一种可预设喷射角度的水力喷砂射孔工具制造技术

本发明专利技术属于钻探技术领域，涉及一种可预设喷射角度的水力喷砂射孔工具，上扶正器和下扶正器连接在内筒上，上端盖和上连接套连接并将上轴承压紧固定在内筒上；上联接套与偏心外筒连接；下联接套上端凸台与偏心外筒下端凸台相互配合，喷射外筒与下联接套连接，喷嘴通过螺纹孔固定安装在喷射外筒上；内筒周向设有键槽型通孔，喷射外筒与下端盖螺纹连接，下轴承固定在喷射外筒与下端盖之间；内筒下部安装有水力锚定块，压板固定在内筒外表面，压板通过弹簧将水力锚定块压缩在内筒上，水力锚定块通过内筒水力加压将内筒和喷射外筒压紧锁定，在喷砂射孔过程中稳定喷射方向；其结构紧凑，原理简单，操作方便，稳定性高，制造维护成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种可预设喷射角度的水力喷砂射孔工具
：本专利技术属于钻探
，涉及一种可预设喷射角度的水力喷砂射孔工具，在石油、天然气大斜度井、水平井完井或后期增产改造过程中，实现预设喷射角度的井下水力喷砂射孔。
技术介绍
：水力喷射压裂技术是近年来大斜度井、水平井完井或油气井后期增产改造过程中，形成的一种可实现多段水力压裂、酸化压裂的新技术，特别是在一些低压、低产、低渗、多薄互层、低水锥进的油气层压裂改造中取得了较好的效果。该技术利用磨料水射流喷砂射孔原理，将套管、水泥环、近井壁地层射穿，形成定向射流通道。通过环空加压，将压力直接作用于射流通道后，产生高于地层破裂压力的压势，使地层发生破裂，同时通过设计射流通道方位，可控制压裂裂缝的起裂方位，形成并延伸裂缝，实现储层压裂改造。另一方面高速射流可在孔眼的上、下部的井眼中产生负压，将压裂流体卷吸进入射流通道，进而进入压裂裂缝。同时，水力喷射压裂靠高压射流自封，形成隔离，可实现动管柱多段、不动管柱多段压裂施工的目的。该技术实现了水力喷射射孔和水力压裂工艺一体化，大大简化了施工程序，降低了施工成本。且其自身具有独特的射孔及地层起裂定位性，能够快速准确的进行多层压裂而不用机械密封装置，施工结束后该通道成为油气入井的流道，且孔内无压实区，可有效降低表皮损害，提高油气开采效率。CN201020299431.X公开了一种水力喷砂射孔改进型喷嘴，其包括喷嘴体、锁定环和耐磨芯管，喷嘴体的外部有喷嘴螺纹，喷嘴体的左端面上有锁紧螺孔，喷嘴体的内部有使锁紧螺孔右端与喷嘴体右端相连通的喷嘴腔，锁紧螺孔内安装有使耐磨芯管固定在喷嘴腔内的锁定环，锁定环的内部有芯管孔并套装在耐磨芯管的左端外部，耐磨芯管的内部有使喷嘴体左端与喷嘴体右端相连通的排液管孔，其结构合理而紧凑，使用方便，其通过套装在耐磨芯管左端外部的锁定环将耐磨芯管固定在喷嘴体内部，避免了锁定环受到冲蚀，解决了喷嘴易冲蚀损坏、使用寿命较短的问题，并且缩短了喷嘴的轴向尺寸，便于不动管柱实现多层射孔压裂作业；CN201020116574.2公开了一种提高使用寿命的水力喷砂射孔器结构，包括一射孔器本体，在射孔器本体上开设一组连接孔，各连接孔内安装一水力喷砂射孔喷嘴，连接孔与水力喷砂射孔喷嘴接合面间设有密封圈，所述的连接孔近外端有内圆柱密封面，近内端有连接螺纹，所述的水力喷砂射孔喷嘴通过螺纹连接安装在连接孔内，所述的密封圈装在连接孔近外端的内圆柱密封面内，所述的射孔器本体的外表面有硫化的橡胶层更佳，该设计能够大大提高喷嘴在高速含砂液流下的耐磨性和外表面抗冲蚀能力，以增加作业层数、减少作业风险和降低作业成本；CN201510696961.5公开了一种可调角度式水力喷砂射孔压裂喷枪，在承重件中部管壁上同一圆周方向加工有均匀分布的4～16个射孔流道，轴向同一条直线上加工有1～4个射孔流道，承重件内设置有喷枪动件，喷枪动件的中部管壁上同一圆周方向