一种定向喷射压裂工具串制造技术

本实用新型专利技术涉及一种定向喷射压裂工具串的研制，属于石油天然气开采及装备技术领域，目的主要是解决①水平井压裂过程中喷砂方向无法实现定点喷射的问题②喷枪易被易磨损，喷嘴易出现反溅腐蚀，使用寿命短③无法监测工具串的地下定位信息，其包括油管连接的第一扶正器，第一旋转短接、偏心喷枪、第二扶正器、第二旋转短接、封隔器、定位器和反洗阀，本实用新型专利技术主要用于煤层气压裂水平井分段压裂中，本实用新型专利技术的有益效果是：实现了精准控制水平井压裂装置的喷射方向，延长了偏心喷枪使用寿命，向地面实时反馈工具串在地下的位三维坐标，减少井内出砂和埋砂的问题，提高了开采效率。

【技术实现步骤摘要】
一种定向喷射压裂工具串
本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射压裂工具串。
技术介绍
在油田开发的过程中，水平井压裂对于煤层气的增产改造具有极其重要的意义，尤其是喷射压裂是煤层气井实现产量突破的关键技术，所谓压裂，就是利用高压流体(压裂液等)在井底生产层造成裂缝或扩展原始裂纹，再用支撑剂(沙子或者其它固体颗粒)填充，以形成高渗透率区域的过程。经过压裂处理后的油井，可得到导流能力强、裂缝长的油、气流通道，最后达到增产油、气的效果。但现有的水力喷砂射孔无法解决精准定向喷射、地面上的工作人员无法直观看到工具串的地下三维坐标、喷枪易磨损、喷嘴易反溅腐蚀、加砂量太小的问题，在水平井水力喷砂射孔压裂实施过程中，容易出现井内出砂和埋砂等问题，如果无法解决喷射器的精准定向喷射问题，就无法进行压裂施工。
技术实现思路
现有的水平井压裂系统在工作过程中，无法实时反馈工具串的地下定位，喷射方向不能准确的控制及喷头容易被腐蚀，容易造成水平井内出现出砂和埋砂等问题，影响了开采效率，增加了成本，限制了煤层气分段压裂水平井的规模化推广，本技术提供一种水平井机械分段压裂工具串，其目的在于：突破水平井分段压裂中无法精准控制水平井压裂装置的喷射方向的技术问题，工作人员可以实时掌握工具串的地下定位，减少了设备损耗，减少了井内出现出砂和埋砂等问题，提高了开采效率和增产效果。本技术采用的技术方案如下：本技术的目的在于提供一种水平井机械分段压裂工具串，包括依次同轴连接的安全接头、第一扶正器、第一旋转短接、偏心喷枪、第二旋转短接、第二扶正器、封隔器、定位器、反洗阀，安全接头设置在工具串最左端，反洗阀设置在工具串最右端，安全接头的左端与油管相连接，安全接头与反洗阀之间从左到右依次设有第一扶正器、第一旋转短接、偏心喷枪、第二旋转短接、第二扶正器、封隔器、定位器。采用该技术方案，可以实现水平井分段压裂过程中定点喷射的功能，提升开采效率。进一步：安全接头包括第一接头、第二接头和弹性爪，第一接头和油管连接，第二接头和第一扶正器连接，第一接头和第二接头通过弹性爪连接，第一接头右端设有活塞，活塞左端设有剪切销钉，需要丢手时，通过地面投球憋压，球将剪切销钉打压断，推动活塞下行，使得第二接头脱离弹性爪，上提油管，第二接头与第一接头分离，实现丢手。采用该技术方案，可以实现管柱遇卡时的丢手，丢手可靠，不会影响整个工具系统和煤层气井的报废，简化后期修井程序，以免造成重大事故。进一步：所述偏心喷枪下部管壁厚度为50～60mm，上部管壁厚度为35～45mm，所述偏心喷枪成一体式结构，所述偏心喷枪借助自身的重力和相对于轴线的偏心，始终保持壁厚侧在下部，所述喷嘴相对于偏心喷枪的位置固定，从而达到精准定向射孔的目的。采用该技术方案，可以实现精准定向喷射，延长了偏心喷枪的使用寿命。进一步：所述定位器包括内置的微型传感器、信息处理单元和无线通讯模块，所述内置微型传感器包括方向传感器、高度传感器和运动传感器；所述内置的方向传感器、高度传感器传感器，计算出定位器在三维空间的坐标；所述内置的运动传感器计算出定位器的移动距离和移动方向；所述内置的信息处理单元负责处理各种传感器信息，将电信号转接为磁场信号；所述内置的无线通讯模块负责将磁场信号传输至上机位完成信息交互，可以向地面上的工作人员实时反馈工具串的具体位置和运动轨迹，施工人员可以准确判断射孔层端位置深度，整个操作流程更加智能化和可视化，降低了操作人员需要的技术要求，提高了开采效率。采用该技术方案，实时反馈工具串地下的三维坐标，降低施工人员的技术难度，使整个流程更加智能化，提高了开采效率，减少了开采事故的发生率。进一步：所述方向传感器采用三星电子罗盘；所述高度传感器传感器采用绝对大气压传感器；所述无线通讯模块采用磁感应通讯，微型传感器占用体积小，测量精度高，磁感应通讯可以不受地下密闭土壤环境的影响。采用该技术方案，微型传感器测量精度更高，功耗更小，磁感应通讯不受地理环境的影响。进一步：所述喷嘴内嵌在偏心喷枪中，且沿所述偏心喷枪同轴方向均匀分布，所述喷嘴采用硬质合金材料加工，增强了喷嘴抗磨损腐蚀的性能，增加了加砂量，延长了使用寿命。采用该技术方案，增强了喷嘴抗磨损腐蚀的性能，增加了加砂量，延长了使用寿命进一步：所述偏心喷枪为采用42CrMo制成，所述偏心喷枪外表面设置有硬质合金涂层，所述硬质合金涂层其主要成分为AlCr，增加了偏心喷枪的耐磨耐腐蚀性能，延长了使用寿命。采用该技术方案，硬质合金涂层增加了偏心喷枪的耐磨耐腐蚀性能，延长了使用寿命。进一步：所述第一扶正器和第二扶正器均设置有四个扶正翼，所述扶正器直径为Ф110,所述扶正翼长度为140mm，所述扶正翼两端倒角与轴线成40°倒角，所述扶正翼外圆直径为扶正器具有扶正管柱功能，减小径向应力差，有利于封隔器坐封，防止封隔器受损，提高密封可靠性。采用该技术方案，固定管柱在套管中的位置，减小径向应力差，有利于封隔器坐封，防止封隔器受损，提高密封可靠性。进一步：所述封隔器为压缩式封隔器，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、导向销的单流阀、右管柱和摩擦装置，用于密封偏心喷枪的压力，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，所述封隔器起到保护目的层以上套管，分隔油层地作用。采用该技术方案，所述封隔器起到保护目的层以上套管，分隔油层地作用。进一步：所述反洗阀包括反洗阀本体、挡板和反洗球，所述反洗阀本体的一端设置有通孔，所述通孔的直径小于反洗球的直径，所述挡板与反洗阀本体固定连接，所述反洗球位于挡板与通孔之间，水平井有沉砂时，液体从油管与套管的环空中注入，反洗阀处于开启状态，此时液体能顺利经反洗球、挡板进入管道，能在沉砂条件下进行反洗井冲砂作业，防止砂堵和砂卡的风险。采用该技术方案，所述反洗阀可以实现管柱反洗冲砂作业，防止砂堵和砂卡的风险。综上所述，由于采用了上述技术方案，本技术的有益效果是：1.解决了水平井压裂现有技术中射孔无法进行喷射方向准确定位的问题，减少了井内出现出砂和埋砂等问题，提高了开采效率，提高增产效果。2.偏心喷枪下部管壁厚度为50～60mm，上部管壁厚度为35～45mm，下部管壁厚度大于上壁管壁厚度，可以实现偏心旋转的功能，整个偏心喷枪一体式结构，相对于添加配重块的分体式结构，延长了使用寿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定向喷射压裂工具串，其特征在于：包括依次同轴连接的安全接头(1)、第一扶正器(2)、第一旋转短接(3)、偏心喷枪(4)、第二旋转短接(5)、第二扶正器(6)、封隔器(7)、定位器(8)、反洗阀(9)，所述偏心喷枪(4)下部的管壁的厚度大于上部管壁的厚度。/n

