一种水平井定向喷砂射孔压裂一体化工具管柱及施工方法技术

本发明专利技术涉及一种水平井定向喷砂射孔压裂一体化工具管柱及施工方法，包括安全接头、第一扶正器、第一旋转接头、水力喷砂器、第二旋转接头、第二扶正器、封隔器、接箍定位器和引鞋，安全接头设置在工具管柱的左端，引鞋设置在工具管柱的右端，安全接头的左端与油管相连接，安全接头的右端至引鞋之间从左至右依次设有第一扶正器、第一旋转接头、水力喷砂器、第二旋转接头、第二扶正器、封隔器和接箍定位器。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术的一种水平井定向喷砂射孔压裂一体化工具管柱及施工方法，工具管柱结构简单，可实现定向喷砂射孔，将地层能量最大限度的释放出来，并能解决火药射孔的炮眼压实带问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油天然气开采及装备
的井下工具，尤其涉及一种水平井定向喷砂射孔压裂一体化工具管柱及施工方法。
技术介绍
由于水力喷砂射孔不会污染地层，解决了火药射孔的炮眼压实带问题，可以最大限度的释放地层能量，因此应用广泛。但现有的水力喷砂射孔无法解决定向射孔的问题，在具有底水的水平井水力喷砂射孔压裂实施过程中，如果无法解决喷射器的定向问题，就无法进行压裂施工。公告号为CN201420541Y的技术公开了一种水平井定位喷砂射孔器，需要先通过施工设计确定要射孔的方位，在地面根据要射孔的角度确定喷嘴在本体的开口位置，通过自身的偏心、旋转结构和自重进行定位，但未涉及整个管串技术；公告号为CN203050649U的技术专利公开了一种水平井射孔枪的中间接头，说明了一种火药射孔枪的中间回转接头，并未涉及喷砂射孔技术；公告号为CN204060649的技术公开了一种外定向射孔用轴承滚珠接头，说明了一种火药射孔的轴承滚珠接头，是将射孔管柱的滑动摩擦转换为滚动摩擦的技术，并未涉及喷砂射孔和压裂管串，对整个井下工具介绍的不全面。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种可实现喷砂射孔定向，可实现定向喷砂射孔，将地层能量最大限度的释放出来，并能解决火药射孔的炮眼压实带问题的水平井定向喷砂射孔压裂一体化工具管柱及施工方法。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种水平井定向喷砂射孔压裂一体化工具管柱，包括安全接头、第一扶正器、第一旋转接头、水力喷砂器、第二旋转接头、第二扶正器、封隔器、接箍定位器和引鞋，安全接头、第一扶正器、第一旋转接头、水力喷砂器、第二旋转接头、第二扶正器、封隔器、接箍定位器和引鞋均横向且同轴设置在套管内，安全接头设置在工具管柱的左端，引鞋设置在工具管柱的右端，安全接头的左端与油管相连接，安全接头的右端与引鞋之间依次设有第一扶正器、第一旋转接头、水力喷砂器、第二旋转接头、第二扶正器、封隔器和接箍定位器。进一步：安全接头与第一扶正器之间至少设有一根当工具管柱丢手后便于打捞工具管柱的油管短节。进一步：第一扶正器和第二扶正器均至少设有两个扶正条，其外径比套管内径至少小3mm，比水力喷砂器的回转直径大0.5至1.5mm。进一步：第一旋转接头从左至右依次包括第一左接头、第一连接件和第一右接头，第一左接头的左端与第一扶正器的右端相连接，第一左接头的右端与第一连接件的左端转动连接，第一连接件的右端与第一右接头的左端转动连接，第一右接头的右端与水力喷砂器转动连接，第一旋转接头内横向设有第一中心轴，第一中心轴贯穿第一连接件，且两端延伸至第一左接头和第一右接头；第二旋转接头从左至右依次包括第二左接头、第二连接件和第二右接头，第二左接头的左端与水力喷砂器转动连接，第二左接头的右端与第二连接件的左端转动连接，第二连接件的右端与第二右接头的左端转动连接，第二右接头的右端与第二扶正器转动连接，第二旋转接头内横向设有第二中心轴，第二中心轴贯穿第二连接件，且两端延伸至第二左接头和第二右接头。进一步：第一中心轴在第一左接头内设有第一轴肩，第一轴肩的左侧设有深沟球轴承，右侧设有推力滚子轴承；第二中心轴在第二右接头内设有第二轴肩，第二轴肩的左侧设有推力滚子轴承，右侧设有深沟球轴承。