阭基米德雙螺旋分流式雙簇水力噴射壓裂管柱的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種阭基米德雙螺旋分流式雙簇水力噴射壓裂管柱，兩個阭基米德雙螺旋分流短節(jié)和兩個阭基米德雙螺旋分流水力噴射器本體內(nèi)腔特殊加工阭基米德雙螺旋梯形結(jié)構(gòu)，并在雙螺旋梯形槽表面鍍有鎳基合金材料以防止流體由于旋向（旋角）的改變而引起螺旋梯形槽局部沖蝕。本實用新型使旋流的攜砂流體沿螺旋槽流到每個噴嘴中，實現(xiàn)了雙簇水力噴射壓裂管柱上、下游兩個阭基米德雙螺旋分流水力噴射器之間顆粒砂濃度、流量、壓力均衡，達(dá)到了兩個阭基米德雙螺旋分流水力噴射器同時射開地層和套管的目的，有效解決了帶底封拖動雙簇水力噴射壓裂管柱失效難題，實用性強(qiáng)，效果顯著，適合應(yīng)用于水平井帶底封拖動多級水力噴射壓裂工藝中。
【專利說明】
阿基米德雙螺旋分流式雙簇水力噴射壓裂管柱
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及阿基米德雙螺旋分流式雙簇水力噴射壓裂管柱，主要適用于水平井帶底封拖動多級水力噴射壓裂工藝中。
【背景技術(shù)】
[0002]水力噴射壓裂工藝是長慶油田低滲透油氣藏增儲上產(chǎn)的主流技術(shù)，實施這項技術(shù)的關(guān)鍵工具串為多級水力噴射壓裂管柱，借此完成低滲透油氣藏試油、改造、完井一體化施工作業(yè)。由于目前帶底封拖動水力噴射壓裂施工過程中，雙簇水力噴射壓裂管柱上、下游噴射器之間出現(xiàn)了嚴(yán)重的顆粒砂濃度不均勻現(xiàn)象，并導(dǎo)致上游噴射器射不開套管和地層或射孔時間長、下游噴射器提前射開套管和地層且發(fā)生沖蝕損壞，從而導(dǎo)致帶底封拖動雙簇水力噴射壓裂管柱提前失效，給現(xiàn)場施工帶來了很大困難和挑戰(zhàn)。為解決上述難題，自主創(chuàng)新設(shè)計了阿基米德雙螺旋分流式雙簇水力噴射壓裂管柱。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型通過采用阿基米德雙螺旋線結(jié)構(gòu)來改變常規(guī)水力噴射壓裂管柱上、下游噴射器前面油管內(nèi)部和上、下游噴射器內(nèi)部流體的流態(tài)和流向，解決了帶底封拖動雙簇水力噴射壓裂管柱上、下游噴射器之間顆粒砂濃度、流量、壓力均衡問題，有效防止了帶底封拖動雙簇水力噴射壓裂管柱因上、下游噴射器不同程度的沖蝕而導(dǎo)致上、下噴射器損壞，達(dá)到了避免整個帶底封拖動雙簇水力噴射壓裂管柱因此完全失效而無法繼續(xù)施工的目的。
[0004]本實用新型采用的技術(shù)方案為:
[0005]阿基米德雙螺旋分流式雙簇水力噴射壓裂管柱，包括油管、第一調(diào)整短節(jié)、第一阿基米德雙螺旋分流短節(jié)、第一阿基米德雙螺旋分流水力噴射器、第二阿基米德雙螺旋分流短節(jié)、第二阿基米德雙螺旋分流水力噴射器，所述第一調(diào)整短節(jié)兩端分別與油管、第一阿基米德雙螺旋分流短節(jié)連接，第一阿基米德雙螺旋分流短節(jié)另一端與第一阿基米德雙螺旋分流水力噴射器連接;第一阿基米德雙螺旋分流水力噴射器另一端通過第二調(diào)整短節(jié)與第二阿基米德雙螺旋分流短節(jié)連接，第二阿基米德雙螺旋分流短節(jié)另一端與第二阿基米德雙螺旋分流水力噴射器，第二阿基米德雙螺旋分流水力噴射器的另一端連接有伸縮補(bǔ)償器，伸縮補(bǔ)償器的另一端連接有底封拖動壓裂封隔器。
[0006]所述油管與第一調(diào)整短節(jié)通過安全接頭連接。