【技术特征摘要】
1.一种定向喷射压裂工具串，其特征在于：包括依次同轴连接的安全接头(1)、第一扶正器(2)、第一旋转短接(3)、偏心喷枪(4)、第二旋转短接(5)、第二扶正器(6)、封隔器(7)、定位器(8)、反洗阀(9)，所述偏心喷枪(4)下部的管壁的厚度大于上部管壁的厚度。


2.根据权利要求1所述一种定向喷射压裂工具串，其特征在于：所述偏心喷枪(4)下部管壁厚度为50～60mm，上部管壁厚度为35～45mm。


3.根据权利要求1所述一种定向喷射压裂工具串，其特征在于：所述定位器(8)包括内置的微型传感器、信息处理单元和无线通讯模块。


4.根据权利要求3所述一种定向喷射压裂工具串，其特征在于：所述内置微型传感器包括方向传感器、高度传感器和运动传感器；所述无线通讯模块包括磁感应通讯。


5.根据权利要求1或2所述一种定向喷射压裂工具串，其特征在于：所述偏心喷枪(4)的管壁较厚的一侧设置有多个喷嘴(14)。


6.根据权利要求4所述一种定向喷射压裂工具串，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涪芳，陈海生，张雅博，
申请(专利权)人：四川瑞都石油工程技术服务有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51