一種套管保護噴砂器的製作方法

2023-10-05 15:23:24

本發明涉及油田壓裂技術領域，尤其是一種套管保護噴砂器。

背景技術：

為提高油氣井產量，最常用的方式是對地層進行壓裂改造，去除近井地帶地層汙染，重造滲油通道，提高油氣層的滲透能力，使不同特性油層都得到最佳的壓裂改造效果。壓裂改造需要根據不同油層特性實施有針對性的壓裂改造工藝。

噴砂器是分層壓裂實施的重要工具，起著輔助擴張式封隔器坐封，控制換層的作用，是分層壓裂工藝成功實施的基礎。為了保證擴張式封隔器在壓裂過程中坐封，要求噴砂器具有節流能力，噴砂器的噴嘴需要很好的耐磨性能。但同時存在的問題是，壓裂液經過噴砂器的噴嘴節流，流速加快，高速壓裂液長時間衝蝕套管，易造成套管損壞。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種套管保護噴砂器，以保護套管，使套管免於高速壓裂液衝蝕造成的損壞。

為達到上述目的，本發明提出一種套管保護噴砂器，其包括：筒體，具有沿其軸向貫通的內腔，所述筒體的側壁上貫穿有通孔；噴嘴，穿設連接在所述通孔內，所述噴嘴由易磨損材料製成；內滑套，能軸向滑動地穿設於所述內腔中，並能通過軸向滑動封堵或打開所述噴嘴。

如上所述的套管保護噴砂器，其中，所述內滑套通過剪切銷釘與所述筒體的側壁連接，且所述內滑套封堵所述噴嘴，所述內滑套具有供鋼球坐封的球座結構，通過向所述筒體內投球並打壓驅動所述內滑套剪斷所述剪切銷釘並朝下滑動，所述內滑套通過朝下滑動打開所述噴嘴。

如上所述的套管保護噴砂器，其中，所述球座結構具有能與所述鋼球密封接合的錐形內壁面，所述錐形內壁面的內徑由上至下漸縮。

如上所述的套管保護噴砂器，其中，所述筒體包括上接頭和連接在所述上接頭下方的下接頭，所述通孔開設在所述上接頭的側壁上，所述下接頭的內側壁上凸設有能對所述內滑套限位的環形凸臺，在所述內滑套滑動至頂抵所述環形凸臺的狀態下，所述內滑套位於所述噴嘴下方。

如上所述的套管保護噴砂器，其中，所述套管保護噴砂器還包括保護環，所述保護環穿設連接在所述通孔內，且套接在所述噴嘴外，所述保護環由耐磨材料製成。

如上所述的套管保護噴砂器，其中，所述保護環由硬質合金材料或陶瓷材料製成。

如上所述的套管保護噴砂器，其中，所述通孔為多個，且沿所述筒體的周向間隔排列，每個所述通孔內安裝一個所述噴嘴。

如上所述的套管保護噴砂器，其中，所述噴嘴由鋁合金材料、鈦合金材料、銅合金材料或45號鋼製成。

如上所述的套管保護噴砂器，其中，所述噴嘴呈柱狀，所述噴嘴具有沿其軸向貫通的噴口。

如上所述的套管保護噴砂器，其中，所述噴嘴沿所述筒體的徑向設置。

本發明的套管保護噴砂器的特點和優點是：

1、本發明的套管保護噴砂器，與傳統噴砂器採用耐磨噴嘴相反，採用不耐磨噴嘴，在封隔器等井下工具需要坐封時，噴嘴能產生節流壓差，使工具坐封，在坐封后，噴嘴能被含砂壓裂液衝蝕磨損，降低壓裂液流速，防止套管被高速含砂壓裂液衝蝕損壞，起到保護套管的作用；

2、本發明的套管保護噴砂器，通過設置保護環，能防止上接頭被高速含砂壓裂液衝蝕破壞，對上接頭起到保護作用；

3、本發明的套管保護噴砂器，結構簡單，操作方便，能滿足選擇性壓裂的需要。

附圖說明

以下附圖僅旨在於對本發明做示意性說明和解釋，並不限定本發明的範圍。其中：

圖1是本發明的套管保護噴砂器的示意圖；

圖2是本發明的套管保護噴砂器在坐封鋼球狀態的示意圖；

圖3是本發明的套管保護噴砂器在噴嘴打開後的示意圖；

圖4是本發明的套管保護噴砂器在噴嘴磨損後的示意圖；

圖5是本發明中上接頭的示意圖。

主要元件標號說明：

1 上接頭

11 通孔

2 下接頭

3 噴嘴

4 內滑套

41 球座結構

5 剪切銷釘

6 保護環

7 鋼球

具體實施方式

為了對本發明的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖說明本發明的具體實施方式。

如圖1所示，本發明提供一種套管保護噴砂器，用於使壓裂液噴向井壁，套管保護噴砂器包括筒體、噴嘴3和內滑套4，筒體具有沿軸向貫通的內腔，筒體的側壁上貫穿有通孔11；噴嘴3穿設連接在通孔11內，作為壓裂液流向地層的液體通道，用以噴出壓裂液，噴嘴3由易磨損材料製成；內滑套4能軸向滑動地穿設於內腔中，並能通過軸向滑動封堵或打開噴嘴3。

