量流體流動(dòng)下，攜砂液在水平段容易出現(xiàn)砂子沉積、砂液分離現(xiàn)象，加之砂液運(yùn)動(dòng)的慣性作用，大液量會(huì)將砂子沿著水平段管柱盡可能帶入下噴槍，從而降低了上噴槍噴嘴處的砂濃度、流量和壓力，造成了上噴槍噴砂射孔失敗或下噴槍提前沖蝕失效，不利于多級(jí)雙簇射孔，嚴(yán)重影響了體積壓裂施工效果。為此，設(shè)計(jì)了一種水平井體積壓裂用螺旋式雙層分流油管。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明通過(guò)采用“雙層管+內(nèi)管外螺旋結(jié)構(gòu)”來(lái)改善水平井體積壓裂多級(jí)雙簇射孔壓裂管柱中上噴槍處的砂濃度、流量和壓力，盡可能使進(jìn)入上噴槍處的砂子、流量停留的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)一些，保證大多數(shù)攜砂液進(jìn)入上噴槍，降低下噴槍處過(guò)多砂子聚集的概率和液流量，從而使水平井體積壓裂多級(jí)雙簇射孔壓裂上、下游噴槍噴砂射孔效果均衡，解決目前水平井水平段砂子沉積、砂液分離問(wèn)題和多級(jí)雙簇射孔壓裂管柱中上、下游噴槍射孔的不均勻性。本發(fā)明提供的一種水平井體積壓裂用螺旋式雙層分流油管，使大液量、高流速攜砂液以旋流和分流的狀態(tài)進(jìn)入上噴槍內(nèi)腔，提高水平井多級(jí)雙簇射孔壓裂施工效率和安全性。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種水平井體積壓裂用螺旋式雙層分流油管，包括外管和內(nèi)管，所述內(nèi)管套接于外管內(nèi)，所述內(nèi)管與外管之間形成一個(gè)空腔，內(nèi)管兩端分別通過(guò)上接箍和下接箍與外管連接；所述內(nèi)管的外表面設(shè)有雙螺旋線流道。

所述內(nèi)管的外表面設(shè)有的雙螺旋線流道形狀為螺旋梯形槽。

所述螺旋梯形槽槽深4.5mm，槽底部寬度12mm，梯形角60°。

所述內(nèi)管鋼材采用35CrMo材料，所述內(nèi)管設(shè)有雙螺旋線流道的外表面熱處理后通過(guò)滲氮工藝處理，使得其硬度達(dá)到70~92HRC。

所述內(nèi)管設(shè)有雙螺旋線流道的外表面通過(guò)滲氮工藝處理，其滲氮層厚度0.6mm。

所述外管鋼材采用P110材料，其硬度為650~835HB。

所述的上接箍和下接箍結(jié)構(gòu)相同，其扣型為3-1/2" UP TBG。

所述外管外徑88.9mm，內(nèi)徑76mm，內(nèi)管外徑59mm，內(nèi)徑38mm。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明提供的了一種水平井體積壓裂用螺旋式雙層分流油管，通過(guò)采用“雙層管+內(nèi)管外螺旋結(jié)構(gòu)”來(lái)改善水平井體積壓裂多級(jí)雙簇射孔壓裂管柱中上噴槍處的砂濃度、流量和壓力，盡可能使進(jìn)入上噴槍處的砂子、液流量停留的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)一些，保證大多數(shù)攜砂液進(jìn)入上噴槍，降低下噴槍處過(guò)多砂子聚集的概率和液流量，實(shí)現(xiàn)了水平井體積壓裂多級(jí)雙簇射孔壓裂上、下游噴槍噴砂射孔效果均衡，達(dá)到了水平段井底砂液重新混配和多級(jí)雙簇射孔壓裂上、下游噴槍同時(shí)射孔的目的，實(shí)用性強(qiáng)，效果顯著。

以下將結(jié)合附圖進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1為一種水平井體積壓裂用螺旋式雙層分流油管示意圖。