加工有圆心角为180°的2个安装孔，轴向同一条直线上加工有1～4个安装孔，轴向同一条直线上相邻两安装孔的孔心距与轴向同一条直线上相邻两射孔流道的孔心距相等，安装孔内设置有喷嘴支座，喷嘴支座上设置有喷嘴，承重件的一端设置有喷枪上端接头、另一端设置有喷枪下端接头，喷枪下端接头与喷枪动件之间设置有弹簧，喷枪上端接头和喷枪下端接头与承重件之间设置有密封圈，在承重件的外部设置有防冲蚀盖板；CN201721459236.7公开了一种用于水力喷砂射孔的扶正器，包括油管短节和扶正块；扶正块包括本体和多个弹性凸台；本体为圆环柱状结构，本体套在油管短节上，多个弹性凸台固定于本体的外表面上，在对油气井射孔前或完成射孔后，基于多个弹性凸台实现该扶正器进入油气井或起出油气井，通过将圆环柱装结构的本体套在油管短节上，并将多个弹性凸台固定连接在本体的外表面上，形成用于水力喷砂射孔的扶正器，当该扶正器上的扶正块出现卡堵现象时，可以基于多个弹性凸台的弹性作用加大扶正块上的作用力从而实现解卡，减小油气田开发的投资成本；虽然上述技术针对喷砂射孔工具的配件设计、工作方式等方面提出了有意义的观点，但在工具整体喷射控制，特别是井下喷砂射孔方向控制上缺乏简单有效的解决措施，尤其针对目前水平井、大斜度井、底部水淹井等油气井喷砂射孔改造过程中，对喷砂射孔方向控制要求更加苛刻的情况下，利用简单、稳定的喷砂射孔喷射控制方法，实现工具在井下复杂环境下的喷射方向精确控制，成为目前水力喷砂射孔作业的技术发展方向之一。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种石油、天然气大斜度井、水平井完井或后期增产改造过程中，实现预设喷射角度的井下水力喷砂射孔工具。为了实现上述目的，本专利技术所述井下水力喷砂射孔工具的主体结构包括上扶正器、上端盖、上联接套、上轴承、内筒、偏心外筒、下联接套、喷嘴、喷射外筒、推力轴承、水力锚定块、压板、弹簧、下轴承、下端盖和下扶正器，其中上扶正器和下扶正器通过螺纹连接在内筒上，对整个工具起扶正居中作用，可保证偏心外筒及喷射外筒与井壁不接触，上扶正器和下扶正器能自由旋转，使预设喷嘴的喷射角度与重力方向夹角不受外力影响而改变；上端盖、上联接套、偏心外筒、下联接套、喷射外筒、下端盖均与内筒为间隙密封配合，并利用上轴承、推力轴承和下轴承与内筒发生相对转动；上端盖和上连接套之间通过螺纹连接，上端盖和上连接套将上轴承压紧固定在内筒上；上联接套与偏心外筒之间通过螺纹连接；下联接套上端凸台与偏心外筒下端凸台相互配合，喷射外筒通过下联接套下端螺纹与下联接套连接，下联接套将偏心外筒和喷射外筒压紧；喷射外筒上开有安装喷嘴的螺纹孔，喷嘴通过螺纹孔固定安装在喷射外筒上；内筒周向设有多个键槽型通孔，用于联通内筒和喷嘴的流道，槽型通孔的个数根据实际需要确定；喷射外筒通过台阶面将推力轴承锁紧至内筒下端台阶面与喷射外筒台阶面之间，喷射外筒与下端盖螺纹连接，下轴承固定在喷射外筒与下端盖之间；内筒下部安装有水力锚定块，压板通过螺钉固定在内筒外表面，压板通过弹簧将水力锚定块压缩在内筒上，水力锚定块外表面采用现有技术进行粗糙化处理，通过内筒水力加压将内筒和喷射外筒压紧锁定，在喷砂射孔过程中稳定喷射方向。本专利技术利用重力定向方法，可实现沿井眼圆周方向任意角度喷射压裂，从而优化合理匹配喷射方向、最大主应力方向和裂缝初始起裂方向，特别是对于多薄互层、底水锥进油气层的储层改造，控制裂缝起裂方位，避免裂缝穿越储层或联通水层，提高压裂效果，保证施工质量。同时由于工具偏心外筒作为喷射方位控制器，设计为内壁偏心式，可有效防止井内紊流对方位控制的干扰作用，更精确定位。