多簇喷枪、水力喷砂射孔多簇分段压裂管柱及工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种多簇喷枪、水力喷砂射孔多簇分段压裂管柱及工艺。其中多簇喷枪包括：顺次连接的第一接头、工作筒以及第二接头；在工作筒内顺次设置有第一活塞、第二活塞以及分瓣爪球座，第一活塞的外壁与工作筒内壁围合形成有第一密闭空间；第二活塞的外壁与工作筒的内壁围合形成有第二密闭空间；工作筒的侧壁上设置有喷嘴，初始状态下第一密闭空间内填充有气体，第二密闭空间内填充有液体，第一活塞封堵喷嘴，投球不能通过分瓣爪球座；当油管内压力达到预设值后，喷嘴开启并使分瓣爪球座张开，使投球通过。利用该多簇喷枪，可在每个油层段设置多个多簇喷枪，从而增加每个油层段的喷射点的数量，提高储层改造效果。

【技术实现步骤摘要】
多簇喷枪、水力喷砂射孔多簇分段压裂管柱及工艺
本专利技术涉及油田开发
，特别涉及一种多簇喷枪、应用该多簇喷枪的水力喷砂射孔多簇分段压裂管柱及工艺。
技术介绍
水力喷砂射孔压裂工艺是一种将水力喷砂射孔工艺和水力压裂工艺相结合的储层改造工艺，其结合了水力喷砂射孔工艺和水力压裂工艺的优点，是低渗透油田增产增注的重要手段。水力喷砂射孔压裂工艺的原理为：在施工管柱上安装喷枪，从喷枪喷出的根据水动力学和磨料射流原理产生的高压流体穿透套管和水泥环在地层形成一个或多个喷射通道。通常在施工管柱上安装有多个喷枪，根据井下不同位置处地层性质的不同进行水力喷砂射孔分段压裂。目前常用的喷枪包括喷枪主体，喷枪主体的侧壁上设置有喷嘴，喷枪主体内部设置有滑套和球座，初始状态下滑套与喷枪主体通过剪钉固定并将喷嘴封堵。滑套和球座的内径随着喷枪距离井口距离的增加而减小。在施工时，先向管柱内投入直径较小的投球(与距离井口距离较远的喷枪的滑套和球座的内径相配合)，通过油管打压，当油管内压力达到预设数值后滑套与喷枪主体之间的剪钉被剪断，滑套与喷枪主体分离并将喷嘴露出，投球则被球座收住，以防止投球进入下一级喷枪。在实现本专利技术的过程中，本专利技术人发现现有技术中至少存在以下问题：现有的喷枪是一种具有收球功能的滑套喷枪，投放一次投球只能打开一个喷枪，这样就使得每个油层段内只能对应设置一个喷枪，也就是每个油层段只有一个喷射点，影响储层改造效果。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本专利技术实施例提供一种多簇喷枪、及应用该多簇喷枪的水力喷砂射孔多簇分段压裂管柱和工艺，在每个油层段内对应设置多个多簇喷枪，一次投球将一个油层段内的多个喷枪全部打开，从而在一个油层段内形成多个喷射点，以提高储层改造效果。具体而言，包括以下的技术方案：第一方面，本专利技术实施例提供了一种多簇喷枪，包括：顺次连接的第一接头、工作筒以及第二接头；在工作筒内沿工作筒轴线方向顺次设置有第一活塞、第二活塞以及分瓣爪球座，第一活塞靠近第一接头，分瓣爪球座靠近第二接头；工作筒的内壁上具有环形槽，第一活塞的外壁与环形槽围合形成第一密闭空间；工作筒的内壁上具有第一环形台阶面，第二活塞的外壁上具有第二环形台阶面，第一环形台阶面、第二环形台阶面、第二活塞的外壁以及工作筒的内壁围合形成第二密闭空间，且工作筒的侧壁上还设置有一端连通第二密闭空间、一端连通工作筒内部的流体通道；在工作筒的侧壁上还设置有喷嘴，喷嘴位于环形槽和第一环形凸起之间；初始状态下，第一密闭空间内填充有气体，第二密闭空间内填充有液体，分瓣爪球座处于收缩状态且以可分离的方式与工作筒固定并封堵流体通道与工作筒内部连通的端部，第一活塞封堵喷嘴；投球不能通过分瓣爪球座；当油管内压力达到预设值后，分瓣爪球座与工作筒分离，第一活塞、第二活塞以及分瓣爪球座向第二接头移动，使喷嘴开启并使分瓣爪球座张开，使投球通过。进一步地，工作筒包括顺次连接的第一活塞筒、喷砂筒、第二活塞筒、第三活塞筒以及连接筒；第一活塞筒与第一接头连接，连接筒与第二接头连接；喷嘴设置在喷砂筒的侧壁上；喷砂筒的两端分别位于第一活塞筒和第二活塞筒的内部，喷砂筒靠近第一接头的端面与第一活塞筒内壁形成环形槽；第三活塞筒的两端分别位于第二活塞筒和连接筒内部，第三活塞筒靠近第一接头的端面为第一环形台阶面；流体通道设置在第三活塞筒的筒壁上；初始状态下，第一活塞一端位于第一活塞筒内、另一端位于喷砂筒内，第二活塞一端位于第二活塞筒内、另一端位于第三活塞筒内；分瓣爪球座位于第三活塞筒内且通过剪钉与第三活塞筒固定；当油管内压力达到预设值后，剪钉被剪断，分瓣爪球座与第二活塞筒分离并进入连接筒。