圖2為A-A結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-上接箍；2-外管；3-內(nèi)管；4-下接箍。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

本發(fā)明通過(guò)采用“雙層管+內(nèi)管外螺旋結(jié)構(gòu)”來(lái)改善水平井體積壓裂多級(jí)雙簇射孔壓裂管柱中上噴槍處的砂濃度、流量和壓力，盡可能使進(jìn)入上噴槍處的砂子、流量停留的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)一些，保證大多數(shù)攜砂液進(jìn)入上噴槍，降低下噴槍處過(guò)多砂子聚集的概率和液流量，從而使水平井體積壓裂多級(jí)雙簇射孔壓裂上、下游噴槍噴砂射孔效果均衡，解決目前水平井水平段砂子沉積、砂液分離問(wèn)題和多級(jí)雙簇射孔壓裂管柱中上、下游噴槍射孔的不均勻性。本發(fā)明提供的如圖1和2所示的一種水平井體積壓裂用螺旋式雙層分流油管，使大液量、高流速攜砂液以旋流和分流的狀態(tài)進(jìn)入上噴槍內(nèi)腔，提高水平井多級(jí)雙簇射孔壓裂施工效率和安全性。

一種水平井體積壓裂用螺旋式雙層分流油管，包括外管2和內(nèi)管3，所述內(nèi)管3套接于外管2內(nèi)，所述內(nèi)管3與外管2之間形成一個(gè)空腔，內(nèi)管3兩端分別通過(guò)上接箍1和下接箍4與外管2連接；所述內(nèi)管3的外表面設(shè)有雙螺旋線流道。

本發(fā)明的應(yīng)用方式為：

1. 首先油水平井進(jìn)行體積壓裂多級(jí)拖動(dòng)雙簇噴射壓裂施工前，根據(jù)施工管柱結(jié)構(gòu)圖，將螺旋式雙層分流油管安裝在雙簇噴射壓裂管柱上噴槍的上游，組裝連接好多級(jí)拖動(dòng)雙簇噴射壓裂管柱。

2. 將上述多級(jí)拖動(dòng)雙簇噴射壓裂管柱下入到上、下游噴槍預(yù)定的噴點(diǎn)位置。

3. 上述多級(jí)拖動(dòng)雙簇噴射壓裂管柱入井，投球，液壓坐封封隔器錨定到位后，利用壓裂泵車以排量0.8～1.0 m³/min清水循環(huán)洗井，保證地面泥漿池中出液口液體機(jī)械雜質(zhì)含量小于0.22%，井筒清潔干凈。

4. 然后提高壓裂泵車排量至1.0~2.0m³/min，將砂濃度為145~160kg/m³攜砂液沿多級(jí)拖動(dòng)雙簇噴射壓裂管柱泵入，當(dāng)大液量、高流速攜砂液流經(jīng)水平段螺旋式雙層分流油管時(shí)，攜砂液分流成兩部分，一部分從內(nèi)管3的內(nèi)通徑流過(guò)，另一部分從內(nèi)管3和外管2的環(huán)形空間流過(guò)，由于內(nèi)管3的外表面設(shè)計(jì)有雙螺旋梯形槽結(jié)構(gòu)，從而使這一部分的攜砂液產(chǎn)生螺旋式流動(dòng)狀態(tài)，在環(huán)形空間形成螺旋流態(tài)，考慮到旋流和分流作用延遲了大液量、高流速攜砂液流經(jīng)上噴槍的時(shí)間，進(jìn)而在該油管下游出口和上噴槍之間的很短距離區(qū)域，攜砂液匯集停留的時(shí)間很大程度地延長(zhǎng)，從而確保了進(jìn)入上噴槍的攜砂液增多，下噴槍仍然有足夠的攜砂液，從而達(dá)到了多級(jí)拖動(dòng)雙簇噴射壓裂上、下游噴槍同時(shí)射孔的目的，形成井筒與地層連通的雙射孔通道。