如圖1、圖4所示，壓裂前，內滑套4封堵噴嘴3，壓裂時，內滑套4通過滑動解除對噴嘴3的封堵，使噴嘴3與筒體的內腔連通，壓裂液從筒體的內腔中經由噴嘴3噴出並噴向套管，壓裂起初，壓裂液內無加砂，噴嘴3起到節流作用，滿足其它工具(例如水力錨、封隔器)坐封條件，同時由於壓裂液中不含砂，對套管損壞很小；隨著泵入井下含沙量的提高，壓裂液中含沙量提高，由易磨損材料製成的噴嘴3在短時間內即可被高速砂液衝蝕磨損，噴嘴3內徑變大，壓裂液經過噴嘴3的流速變小，使套管免於受到高速含砂壓裂液的衝蝕損壞，起到保護套管的作用，同時，由於噴嘴3對壓裂液的阻力減小，隨著噴嘴3的衝蝕，可以逐步提高壓裂液的含砂比，滿足大砂量、大液量的壓裂需要。

本實施例中，噴嘴3由易磨損的鋁合金材料、鈦合金材料、銅合金材料或45號鋼製成，但本發明並不以此為限，噴嘴3還可以採用其它現有的易磨損材料製成。

進一步，通孔11為多個，且沿筒體的周向間隔排列，每個通孔11內安裝一個噴嘴3，以提高壓裂效率。

進一步，噴嘴3呈柱狀，噴嘴3具有沿其軸向貫通的噴口，用以噴出壓裂液。

進一步，噴嘴3沿筒體的徑向設置。

如圖2、圖3所示，在一個優選的實施例中，內滑套4通過剪切銷釘5與筒體的側壁能分離地相連接，且內滑套4封堵噴嘴3，內滑套4具有供鋼球7坐封的球座結構41，通過向筒體內投球並打壓驅動內滑套4剪斷剪切銷釘5並朝下滑動，內滑套4通過朝下滑動打開噴嘴3，使噴嘴3與內腔連通。

進一步，球座結構41具有能與鋼球7密封接合的錐形內壁面，錐形內壁面的內徑由上至下漸縮，以便於坐封鋼球7。

進一步，內滑套4與筒體之間通過密封圈密封，以防止打壓時從內滑套4與筒體之間洩壓。

進一步，筒體的內側壁上凸設有環形凸臺21，以對向下滑動的內滑套4限位。

如圖1、圖5所示，在一個具體實施例中，筒體包括上接頭1和連接在上接頭1下方的下接頭2，上接頭1與下接頭2例如通過螺紋連接，通孔11開設在上接頭1的側壁上，下接頭2的內側壁上凸設有能對內滑套4限位的環形凸臺21，在內滑套4滑動至頂抵環形凸臺21的狀態下，內滑套4位於噴嘴3下方。其中，上接頭1的上端和下接頭2的下端均配有管螺紋，以便於與油田其它工具和油套管連接。

在如圖1所示的實施例中，套管保護噴砂器還包括保護環6，保護環6穿設連接在通孔11內，且套接在噴嘴3外，保護環6由耐磨材料製成。通過設置保護環6，可以在噴嘴3被完全衝蝕磨損後，對上接頭1起到保護作用，防止高壓射流壓裂液對上接頭1無限制的衝蝕破壞。

具體是，保護環6的內壁上設有內螺紋，噴嘴3的外壁上設有外螺紋，保護環6與噴嘴3採用螺紋連接；通孔11的孔壁上設有內螺紋，保護環6的外壁上設有外螺紋，保護環6與通孔11採用螺紋連接。

進一步，保護環6由耐磨的硬質合金材料或陶瓷材料製成，但本發明並不以此為限，保護環6還可以採用其它現有的耐磨材料製成。

以下結合壓裂過程，說明本發明的套管保護噴砂器的工作原理：

壓裂施工時，將套管保護噴砂器與其它工具及油管連接在一起，下入井內；

井口投一鋼球，管內加壓，剪切銷釘5被剪斷，內滑套4朝下滑動，坐在下接頭2的環形凸臺21上，此時，噴嘴3被打開，實現油管內外連通；

壓裂起初，無加砂，不會對噴嘴3造成磨損，噴嘴3起到節流作用，能滿足其它工具(例如水力錨、封隔器)的坐封條件；隨著泵入井下含砂量的提高，材質較軟的易磨損的噴嘴3被管內的高速砂液短時間內衝蝕掉，噴嘴3直徑變大，對砂液的阻力減小，利於大砂量壓裂的需要，由於噴嘴3外層加一保護環6，可以保護上接頭1，防止高壓射流對上接頭1無限制的衝蝕破壞。

本發明的套管保護噴砂器，與傳統噴砂器採用耐磨噴嘴相反，採用不耐磨材料製成的噴嘴，在封隔器需要坐封時，能通過噴嘴產生節流壓差，在封隔器坐封后，噴嘴被含砂壓裂液衝蝕磨損，降低壓裂液流速，起到保護套管的作用。本發明的套管保護噴砂器尤其適合與坐封后不依賴於節流壓差而保持坐封狀態的閉式擴張式自解封封隔器配套使用，能滿足老井選擇性壓裂的需要。

以上所述僅為本發明示意性的具體實施方式，並非用以限定本發明的範圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本發明的構思和原則的前提下所作的等同變化與修改，均應屬於本發明保護的範圍。而且需要說明的是，本發明的各組成部分並不僅限於上述整體應用，本發明的說明書中描述的各技術特徵可以根據實際需要選擇一項單獨採用或選擇多項組合起來使用，因此，本發明理所當然地涵蓋了與本案發明點有關的其它組合及具體應用。