一種水平井定向噴砂射孔壓裂一體化工具管柱及施工方法技術

本發明專利技術涉及一種水平井定向噴砂射孔壓裂一體化工具管柱及施工方法，包括安全接頭、第一扶正器、第一旋轉接頭、水力噴砂器、第二旋轉接頭、第二扶正器、封隔器、接箍定位器和引鞋，安全接頭設置在工具管柱的左端，引鞋設置在工具管柱的右端，安全接頭的左端與油管相連接，安全接頭的右端至引鞋之間從左至右依次設有第一扶正器、第一旋轉接頭、水力噴砂器、第二旋轉接頭、第二扶正器、封隔器和接箍定位器。本發明專利技術的有益效果是：本發明專利技術的一種水平井定向噴砂射孔壓裂一體化工具管柱及施工方法，工具管柱結構簡單，可實現定向噴砂射孔，將地層能量最大限度的釋放出來，并能解決火藥射孔的炮眼壓實帶問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及石油天然氣開采及裝備
的井下工具，尤其涉及一種水平井定向噴砂射孔壓裂一體化工具管柱及施工方法。
技術介紹
由于水力噴砂射孔不會污染地層，解決了火藥射孔的炮眼壓實帶問題，可以最大限度的釋放地層能量，因此應用廣泛。但現有的水力噴砂射孔無法解決定向射孔的問題，在具有底水的水平井水力噴砂射孔壓裂實施過程中，如果無法解決噴射器的定向問題，就無法進行壓裂施工。公告號為CN201420541Y的技術公開了一種水平井定位噴砂射孔器，需要先通過施工設計確定要射孔的方位，在地面根據要射孔的角度確定噴嘴在本體的開口位置，通過自身的偏心、旋轉結構和自重進行定位，但未涉及整個管串技術；公告號為CN203050649U的技術專利公開了一種水平井射孔槍的中間接頭，說明了一種火藥射孔槍的中間回轉接頭，并未涉及噴砂射孔技術；公告號為CN204060649的技術公開了一種外定向射孔用軸承滾珠接頭，說明了一種火藥射孔的軸承滾珠接頭，是將射孔管柱的滑動摩擦轉換為滾動摩擦的技術，并未涉及噴砂射孔和壓裂管串，對整個井下工具介紹的不全面。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種可實現噴砂射孔定向，可實現定向噴砂射孔，將地層能量最大限度的釋放出來，并能解決火藥射孔的炮眼壓實帶問題的水平井定向噴砂射孔壓裂一體化工具管柱及施工方法。本專利技術解決上述技術問題的技術方案如下：一種水平井定向噴砂射孔壓裂一體化工具管柱，包括安全接頭、第一扶正器、第一旋轉接頭、水力噴砂器、第二旋轉接頭、第二扶正器、封隔器、接箍定位器和引鞋，安全接頭、第一扶正器、第一旋轉接頭、水力噴砂器、第二旋轉接頭、第二扶正器、封隔器、接箍定位器和引鞋均橫向且同軸設置在套管內，安全接頭設置在工具管柱的左端，引鞋設置在工具管柱的右端，安全接頭的左端與油管相連接，安全接頭的右端與引鞋之間依次設有第一扶正器、第一旋轉接頭、水力噴砂器、第二旋轉接頭、第二扶正器、封隔器和接箍定位器。進一步：安全接頭與第一扶正器之間至少設有一根當工具管柱丟手后便于打撈工具管柱的油管短節。進一步：第一扶正器和第二扶正器均至少設有兩個扶正條，其外徑比套管內徑至少小3mm，比水力噴砂器的回轉直徑大0.5至1.5mm。進一步：第一旋轉接頭從左至右依次包括第一左接頭、第一連接件和第一右接頭，第一左接頭的左端與第一扶正器的右端相連接，第一左接頭的右端與第一連接件的左端轉動連接，第一連接件的右端與第一右接頭的左端轉動連接，第一右接頭的右端與水力噴砂器轉動連接，第一旋轉接頭內橫向設有第一中心軸，第一中心軸貫穿第一連接件，且兩端延伸至第一左接頭和第一右接頭；第二旋轉接頭從左至右依次包括第二左接頭、第二連接件和第二右接頭，第二左接頭的左端與水力噴砂器轉動連接，第二左接頭的右端與第二連接件的左端轉動連接，第二連接件的右端與第二右接頭的左端轉動連接，第二右接頭的右端與第二扶正器轉動連接，第二旋轉接頭內橫向設有第二中心軸，第二中心軸貫穿第二連接件，且兩端延伸至第二左接頭和第二右接頭。進一步：第一中心軸在第一左接頭內設有第一軸肩，第一軸肩的左側設有深溝球軸承，右側設有推力滾子軸承；第二中心軸在第二右接頭內設有第二軸肩，第二軸肩的左側設有推力滾子軸承，右側設有深溝球軸承。