本专利技术实现水力喷砂射孔的具体过程为：对于薄油层水平井水力喷砂射孔施工时，为避免射孔方向垂直，导致后期压裂施工时裂缝上下方向穿过油层，选择垂直于水平井筒延伸方向，向两侧井壁水平方向喷射，施工时，选用带有对称180°方向喷嘴安装孔的喷射外筒，放松下联接套，使偏心外筒和喷射外筒分别独立相对内筒转动，然后转动喷射外筒，调整喷嘴的喷射方向至水平面方向，偏心外筒自然状态水平放置，确保偏心配重垂直向下，与重力方向同向；保持偏心外筒与喷射外筒处于该相对位置，锁紧下连接套，使偏心外筒和喷射外筒能够同步相对内筒旋转，然后将工具联接外部的喷砂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可预设喷射角度的水力喷砂射孔工具，其特征在于主体结构包括上扶正器、上端盖、上联接套、上轴承、内筒、偏心外筒、下联接套、喷嘴、喷射外筒、推力轴承、水力锚定块、压板、弹簧、下轴承、下端盖和下扶正器，其中上扶正器和下扶正器通过螺纹连接在内筒上，对整个工具起扶正居中作用，可保证偏心外筒及喷射外筒与井壁不接触，上扶正器和下扶正器能自由旋转，使预设喷嘴的喷射角度与重力方向夹角不受外力影响而改变；上端盖、上联接套、偏心外筒、下联接套、喷射外筒、下端盖均与内筒为间隙密封配合，并利用上轴承、推力轴承和下轴承与内筒发生相对转动；上端盖和上连接套之间通过螺纹连接，上端盖和上连接套将上轴承压紧固定在内筒上；上联接套与偏心外筒之间通过螺纹连接；下联接套上端凸台与偏心外筒下端凸台相互配合，喷射外筒通过下联接套下端螺纹与下联接套连接，下联接套将偏心外筒和喷射外筒压紧；喷射外筒上开有安装喷嘴的螺纹孔，喷嘴通过螺纹孔固定安装在喷射外筒上；内筒周向设有多个键槽型通孔，用于联通内筒和喷嘴的流道，槽型通孔的个数根据实际需要确定；喷射外筒通过台阶面将推力轴承锁紧至内筒下端台阶面与喷射外筒台阶面之间，喷射外筒与下端盖螺纹连接，下轴承固定在喷射外筒与下端盖之间；内筒下部安装有水力锚定块，压板通过螺钉固定在内筒外表面，压板通过弹簧将水力锚定块压缩在内筒上，水力锚定块外表面采用现有技术进行粗糙化处理，通过内筒水力加压将内筒和喷射外筒压紧锁定，在喷砂射孔过程中稳定喷射方向。...

【技术特征摘要】
1.一种可预设喷射角度的水力喷砂射孔工具，其特征在于主体结构包括上扶正器、上端盖、上联接套、上轴承、内筒、偏心外筒、下联接套、喷嘴、喷射外筒、推力轴承、水力锚定块、压板、弹簧、下轴承、下端盖和下扶正器，其中上扶正器和下扶正器通过螺纹连接在内筒上，对整个工具起扶正居中作用，可保证偏心外筒及喷射外筒与井壁不接触，上扶正器和下扶正器能自由旋转，使预设喷嘴的喷射角度与重力方向夹角不受外力影响而改变；上端盖、上联接套、偏心外筒、下联接套、喷射外筒、下端盖均与内筒为间隙密封配合，并利用上轴承、推力轴承和下轴承与内筒发生相对转动；上端盖和上连接套之间通过螺纹连接，上端盖和上连接套将上轴承压紧固定在内筒上；上联接套与偏心外筒之间通过螺纹连接；下联接套上端凸台与偏心外筒下端凸台相互配合，喷射外筒通过下联接套下端螺纹与下联接套连接，下联接套将偏心外筒和喷射外筒压紧；喷射外筒上开有安装喷嘴的螺纹孔，喷嘴通过螺纹孔固定安装在喷射外筒上；内筒周向设有多个键槽型通孔，用于联通内筒和喷嘴的流道，槽型通孔的个数根据实际需要确定；喷射外筒通过台阶面将推力轴承锁紧至内筒下端台阶面与喷射外筒台阶面之间，喷射外筒与下端盖螺纹连接，下轴承固定在喷射外筒与下端盖之间；内筒下部安装有水力锚定块，压板通过螺钉固定在内筒外表面，压板通过弹簧将水力锚定块压缩在内筒上，水力锚定块外表面采用现有技术进...

【专利技术属性】
技术研发人员：张恒，倪红坚，刘书斌，王勇，苏宇，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37