[0007]所述油管為Φ 73mm油管;所述第一調(diào)整短節(jié)、第二調(diào)整短節(jié)均為Φ 73mm調(diào)整短節(jié)。
[0008]所述第一阿基米德雙螺旋分流水力噴射器與第二阿基米德雙螺旋分流水力噴射器結(jié)構(gòu)相同，長度370mm，外徑10mm，內(nèi)徑32mm；所述第一阿基米德雙螺旋分流短節(jié)與第二阿基米德雙螺旋分流短節(jié)結(jié)構(gòu)相同，長度2500mm，外徑90mm，內(nèi)徑32mm。
[0009]所述第一阿基米德雙螺旋分流短節(jié)與第一阿基米德雙螺旋分流水力噴射器兩者本體內(nèi)腔阿基米德雙螺旋線沿順時針方向，螺旋角45°，雙螺旋螺距120mm，雙螺旋線間距30mm，螺旋梯形槽長120mm，槽深5mm，槽底部寬度1mm，梯形角60° ;第二阿基米德雙螺旋分流短節(jié)與第二阿基米德雙螺旋分流水力噴射器同樣通過上述方法連接。
[0010]第二阿基米德雙螺旋分流水力噴射器與伸縮補(bǔ)償器之間設(shè)置有單流閥。
[0011 ]所述第一阿基米德雙螺旋分流短節(jié)與第一阿基米德雙螺旋分流水力噴射器，第二阿基米德雙螺旋分流短節(jié)與第二阿基米德雙螺旋分流水力噴射器均為螺紋連接。
[0012]本實用新型的有益效果為:
[0013]本實用新型針對常規(guī)帶底封拖動雙簇水力噴射壓裂管柱結(jié)構(gòu)缺陷，將上、下游水力噴射器更換為阿基米德雙螺旋分流水力噴射器，并在上、下游水力噴射器前面安裝有阿基米德雙螺旋分流短節(jié)。阿基米德雙螺旋分流短節(jié)和阿基米德雙螺旋分流水力噴射器內(nèi)腔均設(shè)計有相同的阿基米德雙螺旋梯形結(jié)構(gòu)，且槽內(nèi)鍍有抗磨耐蝕材料，防止了雙螺旋流道的局部沖蝕，提高了雙螺旋分流的效果。
[0014]由于攜砂流體流經(jīng)阿基米德雙螺旋分流短節(jié)產(chǎn)生螺旋分流效應(yīng)，依靠螺旋分流效應(yīng)的離心力作用將部分旋流的攜砂流體旋入阿基米德雙螺旋分流水力噴射器內(nèi)腔，考慮到噴射器四個噴嘴分布在阿基米德雙螺旋槽上，從而使旋流的攜砂流體沿螺旋線流道流到每個噴嘴中，實現(xiàn)了雙簇水力噴射壓裂管柱上、下游噴射器之間顆粒砂濃度、流量、壓力均衡，有效解決了帶底封拖動雙簇水力噴射壓裂管柱失效難題，實用性強(qiáng)，效果顯著。
[0015]本實用新型使帶底封拖動雙簇水力噴射壓裂管柱上、下游噴射器之間顆粒砂濃度、流量、壓力均衡，從而達(dá)到帶底封拖動雙簇水力噴射壓裂管柱上、下游噴射器同時射開套管和地層的目的，確保帶底封拖動雙簇水力噴射壓裂工藝施工安全。
[0016]以下將結(jié)合附圖進(jìn)行進(jìn)一步的說明。
【附圖說明】
[0017]圖1為阿基米德雙螺旋分流式雙簇水力噴射壓裂管柱示意圖。
[0018]圖2為圖1中阿基米德雙螺旋分流短節(jié)順時針雙螺旋槽展開圖。
[0019]圖3為圖1中阿基米德雙螺旋分流水力噴射器順時針雙螺旋槽展開圖。
[0020]圖4為圖1中阿基米德雙螺旋分流水力噴射器順時針雙螺旋槽。
[0021 ]圖中，附圖標(biāo)記如下:1-油管;2-安全接頭;3-第一調(diào)整短節(jié);4-第一阿基米德雙螺旋分流短節(jié);5-第一阿基米德雙螺旋分流水力噴射器;6-第二調(diào)整短節(jié);7-第二阿基米德雙螺旋分流短節(jié);8-第二阿基米德雙螺旋分流水力噴射器;9-單流閥；10-伸縮補(bǔ)償器；11-底封拖動壓裂封隔器。
【具體實施方式】
[0022]實施例1:
[0023]本實用新型提供的如圖1、圖2、圖3、圖4所示的阿基米德雙螺旋分流式雙簇水力噴射壓裂管柱，本實用新型通過采用阿基米德雙螺旋線結(jié)構(gòu)來改變常規(guī)水力噴射壓裂管柱上、下游噴射器前面油管內(nèi)部和上、下游噴射器內(nèi)部流體的流態(tài)和流向，解決了帶底封拖動雙簇水力噴射壓裂管柱上、下游噴射器之間顆粒砂濃度、流量、壓力均衡問題，有效防止了帶底封拖動雙簇水力噴射壓裂管柱因上、下游噴射器不同程度的沖蝕而導(dǎo)致上、下噴射器損壞，達(dá)到了避免整個帶底封拖動雙簇水力噴射壓裂管柱因此完全失效而無法繼續(xù)施工的目的。
[0024]阿基米德雙螺旋分流式雙簇水力噴射壓裂管柱，包括油管1、第一調(diào)整短節(jié)3、第一阿基米德雙螺旋分流短節(jié)4、第一阿基米德雙螺旋分流水力噴射器5、第二阿基米德雙螺旋分流短節(jié)7、第二阿基米德雙螺旋分流水力噴射器8，所述第一調(diào)整短節(jié)3兩端分別與油管1、第一阿基米德雙螺旋分流短節(jié)4連接，第一阿基米德雙螺旋分流短節(jié)4另一端與第一阿基米德雙螺旋分流水力噴射器5連接;第一阿基米德雙螺旋分流水力噴射器5另一端通過第二調(diào)整短節(jié)6與第二阿基米德雙螺旋分流短節(jié)7連接，第二阿基米德雙螺旋分流短節(jié)7另一端與第二阿基米德雙螺旋分流水力噴射器8，第二阿基米德雙螺旋分流水力噴射器8的另一端連接有伸縮補(bǔ)償器10，伸縮補(bǔ)償器10的另一端連接有底封拖動壓裂封隔器11。
[0025]參見圖1，本實用新型涉及的阿基米德雙螺旋分流式雙簇水力噴射壓裂管柱結(jié)構(gòu)為:核心工具包括第一阿基米德雙螺旋分流短節(jié)4、第二阿基米德雙螺旋分流短節(jié)7兩個阿基米德雙螺旋分流短節(jié)、第一阿基米德雙螺旋分流水力噴射器5、第二阿基米德雙螺旋分流水力噴射器8兩個阿基米德雙螺旋分流水力噴射器。其中阿基米德雙螺旋分流短節(jié)和阿基米德雙螺旋分流水力噴射器本體采用35CrMo材料加工，經(jīng)熱處理HBW197?235，內(nèi)腔特殊加工阿基米德雙螺旋梯形結(jié)構(gòu)，并在雙螺旋梯形槽表面鍍有鎳基合金材料以防止流體由于旋向(旋角)的改變而引起螺旋梯形槽局部沖蝕;所加工的阿基米德雙螺旋槽不允許有裂紋、氣孔等缺陷，螺旋過渡平緩。
[0026]本實用新型的連接方式為螺紋連接，以便于拆卸、更換和保養(yǎng)。
[0027]本實用新型的應(yīng)用方式為:
[0028]1.首先油氣井進(jìn)行多級水力噴射壓裂施工前，根據(jù)施工設(shè)計管柱結(jié)構(gòu)圖，組裝連接好帶有第一阿基米德雙螺旋分流短節(jié)4、第二阿基米德雙螺旋分流短節(jié)7兩個阿基米德雙螺旋分流短節(jié)、第一阿基米德雙螺旋分流水力噴射器5、第二阿基米德雙螺旋分流水力噴射器8兩個阿基米德雙螺旋分流水力噴射器的阿基米德雙螺旋分流式雙簇水力噴射壓裂管柱。
[0029]2.將上述噴射壓裂管柱下入到兩個阿基米德雙螺旋分流水力噴射器的設(shè)計井深位置，然后井口釋放管柱懸重，坐封11底封拖動壓裂封隔器，實現(xiàn)噴射壓裂管柱的可靠密封和定位。
[0030]3.上述噴射壓裂管柱入井坐封錨定后，利用栗車以排量0.6?1.0 m3/min清水循環(huán)洗井，保證井筒機(jī)械雜質(zhì)含量小于0.2%，井筒清潔干凈。
[0031]4.然后提高栗車排量至1.8?2.0m3/min，將砂濃度為120kg/m3攜砂液沿噴射壓裂管柱栗入，當(dāng)攜砂流體經(jīng)過兩個阿基米德雙螺旋分流短節(jié)時，由于雙螺旋結(jié)構(gòu)使攜砂流體產(chǎn)生螺旋分流效應(yīng)，進(jìn)而依靠螺旋分流效應(yīng)的離心力作用將部分旋流的攜砂流體旋入兩個阿基米德雙螺旋分流水力噴射器內(nèi)腔，從而使旋流的攜砂流體沿雙螺旋槽流到每個噴嘴內(nèi)，達(dá)到兩個阿基米德雙螺旋分流水力噴射器同時射開地層和套管的目的，形成井筒與地層連通的雙射孔通道。
