一种水平井自定向水力喷射工具的制作方法

专利2025-03-03  29


本技术涉及石油和天然气开采作业装备,具体而言,涉及一种水平井自定向水力喷射工具。


背景技术:

1、油气田领域中,对油气井筒内套管进行改造的目的是将储层和套管建立起连通通道,即产层通道。目前,产层通道的建立可通过将套管进行穿孔。穿孔的方式包含:炮弹射孔和喷砂射孔。炮弹射孔的方式是将高速的炮弹打在套管内壁,以达到将套管内壁穿透,并将炮弹压入地层,形成产层通道。该项技术存在一定的弊端,如:射孔孔眼小,孔深较浅,对孔眼产生压实带。喷砂射孔方式是通过携砂液在喷射器处产生高压、高速的携砂液流,对套管进行穿透,通过控制射流嘴的直径和射流时间,可在储层处产生一定深度和较大直径的孔洞。

2、对于储层含水情况,通常需要避免在水层附近射孔,以免发生“水淹”产层,造成产量下降或停产。尤其在水平井且井眼轨迹距离顶水或底水水层较近时,就要控制好射孔的方位,尽量保证射孔方位保持水平方向。但是常规的喷砂器无法对喷射的方位进行设定,尤其遇到产层距离顶水或底水水层较近时,射孔风险极高。

3、因此开发一种水平井自定向水力喷射工具十分必要。


技术实现思路

1、本实用新型的目的在于:提供一种水平井自定向水力喷射工具作业串,以解决现有技术存在的问题。通过将水力射流技术与水力定向技术的有机结合,实现在水平井内进行精准定向的目的。

2、为解决上述问题,本实用新型所采用的技术方案是:

3、一种水平井自定向水力喷射工具,其特殊之处在于,包括依序连接的连续油管连接器、双作用安全工具、弹性扶正装置、新型定向射孔装置、射孔关闭阀、接箍定位器和圆形引导头;

4、所述双作用安全工具包括弹性爪连接体、爪套、支撑轴和抗扭连接套;所述爪套上端经由插接结构及剪切销钉与弹性爪连接体固连,所述爪套下端经由插接结构及剪切销钉与抗扭连接套相连,所述弹性连接体套装于支撑轴外周且二者之间连接有剪切销钉;

5、所述弹性扶正装置包括主体,以及安装在主体上的扶正块和拱形弹簧片,所述扶正块的上下两端通过安装在主体上的限位套进行限位;

6、所述新型定向射孔装置包括用以连接弹性扶正工具的上接头,所述上接头下端连接上轴承套,连接轴由上轴承套的上端套入,下端与射流枪体相连,射流枪体下端连接旋转轴,旋转轴的上部外侧安装有下轴承套,旋转轴的下端连接导向内套,导向内套下端插入旋转轴套内部,下轴承套下端与连接套相连,连接套下端与连接轴上端连接,连接轴下端与弹簧套上端连接,弹簧套下端连接有下接头,下接头用以与射孔关闭阀相连;所述上轴承套下端内孔处以及下轴承套与旋转轴形成的环空腔内均安装有轴承;所述射流枪体上安装有射流嘴,射流枪体外侧安装有护套,护套下端设有挡环,射流枪体的内部安装有内套;

7、所述射孔关闭阀包括阀体以及置于阀体内部的挡板和关闭球。

8、所述弹性爪连接体的上半段具有连通孔和用以容纳剪切销钉的螺纹孔,所述支撑轴的外侧设置有与螺纹孔相对且用以容纳剪切销钉的小环形槽;弹性爪连接体的中段外圆周均匀分布多个外凸内凹的牙坎,通过所述牙坎与爪套的上端插接。所述弹性爪连接体的下半段设置为沿轴向开设且呈圆周均匀分布的多个连接体,连接体的端部形成为弹性爪且弹性爪处的直径大于连接体处直径,相邻连接体之间由通槽隔断,所述支撑轴的外侧设置大环形槽以适配所述弹性爪。

9、所述弹性扶正装置中,所述主体圆周设置有多个凹槽,扶正块及拱形弹簧片安装在所述凹槽内;所述凹槽上下两端外侧设置有用于安装限位钉的内凹环形槽或盲孔;所述扶正块外周凸起处上下两处设置有斜面过渡,所述扶正块外周处设置有多个矩形槽,所述扶正块外圆周处喷涂有厚度为0.2-0.6mm、硬度不小于hrc60的硬质合金涂层或碳化钨涂层;所述扶正块内部设置有向内凹陷的矩形槽,所述向内凹陷的矩形槽内安装有拱形弹簧片。