進一步：水力噴砂器包括第一本體和多個噴嘴，噴嘴設置在第一本體上，且在第一本體長度方向的兩側對稱分布，并與第一本體的內腔相通，噴嘴的軸線與水平面具有一定夾角，夾角不大于50°，第一本體的下部設有配重塊。進一步：接箍定位器包括第二本體、多個卡塊和第一彈簧，卡塊設置在第二本體上，卡塊通過第一彈簧緊貼套管內壁。進一步：封隔器為壓縮式封隔器，封隔器包括單流閥、平衡閥、左管柱、錐體、密封單元、錨定裝置、中心管、銷釘環、導向銷、右管柱和摩擦裝置；用于密封水力噴砂器右端管柱通道的單流閥設置在封隔器的左端；平衡閥設置在單流閥的左邊，平衡閥包括外筒和密封構件，密封構件在軸向載荷作用下可往復運動，當密封構件處于打開位置時，外筒與左管柱導通，當密封構件處于密封位置時，外筒與左管柱不導通；左管柱、錐體、密封單元、錨定裝置、銷釘環、導向銷和右管柱按從左至右順序設置在中心管上，中心管上設有呈圓形孔狀或者長條形槽狀的排砂通道，當工具管柱坐封時，密封單元壓縮，錐體和錨定裝置接觸，并封隔左管柱和右管柱的外部通道，當工具管柱上提時，密封單元收縮，左管柱和右管柱的外部通道連通；摩擦裝置設置在右管柱的右端。進一步：摩擦裝置包括第三本體、多個摩擦塊和第二彈簧，摩擦塊設置在第三本體上，并在第二彈簧的作用下緊貼套管內壁。進一步：一種水平井定向噴砂射孔壓裂一體化工具管柱施工方法，采用權利要求1至9任一項的一種水平井定向噴砂射孔壓裂一體化工具管柱，施工方法包括：S1：通徑規通井、刮管器刮套管內壁、洗井，清潔井筒；S2：地面設備安裝；S3：工具管柱入井，走泵試壓合格后將工具下入到目的層深度以下，然后上提油管，觀察接箍定位器經過接箍時產生的信號波動，校準封隔器坐封深度；S4：上提下放管柱坐封底部封隔器，封隔器坐封時，其右側管柱的內部通道處于關閉狀態，而封隔器左側的水力噴砂器，由于重力的偏心作用，使其對準了要改造的層位，封隔器坐封后打壓驗封；S5：驗封合格后，通過油管泵入攜砂液，對目的層位射孔，射穿套管，射孔時間依據射孔砂的目數和濃度而定；S6：射孔完成后，停止加砂，泵入壓裂基液，將油管內殘留的攜砂液替入環空；S7：分別向環空和油管低排量泵入液體，進行試擠，擠開地層，若試擠失敗，通過油管泵入一定量的酸液，對目的層腐蝕，降低地層破裂壓力；S8：地層擠開后，從環空大排量泵入壓裂液，對目的層進行改造；S9：改造完畢后，上提管柱，封隔器左右管柱連通，壓力平衡，封隔器錨定裝置脫錨，封隔器解除封隔；S10：上提管柱到下一目的層，重復上述步驟S1至S9，完成對一口油氣井的多個目的層的改造。基于上述技術方案，本專利技術的有益效果是：1、安全接頭可以實現管柱遇卡時的丟手，以免造成重大事故，丟手可靠；2、水力噴砂器兩端均設有扶正器，可以使水力噴砂器在套管內居中，水力噴砂器的底部設置配重塊，配重塊相對水力噴砂器的軸線產生一定的旋轉力矩，在重力作用下，配重塊始終在下部，噴嘴相對于配重塊的位置固定，從而達到定向射孔的目的，水力噴砂器通過噴嘴節流，將油管內的高壓射孔液轉換成高速射流，將套管射穿；3、封隔器帶有單流閥和平衡閥，單流閥保證了高壓射孔液只能從噴嘴噴出，平衡閥平衡了封隔器的左右壓力，封隔器換向結構靈活，上提下放即可實現座封解封，有選擇的對水平井不同層位進行射孔壓裂改造，且便于油管的下入，中心管有效解決了施工過程的砂卡問題；4、工具管柱結構簡單，順序合理，實用性強。附圖說明圖1為本專利技術的結構示意圖；圖2為第一旋轉接頭的結構示意圖；圖3為水力噴砂器的結構示意圖；圖4為水力噴砂器截斷面剖視圖的結構示意圖。附圖中，各標號所代表的部件列表如下：1、安全接頭，2、第一扶正器，3、第一旋轉接頭，31、第一左接頭，32、深溝球軸承，33、第一中心軸，34、推力滾子軸承，35、第一連接件，36、第一右接頭，4、水力噴砂器，41、第一本體，42、配重塊，43、噴嘴，5、第二旋轉接頭、6、第二扶正器，7、封隔器，8、接箍定位器，9、引鞋，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種水平井定向噴砂射孔壓裂一體化工具管柱，其特征在于：包括安全接頭(1)、第一扶正器(2)、第一