5. 射開孔道后，泵車以排量2.0m³/min注入頂替液，將多級(jí)拖動(dòng)雙簇噴射壓裂管柱內(nèi)攜砂液替入地層，然后沖洗壓裂管柱。

6. 沖洗完畢后，套管環(huán)空提高排量至3.6~4.0m³/min開始進(jìn)行環(huán)空壓裂，同時(shí)，壓裂管柱內(nèi)以排量1.0m³/min伴注平衡壓力，按照施工設(shè)計(jì)要求壓裂后，再以排量4.0m³/min注入頂替液，將多級(jí)拖動(dòng)雙簇噴射壓裂管柱中壓裂液全部替入地層，以完成儲(chǔ)層壓裂改造。

7. 待油水平井多級(jí)拖動(dòng)雙簇噴射壓裂施工完成后，上提出噴射壓裂管柱，及時(shí)拆卸、檢查螺旋式雙層分流油管（含外管內(nèi)壁、內(nèi)管內(nèi)外壁）使用情況，用于保養(yǎng)或更換螺旋式雙層分流油管，以便后續(xù)再次進(jìn)行多級(jí)雙簇噴射壓裂施工。

本發(fā)明涉及到水平井體積壓裂工藝技術(shù)領(lǐng)域，是實(shí)現(xiàn)水平井體積壓裂井底砂液重新混配、大液量分流的重要工具，改變了進(jìn)入水平井水平段雙簇射孔壓裂上噴槍的流量、砂濃度、壓力，從而使進(jìn)入上噴槍處的砂濃度、流量盡可能大一點(diǎn)，保證其正常射孔及后續(xù)壓裂，同時(shí)，降低了下噴槍處過(guò)多砂子聚集的概率和液流量，適合應(yīng)用于水平井體積壓裂多級(jí)雙簇噴射壓裂管柱中。

實(shí)施例2：

基于實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例中如圖2所示，所述內(nèi)管3的外表面設(shè)有的雙螺旋線流道形狀為螺旋梯形槽。

所述螺旋梯形槽槽深4.5mm，槽底部寬度12mm，梯形角60°。

所述內(nèi)管3鋼材采用35CrMo材料，所述內(nèi)管3設(shè)有雙螺旋線流道的外表面熱處理后通過(guò)滲氮工藝處理，使得其硬度達(dá)到70~92HRC。

所述內(nèi)管3設(shè)有雙螺旋線流道的外表面通過(guò)滲氮工藝處理，其滲氮層厚度0.6mm。

所述外管2鋼材采用P110材料，其硬度為650~835HB。

所述外管2外徑88.9mm，內(nèi)徑76mm，內(nèi)管3外徑59mm，內(nèi)徑38mm。

本發(fā)明提供的該油管長(zhǎng)度9200mm，外管2外徑88.9mm，內(nèi)徑76mm，內(nèi)管3外徑59mm，內(nèi)徑38mm，內(nèi)管3雙螺旋線沿順時(shí)針?lè)较颍菪?5°，雙螺旋螺距135mm，雙螺線間距32mm，螺旋梯形槽135mm，槽深4.5mm，槽底部寬度12mm，梯形角60°。

如圖1，本發(fā)明涉及的一種水平井體積壓裂用螺旋式雙層分流油管的外管2鋼材采用P110材料，經(jīng)熱處理硬度達(dá)650~835HB；內(nèi)管3鋼材采用35CrMo材料，經(jīng)熱處理硬度達(dá)197~235HB，內(nèi)管3的外表面設(shè)有雙螺旋梯形槽結(jié)構(gòu)，并采用滲氮工藝處理內(nèi)管3的外表面，滲氮層厚度0.6mm，其硬度高達(dá)70~92HRC，耐磨性高，以避免分流后的部分?jǐn)y砂液由于流向的改變而造成內(nèi)管3外表面雙螺旋梯形槽的局部沖刷。