进一步地，第一活塞的侧壁上设置有喷射孔；初始状态下，喷射孔与喷嘴相互错开；当第一活塞向第二接头移动后，喷射孔与喷嘴对齐。进一步地，流体通道包括沿平行于第三活塞筒的轴线方向设置的第一过流孔和沿垂直于第三活塞筒的轴线方向设置的第二过流孔；第一过流孔和第二过流孔连通，且第一过流孔自第三活塞筒靠近第一接头的端面向第二接头设置，第二过流孔自第三活塞筒的内壁向外设置。进一步地，第三活塞筒的外壁上与第二过流孔对应的位置处设置有密封钉。进一步地，分瓣爪球座的材质为弹簧钢。进一步地，第一活塞与第二活塞相接触。进一步地，喷砂筒的侧壁上沿垂直于喷砂筒的轴线方向设置有螺纹安装孔，喷嘴设置在螺纹安装孔内并通过螺纹固定。第二方面，本专利技术实施例提供了一种水力喷砂射孔多簇分段压裂管柱，包括顺次连接的多级喷砂射孔压裂管柱，在沿着自井口至井底的方向上，每级喷砂射孔压裂管柱包括顺次连接的至少一个上述的多簇喷枪以及用于阻止投球向下一级喷砂射孔压裂管柱运动的收球部件；每级喷砂射孔压裂管柱的多簇喷枪的分瓣爪球座在收缩状态时的内径相同；不同级喷砂射孔压裂管柱的多簇喷枪的分瓣爪球座在收缩状态时的内径随着与井口距离的增加而减小。进一步地，距离井口最远的喷砂射孔压裂管柱中的收球部件包括无滑套喷枪和收球球座，其余各级喷砂射孔压裂管柱中的收球部件为具有收球功能的滑套喷枪。进一步地，水力喷砂射孔多簇分段压裂管柱还包括：设置在距离井口最近的喷砂射孔压裂管柱与井口之间的安全接头，以及与收球球座连接的筛管和与筛管连接的引鞋。第三方面，本专利技术实施例提供了一种水力喷砂射孔多簇分段压裂工艺，工艺通过上述的水力喷砂射孔多簇分段压裂管柱实施，包括以下步骤：步骤a，将水力喷砂射孔多簇分段压裂管柱下入井下；步骤b，向油管内投入与距离井口最远的喷砂射孔压裂管柱的多簇喷枪的分瓣爪球座相配合的投球；步骤c，加压使距离井口最远的喷砂射孔压裂管柱的各多簇喷枪的喷嘴开启；步骤d，对与距离井口最远的喷砂射孔压裂管柱对应的储层进行射孔及压裂施工；步骤e，重复步骤b～步骤d中的操作，依次完成与其余各级喷砂射孔压裂管柱对应的储层的射孔及压裂施工。本专利技术实施例提供的技术方案的有益效果：本专利技术实施例提供的多簇喷枪在使用时，首先投入投球，投球进入分瓣爪球座，此时分瓣爪球座处于收缩状态，投球不能通过，之后油管打压，当油管内压力达到预设值后，分瓣爪球座与工作筒分离并向第二接头移动，同时，第一活塞和第二活塞也向第二接头移动，最终开启被第一活塞封堵的喷嘴，进行水力喷砂射孔压裂所用的基液、射孔液、携砂液等流体均通过喷嘴喷出。随着分瓣爪球座向第二接头移动，分瓣爪球座张开，从而使投球通过当前多簇喷枪。同时，由于第二密闭空间内填充有液体，并且连通第二密闭空间和工作筒内部的流体通道被分瓣爪球座封堵，在液体的支撑作用下，第二活塞不能立即向第二接头移动，从而使得第一活塞也不能立即向第二接头移动，也就使得喷嘴不能被立即开启。当分瓣爪球座向第二接头移动将上述流体通道与工作筒内部连通的端部露出后，第二密闭空间内的液体通过流体通道流入到工作筒内部，随着第二密闭空间内液体的减少，第二活塞向第二接头移动，从而使第一活塞向第二接头移动，最终使喷嘴露出，可见本专利技术实施例提供的多簇喷枪的喷嘴能够延时开启。当多个多簇喷枪连接在一起时，投球通过当前多簇喷枪后，当前多簇喷枪的喷嘴不会马上开启，油管内不会泄压，投球可继续进入下一个的多簇喷枪开启其喷嘴，也就是一次投球可打开多个多簇喷枪。