旋轉接頭(3)、水力噴砂器(4)、第二旋轉接頭(5)、第二扶正器(6)、封隔器(7)、接箍定位器(8)和引鞋(9)，所述安全接頭(1)、所述第一扶正器(2)、所述第一旋轉接頭(3)、所述水力噴砂器(4)、所述第二旋轉接頭(5)、所述第二扶正器(6)、所述封隔器(7)、所述接箍定位器(8)和所述引鞋(9)均橫向且同軸設置在套管內，所述安全接頭(1)設置在工具管柱的左端，所述引鞋(9)設置在工具管柱的右端，所述安全接頭(1)的左端與油管(10)相連接，所述安全接頭(1)與所述引鞋(9)之間從左向右依次設有所述第一扶正器(2)、所述第一旋轉接頭(3)、所述水力噴砂器(4)、所述第二旋轉接頭(5)、所述第二扶正器(6)、所述封隔器(7)和所述接箍定位器(8)。

【技術特征摘要】
1.一種水平井定向噴砂射孔壓裂一體化工具管柱，其特征在于：包括安全接頭(1)、第一扶正器(2)、第一旋轉接頭(3)、水力噴砂器(4)、第二旋轉接頭(5)、第二扶正器(6)、封隔器(7)、接箍定位器(8)和引鞋(9)，所述安全接頭(1)、所述第一扶正器(2)、所述第一旋轉接頭(3)、所述水力噴砂器(4)、所述第二旋轉接頭(5)、所述第二扶正器(6)、所述封隔器(7)、所述接箍定位器(8)和所述引鞋(9)均橫向且同軸設置在套管內，所述安全接頭(1)設置在工具管柱的左端，所述引鞋(9)設置在工具管柱的右端，所述安全接頭(1)的左端與油管(10)相連接，所述安全接頭(1)與所述引鞋(9)之間從左向右依次設有所述第一扶正器(2)、所述第一旋轉接頭(3)、所述水力噴砂器(4)、所述第二旋轉接頭(5)、所述第二扶正器(6)、所述封隔器(7)和所述接箍定位器(8)。2.根據權利要求1所述的一種水平井定向噴砂射孔壓裂一體化工具管柱，其特征在于：所述安全接頭(1)與所述第一扶正器(2)之間至少設有一根當工具管柱丟手后便于打撈工具管柱的油管短節(11)。3.根據權利要求1所述的一種水平井定向噴砂射孔壓裂一體化工具管柱，其特征在于：所述第一扶正器(2)和所述第二扶正器(6)均至少設有兩個扶正條，其外徑比套管內徑至少小3mm，比所述水力噴砂器(4)的回轉直徑大0.5至1.5mm。4.根據權利要求1所述的一種水平井定向噴砂射孔壓裂一體化工具管柱，其特征在于：所述第一旋轉接頭(3)從左至右依次包括第一左接頭(31)、第一連接件(35)和第一右接頭(36)，所述第一左接頭(31)的左端與所述第一扶正器(2)的右端相連接，所述第一左接頭(31)的右端與所述第一連接件(35)的左端轉動連接，所述第一連接件(35)的右端與所述第一右接頭(36)的左端轉動連接，所述第一右接頭(36)的右端與所述水力噴砂器(4)轉動連接，所述第一旋轉接頭(3)內橫向設有第一中心軸(33)，所述第一中心軸(33)貫穿所述第一連接件(35)，且兩端延伸至所述第一左接頭(31)和所述第一右接頭(36)內；所述第二旋轉接頭(5)從左至右依次包括第二左接頭、第二連接件和第二右接頭，所述第二左接頭的左端與所述水力噴砂器(4)轉動連接，所述第二左接頭的右端與所述第二連接件的左端轉動連接，所述第二連接件的右端與所述第二右接頭的左端轉動連接，所述第二右接頭的右端與所述第二扶正器(6)轉動連接，所述第二旋轉接頭內橫向設有第二中心軸，所述第二中心軸貫穿所述第二連接件，且兩端延伸至所述第二左接頭和所述第二右接頭。5.根據權利要求4所述的一種水平井定向噴砂射孔壓裂一體化工具管柱，其特征在于：所述第一中心軸(33)在所述第一左接頭(31)內設有第一軸肩，所述第一軸肩的左側設有深溝球軸承(32)，右側設有推力滾子軸承(34)；所述第二中心軸在所述第二右接頭內設有第二軸肩，所述第二軸肩的左側設有推力滾子軸承(34)，右側設有深溝球軸承(32)。6.根據權利要求1所述的一種水平井定向噴砂射孔壓裂一體化工具管柱，其特征在于：所述水力噴砂器(4)包括第一本體(41)和多個噴嘴(43)，所述噴嘴(43)設置在所述第一本體(41)上，且...

【專利技術屬性】
技術研發人員：寧世品，
申請(專利權)人：杰瑞能源服務有限公司，
類型：發明
國別省市：山東;37