該油管的內(nèi)管3的雙螺旋梯形槽加工不允許有裂紋、氣孔等缺陷，螺旋過(guò)渡平緩光滑。

所述的上接箍1和下接箍4結(jié)構(gòu)相同，其扣型為3-1/2" UP TBG。本發(fā)明的連接方式為油管接箍連接，以便于拆卸和更換。

本發(fā)明的應(yīng)用方式為：

1. 首先油水平井進(jìn)行體積壓裂多級(jí)拖動(dòng)雙簇噴射壓裂施工前，根據(jù)施工管柱結(jié)構(gòu)圖，將螺旋式雙層分流油管安裝在雙簇噴射壓裂管柱上噴槍的上游，組裝連接好多級(jí)拖動(dòng)雙簇噴射壓裂管柱。

2. 將上述多級(jí)拖動(dòng)雙簇噴射壓裂管柱下入到上、下游噴槍預(yù)定的噴點(diǎn)位置。

3. 上述多級(jí)拖動(dòng)雙簇噴射壓裂管柱入井，投球，液壓坐封封隔器錨定到位后，利用700型壓裂泵車以排量0.8～1.0 m³/min清水循環(huán)洗井，保證地面泥漿池中出液口液體機(jī)械雜質(zhì)含量小于0.22%，井筒清潔干凈。

4. 然后提高700型壓裂泵車排量至1.0~2.0m³/min，將砂濃度為145~160kg/m³攜砂液沿多級(jí)拖動(dòng)雙簇噴射壓裂管柱泵入，當(dāng)大液量、高流速攜砂液流經(jīng)水平段螺旋式雙層分流油管時(shí)，攜砂液分流成兩部分，一部分從內(nèi)管3的內(nèi)通徑流過(guò)，另一部分從內(nèi)管3和外管2的環(huán)形空間流過(guò)，由于內(nèi)管3的外表面設(shè)計(jì)有雙螺旋梯形槽結(jié)構(gòu)，從而使這一部分的攜砂液產(chǎn)生螺旋式流動(dòng)狀態(tài)，在環(huán)形空間形成螺旋流態(tài)，考慮到旋流和分流作用延遲了大液量、高流速攜砂液流經(jīng)上噴槍的時(shí)間，進(jìn)而在該油管下游出口和上噴槍之間的很短距離區(qū)域，攜砂液匯集停留的時(shí)間很大程度地延長(zhǎng)，從而確保了進(jìn)入上噴槍的攜砂液增多，下噴槍仍然有足夠的攜砂液，從而達(dá)到了多級(jí)拖動(dòng)雙簇噴射壓裂上、下游噴槍同時(shí)射孔的目的，形成井筒與地層連通的雙射孔通道。

5. 射開孔道后，泵車以排量2.0m³/min注入頂替液，將多級(jí)拖動(dòng)雙簇噴射壓裂管柱內(nèi)攜砂液替入地層，然后沖洗壓裂管柱。

6. 沖洗完畢后，套管環(huán)空提高排量至3.6~4.0m³/min開始進(jìn)行環(huán)空壓裂，同時(shí)，壓裂管柱內(nèi)以排量1.0m³/min伴注平衡壓力，按照施工設(shè)計(jì)要求壓裂后，再以排量4.0m³/min注入頂替液，將多級(jí)拖動(dòng)雙簇噴射壓裂管柱中壓裂液全部替入地層，以完成儲(chǔ)層壓裂改造。

7. 待油水平井多級(jí)拖動(dòng)雙簇噴射壓裂施工完成后，上提出噴射壓裂管柱，及時(shí)拆卸、檢查螺旋式雙層分流油管（含外管內(nèi)壁、內(nèi)管內(nèi)外壁）使用情況，用于保養(yǎng)或更換螺旋式雙層分流油管，以便后續(xù)再次進(jìn)行多級(jí)雙簇噴射壓裂施工。