基于以上，在利用本专利技术实施例提供的多簇喷枪进行水力喷砂射孔分段压裂施工时，可在每个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多簇喷枪，其特征在于，包括：顺次连接的第一接头(1)、工作筒(2)以及第二接头(9)；在工作筒(2)内沿工作筒(2)轴线方向顺次设置有第一活塞(3)、第二活塞(5)以及分瓣爪球座(6)，第一活塞(3)靠近第一接头(1)，分瓣爪球座(6)靠近第二接头(9)；工作筒(2)的内壁上具有环形槽，第一活塞(3)的外壁与环形槽围合形成第一密闭空间(X1)；工作筒(2)的内壁上具有第一环形台阶面，第二活塞(5)的外壁上具有第二环形台阶面，第一环形台阶面、第二环形台阶面、第二活塞(5)的外壁以及工作筒(2)的内壁围合形成第二密闭空间(X2)，且工作筒(2)的侧壁上还设置有一端连通第二密闭空间(X2)、一端连通工作筒(2)内部的流体通道；在工作筒(2)的侧壁上还设置有喷嘴(4)，喷嘴(4)位于环形槽和第一环形凸起之间；初始状态下，第一密闭空间(X1)内填充有气体，第二密闭空间内填充有液体，分瓣爪球座(6)处于收缩状态且以可分离的方式与工作筒(2)固定并封堵流体通道与工作筒(2)内部连通的端部，第一活塞(3)封堵喷嘴(4)；投球不能通过分瓣爪球座(6)；当油管内压力达到预设值后，分瓣爪球座(6)与工作筒(2)分离，第一活塞(3)、第二活塞(5)以及分瓣爪球座(6)向第二接头(9)移动，使喷嘴(4)开启并使分瓣爪球座(6)张开，使投球通过。...

【技术特征摘要】
1.一种多簇喷枪，其特征在于，包括：顺次连接的第一接头(1)、工作筒(2)以及第二接头(9)；在工作筒(2)内沿工作筒(2)轴线方向顺次设置有第一活塞(3)、第二活塞(5)以及分瓣爪球座(6)，第一活塞(3)靠近第一接头(1)，分瓣爪球座(6)靠近第二接头(9)；工作筒(2)的内壁上具有环形槽，第一活塞(3)的外壁与环形槽围合形成第一密闭空间(X1)；工作筒(2)的内壁上具有第一环形台阶面，第二活塞(5)的外壁上具有第二环形台阶面，第一环形台阶面、第二环形台阶面、第二活塞(5)的外壁以及工作筒(2)的内壁围合形成第二密闭空间(X2)，且工作筒(2)的侧壁上还设置有一端连通第二密闭空间(X2)、一端连通工作筒(2)内部的流体通道；在工作筒(2)的侧壁上还设置有喷嘴(4)，喷嘴(4)位于环形槽和第一环形凸起之间；初始状态下，第一密闭空间(X1)内填充有气体，第二密闭空间内填充有液体，分瓣爪球座(6)处于收缩状态且以可分离的方式与工作筒(2)固定并封堵流体通道与工作筒(2)内部连通的端部，第一活塞(3)封堵喷嘴(4)；投球不能通过分瓣爪球座(6)；当油管内压力达到预设值后，分瓣爪球座(6)与工作筒(2)分离，第一活塞(3)、第二活塞(5)以及分瓣爪球座(6)向第二接头(9)移动，使喷嘴(4)开启并使分瓣爪球座(6)张开，使投球通过。2.根据权利要求1的多簇喷枪，其特征在于，工作筒(2)包括顺次连接的第一活塞筒(21)、喷砂筒(22)、第二活塞筒(23)、第三活塞筒(24)以及连接筒(25)；第一活塞筒(21)与第一接头(1)连接，连接筒(25)与第二接头(9)连接；喷嘴(4)设置在喷砂筒(22)的侧壁上；喷砂筒(22)的两端分别位于第一活塞筒(21)和第二活塞筒(23)的内部，喷砂筒(22)靠近第一接头(1)的端面与第一活塞筒(21)内壁形成环形槽；第三活塞筒(24)的两端分别位于第二活塞筒(23)和连接筒(25)内部，第三活塞筒(24)靠近第一接头(1)的端面为第一环形台阶面；流体通道设置在第三活塞筒(24)的筒壁上；初始状态下，第一活塞(3)一端位于第一活塞筒(21)内、另一端位于喷砂筒(22)内，第二活塞(5)一端位于第二活塞筒(23)内、另一端位于第三活塞筒(24)内；分瓣爪球座(6)位于第三活塞筒(24)内且通过剪钉(8)与第三活塞筒(24)固定；当油管内压力达到预设值后，剪钉(8)被剪断，分瓣爪球座(6)与第二活塞筒(24)分离并进入连接筒(25)。3.根据权利要求2的多簇喷枪，其特征在于，第一活塞(3)的侧壁上设置有喷射孔；初始状态下，喷射孔与喷嘴(4)相互错开；当第一活塞(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡金铜，张胜传，翁博，郭群，杨继军，强华，程运甫，杜晓霞，张晓春，王明燕，韩增辉，吴天昊，杨天成，舒畅，姜晓波，王文韬，曾晓辉，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11