进一步：水力喷砂器包括第一本体和多个喷嘴，喷嘴设置在第一本体上，且在第一本体长度方向的两侧对称分布，并与第一本体的内腔相通，喷嘴的轴线与水平面具有一定夹角，夹角不大于50°，第一本体的下部设有配重块。进一步：接箍定位器包括第二本体、多个卡块和第一弹簧，卡块设置在第二本体上，卡块通过第一弹簧紧贴套管内壁。进一步：封隔器为压缩式封隔器，封隔器包括单流阀、平衡阀、左管柱、锥体、密封单元、锚定装置、中心管、销钉环、导向销、右管柱和摩擦装置；用于密封水力喷砂器右端管柱通道的单流阀设置在封隔器的左端；平衡阀设置在单流阀的左边，平衡阀包括外筒和密封构件，密封构件在轴向载荷作用下可往复运动，当密封构件处于打开位置时，外筒与左管柱导通，当密封构件处于密封位置时，外筒与左管柱不导通；左管柱、锥体、密封单元、锚定装置、销钉环、导向销和右管柱按从左至右顺序设置在中心管上，中心管上设有呈圆形孔状或者长条形槽状的排砂通道，当工具管柱坐封时，密封单元压缩，锥体和锚定装置接触，并封隔左管柱和右管柱的外部通道，当工具管柱上提时，密封单元收缩，左管柱和右管柱的外部通道连通；摩擦装置设置在右管柱的右端。进一步：摩擦装置包括第三本体、多个摩擦块和第二弹簧，摩擦块设置在第三本体上，并在第二弹簧的作用下紧贴套管内壁。进一步：一种水平井定向喷砂射孔压裂一体化工具管柱施工方法，采用权利要求1至9任一项的一种水平井定向喷砂射孔压裂一体化工具管柱，施工方法包括：S1：通径规通井、刮管器刮套管内壁、洗井，清洁井筒；S2：地面设备安装；S3：工具管柱入井，走泵试压合格后将工具下入到目的层深度以下，然后上提油管，观察接箍定位器经过接箍时产生的信号波动，校准封隔器坐封深度；S4：上提下放管柱坐封底部封隔器，封隔器坐封时，其右侧管柱的内部通道处于关闭状态，而封隔器左侧的水力喷砂器，由于重力的偏心作用，使其对准了要改造的层位，封隔器坐封后打压验封；S5：验封合格后，通过油管泵入携砂液，对目的层位射孔，射穿套管，射孔时间依据射孔砂的目数和浓度而定；S6：射孔完成后，停止加砂，泵入压裂基液，将油管内残留的携砂液替入环空；S7：分别向环空和油管低排量泵入液体，进行试挤，挤开地层，若试挤失败，通过油管泵入一定量的酸液，对目的层腐蚀，降低地层破裂压力；S8：地层挤开后，从环空大排量泵入压裂液，对目的层进行改造；S9：改造完毕后，上提管柱，封隔器左右管柱连通，压力平衡，封隔器锚定装置脱锚，封隔器解除封隔；S10：上提管柱到下一目的层，重复上述步骤S1至S9，完成对一口油气井的多个目的层的改造。基于上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1、安全接头可以实现管柱遇卡时的丢手，以免造成重大事故，丢手可靠；2、水力喷砂器两端均设有扶正器，可以使水力喷砂器在套管内居中，水力喷砂器的底部设置配重块，配重块相对水力喷砂器的轴线产生一定的旋转力矩，在重力作用下，配重块始终在下部，喷嘴相对于配重块的位置固定，从而达到定向射孔的目的，水力喷砂器通过喷嘴节流，将油管内的高压射孔液转换成高速射流，将套管射穿；3、封隔器带有单流阀和平衡阀，单流阀保证了高压射孔液只能从喷嘴喷出，平衡阀平衡了封隔器的左右压力，封隔器换向结构灵活，上提下放即可实现座封解封，有选择的对水平井不同层位进行射孔压裂改造，且便于油管的下入，中心管有效解决了施工过程的砂卡问题；4、工具管柱结构简单，顺序合理，实用性强。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为第一旋转接头的结构示意图；图3为水力喷砂器的结构示意图；图4为水力喷砂器截断面剖视图的结构示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、安全接头，2、第一扶正器，3、第一旋转接头，31、第一左接头，32、深沟球轴承，33、第一中心轴，34、推力滚子轴承，35、第一连接件，36、第一右接头，4、水力喷砂器，41、第一本体，42、配重块，43、喷嘴，5、第二旋转接头、6、第二扶正器，7、封隔器，8、接箍定位器，9、引鞋，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水平井定向喷砂射孔压裂一体化工具管柱，其特征在于：包括安全接头(1)、第一扶正器(2)、第一旋转接头(3)、水力喷砂器(4)、第二旋转接头