10、所述新型定向射孔装置中,所述射流枪体设置有多个用于安装射流嘴的阶梯孔,且多个阶梯孔可布置在1个或多个截面处,所述射流枪体上下两端各设置有螺纹顶丝孔。

11、所述新型定向射孔装置中,所述护套和内套均设置有圆孔,所述圆孔的数量和位置与所述射流枪体的多个阶梯孔一致;所述护套可以为一整体形式,或为多段组合形式;所述内套上的圆孔直径小于射流嘴外直径;所述护套的材质为硬度较高的硬质合金或陶瓷材质。

12、所述新型定向射孔装置中,所述射流嘴内部包含有通孔,外部为阶梯状,在射流嘴内部通孔入口处设置有喇叭口状锥面或圆弧过渡;所述射流嘴从喷射枪体内部装入;所述射流嘴的材质为硬度较高的硬质合金或陶瓷材质。

13、所述新型定向射孔装置中,所述导向内套包含有导向面,导向面关于轴线左右对称且与轴线形成的夹角角度范围20°-70°;锁定插口位于导向面顶部且其宽度大于定位体宽度或直径。

14、所述新型定向射孔装置中,所述活塞上端处包含有多个拨叉,拨叉开口宽度大于定位体宽度或直径;所述拨叉端部设置有引导斜面,拨叉底部设置有圆弧;所述定位体的外观形状为球状、椭圆球状、圆柱体状或圆锥圆柱组合体状。

15、所述新型定向射孔装置中,所述压缩弹簧为柱状螺旋弹簧、或为波形弹簧、或为蝶形弹簧片;所述轴承安装在射流枪体的上下两端面处,减少因轴向的推力产生的摩擦力,使射流枪体更容易旋转。

16、所述射孔关闭阀的阀体上端、下端均设置有螺纹,内部设置有用于放置关闭球的喇叭口斜面,所述喇叭口锥角范围30°-150°,用以保障关闭球与喇叭口斜面接触;挡板置于关闭球的上方,可防止关闭球从阀体内部掉出来。

17、本实用新型通过将水力射流技术与水力定向技术的有机结合,实现在水平井内进行精准定向;工具内部设置的定位体在重力的作用下,进行垂直定位,不受井筒内环境的限定;工具内部泵注的液体可产生较大的推力,足以保证新型定向射孔装置的旋转定位;该实用新型中在弹性扶正工具与接箍定位器的共同加持居中作用下,有效保证了新型定向射孔装置的旋转;双作用安全工具为施工期间出现的紧急状况提供一种安全保障;该实用新型中作业管串可以实现一趟作业多次重复定位。



技术特征:

1.一种水平井自定向水力喷射工具,其特征在于,包括依序连接的连续油管连接器、双作用安全工具、弹性扶正装置、新型定向射孔装置、射孔关闭阀、接箍定位器和圆形引导头;

2.如权利要求1所述的一种水平井自定向水力喷射工具,其特征在于,

3.如权利要求1所述的一种水平井自定向水力喷射工具,其特征在于,

4.如权利要求1所述的一种水平井自定向水力喷射工具,其特征在于,

5.如权利要求1所述的一种水平井自定向水力喷射工具,其特征在于,

6.如权利要求1所述的一种水平井自定向水力喷射工具,其特征在于,

7.如权利要求1所述的一种水平井自定向水力喷射工具,其特征在于,

8.如权利要求1所述的一种水平井自定向水力喷射工具,其特征在于,

9.如权利要求1所述的一种水平井自定向水力喷射工具,其特征在于,

10.如权利要求1所述的一种水平井自定向水力喷射工具,其特征在于,


技术总结
本技术涉及一种水平井自定向水力喷射工具,属于石油和天然气开采作业装备技术领域。一种水平井自定向水力喷射工具,包括依序连接的连续油管连接器、双作用安全工具、弹性扶正装置、新型定向射孔装置、射孔关闭阀、接箍定位器和圆形引导头。本技术通过将水力射流技术与水力定向技术的有机结合,实现在水平井内进行精准定向;工具内部设置的定位体在重力的作用下进行垂直定位,不受井筒内环境的限定;工具内部泵注的液体产生较大推力足以保证新型定向射孔装置的旋转定位;在弹性扶正工具与接箍定位器的共同加持居中作用下,有效保证了新型定向射孔装置的旋转;双作用安全工具为紧急状况提供一种安全保障,可以实现一趟作业多次重复定位。

技术研发人员:宁世品
受保护的技术使用者:西安探陆者石油科技有限公司
技术研发日:20240116
技术公布日:2024/7/25
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