(5)、第二扶正器(6)、封隔器(7)、接箍定位器(8)和引鞋(9)，所述安全接头(1)、所述第一扶正器(2)、所述第一旋转接头(3)、所述水力喷砂器(4)、所述第二旋转接头(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)均横向且同轴设置在套管内，所述安全接头(1)设置在工具管柱的左端，所述引鞋(9)设置在工具管柱的右端，所述安全接头(1)的左端与油管(10)相连接，所述安全接头(1)与所述引鞋(9)之间从左向右依次设有所述第一扶正器(2)、所述第一旋转接头(3)、所述水力喷砂器(4)、所述第二旋转接头(5)、所述第二扶正器(6)、所述封隔器(7)和所述接箍定位器(8)。

【技术特征摘要】
1.一种水平井定向喷砂射孔压裂一体化工具管柱，其特征在于：包括安全接头(1)、第一扶正器(2)、第一旋转接头(3)、水力喷砂器(4)、第二旋转接头(5)、第二扶正器(6)、封隔器(7)、接箍定位器(8)和引鞋(9)，所述安全接头(1)、所述第一扶正器(2)、所述第一旋转接头(3)、所述水力喷砂器(4)、所述第二旋转接头(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)均横向且同轴设置在套管内，所述安全接头(1)设置在工具管柱的左端，所述引鞋(9)设置在工具管柱的右端，所述安全接头(1)的左端与油管(10)相连接，所述安全接头(1)与所述引鞋(9)之间从左向右依次设有所述第一扶正器(2)、所述第一旋转接头(3)、所述水力喷砂器(4)、所述第二旋转接头(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.根据权利要求1所述的一种水平井定向喷砂射孔压裂一体化工具管柱，其特征在于：所述安全接头(1)与所述第一扶正器(2)之间至少设有一根当工具管柱丢手后便于打捞工具管柱的油管短节(11)。3.根据权利要求1所述的一种水平井定向喷砂射孔压裂一体化工具管柱，其特征在于：所述第一扶正器(2)和所述第二扶正器(6)均至少设有两个扶正条，其外径比套管内径至少小3mm，比所述水力喷砂器(4)的回转直径大0.5至1.5mm。4.根据权利要求1所述的一种水平井定向喷砂射孔压裂一体化工具管柱，其特征在于：所述第一旋转接头(3)从左至右依次包括第一左接头(31)、第一连接件(35)和第一右接头(36)，所述第一左接头(31)的左端与所述第一扶正器(2)的右端相连接，所述第一左接头(31)的右端与所述第一连接件(35)的左端转动连接，所述第一连接件(35)的右端与所述第一右接头(36)的左端转动连接，所述第一右接头(36)的右端与所述水力喷砂器(4)转动连接，所述第一旋转接头(3)内横向设有第一中心轴(33)，所述第一中心轴(33)贯穿所述第一连接件(35)，且两端延伸至所述第一左接头(31)和所述第一右接头(36)内；所述第二旋转接头(5)从左至右依次包括第二左接头、第二连接件和第二右接头，所述第二左接头的左端与所述水力喷砂器(4)转动连接，所述第二左接头的右端与所述第二连接件的左端转动连接，所述第二连接件的右端与所述第二右接头的左端转动连接，所述第二右接头的右端与所述第二扶正器(6)转动连接，所述第二旋转接头内横向设有第二中心轴，所述第二中心轴贯穿所述第二连接件，且两端延伸至所述第二左接头和所述第二右接头。5.根据权利要求4所述的一种水平井定向喷砂射孔压裂一体化工具管柱，其特征在于：所述第一中心轴(33)在所述第一左接头(31)内设有第一轴肩，所述第一轴肩的左侧设有深沟球轴承(32)，右侧设有推力滚子轴承(34)；所述第二中心轴在所述第二右接头内设有第二轴肩，所述第二轴肩的左侧设有推力滚子轴承(34)，右侧设有深沟球轴承(32)。6.根据权利要求1所述的一种水平井定向喷砂射孔压裂一体化工具管柱，其特征在于：所述水力喷砂器(4)包括第一本体(41)和多个喷嘴(43)，所述喷嘴(43)设置在所述第一本体(41)上，且...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁世品，
申请(专利权)人：杰瑞能源服务有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37