[0032]5.射開套管和地層后，繼續(xù)提高排量至2.4?3.0m3/min開始進(jìn)行水力壓裂，按照設(shè)計壓裂時間要求壓裂后，再用頂替液將噴射壓裂管柱中壓裂液全部替入地層，以完成儲層雙簇水力壓裂改造目的。
[0033]6.待第I級雙簇水力射孔壓裂完成后，井口上提管柱解封11底封拖動壓裂封隔器，按照施工設(shè)計栗注程序上提至規(guī)定井深位置，釋放懸重二次坐封11底封拖動壓裂封隔器，然后依據(jù)上述水力射孔、壓裂步驟繼續(xù)完成第2級的雙簇水力噴射壓裂施工。
[0034]7.完成設(shè)計段數(shù)水力噴射壓裂施工后，將噴射壓裂管柱提出井口，重新下入采油氣管柱完井，并且及時拆卸、檢查阿基米德雙螺旋分流短節(jié)和阿基米德雙螺旋分流水力噴射器即檢查外壁和雙螺旋內(nèi)腔使用情況，用于保養(yǎng)或更換兩個阿基米德雙螺旋分流短節(jié)和兩個阿基米德雙螺旋分流水力噴射器，以便后續(xù)再次進(jìn)行水力噴射壓裂施工。
[0035]本實用新型針對常規(guī)帶底封拖動雙簇水力噴射壓裂管柱結(jié)構(gòu)缺陷，將上、下游水力噴射器更換為阿基米德雙螺旋分流水力噴射器，并在上、下游水力噴射器前面安裝有阿基米德雙螺旋分流短節(jié)。兩個阿基米德雙螺旋分流短節(jié)和兩個阿基米德雙螺旋分流水力噴射器內(nèi)腔均設(shè)計有相同的阿基米德雙螺旋梯形結(jié)構(gòu)，且槽內(nèi)鍍有抗磨耐蝕材料，防止了雙螺旋流道的局部沖蝕，提高了雙螺旋分流的效果。
[0036]由于攜砂流體流經(jīng)阿基米德雙螺旋分流短節(jié)產(chǎn)生螺旋分流效應(yīng)，依靠螺旋分流效應(yīng)的離心力作用將部分旋流的攜砂流體旋入阿基米德雙螺旋分流水力噴射器內(nèi)腔，考慮到噴射器四個噴嘴分布在阿基米德雙螺旋槽上，從而使旋流的攜砂流體沿螺旋線流道流到每個噴嘴中，實現(xiàn)了雙簇水力噴射壓裂管柱上、下游噴射器之間顆粒砂濃度、流量、壓力均衡，有效解決了帶底封拖動雙簇水力噴射壓裂管柱失效難題，實用性強(qiáng)，效果顯著。
[0037]本實用新型使帶底封拖動雙簇水力噴射壓裂管柱上、下游噴射器之間顆粒砂濃度、流量、壓力均衡，從而達(dá)到帶底封拖動雙簇水力噴射壓裂管柱上、下游噴射器同時射開套管和地層的目的，確保帶底封拖動雙簇水力噴射壓裂工藝施工安全。
[0038]實施例2:
[0039]基于實施例1的基礎(chǔ)上，本實施例中，所述油管I與第一調(diào)整短節(jié)3通過安全接頭2連接。
[0040]所述油管I為Φ 73_油管;所述第一調(diào)整短節(jié)3、第二調(diào)整短節(jié)6均為Φ 73_調(diào)整短
-K-
T O
[0041 ]所述第一阿基米德雙螺旋分流水力噴射器5與第二阿基米德雙螺旋分流水力噴射器8結(jié)構(gòu)相同，長度370mm，外徑100mm，內(nèi)徑32mm;所述第一阿基米德雙螺旋分流短節(jié)4與第二阿基米德雙螺旋分流短節(jié)7結(jié)構(gòu)相同，長度2500mm，外徑90mm，內(nèi)徑32mm。
[0042]所述第一阿基米德雙螺旋分流短節(jié)4與第一阿基米德雙螺旋分流水力噴射器5兩者本體內(nèi)腔阿基米德雙螺旋線沿順時針方向，螺旋角45°，雙螺旋螺距120mm，雙螺旋線間距30mm，螺旋梯形槽長120mm，槽深5mm，槽底部寬度1mm，梯形角60° ;第二阿基米德雙螺旋分流短節(jié)7與第二阿基米德雙螺旋分流水力噴射器8同樣通過上述方法連接。
[0043]第二阿基米德雙螺旋分流水力噴射器8與伸縮補(bǔ)償器10之間設(shè)置有單流閥9。
[0044]所述第一阿基米德雙螺旋分流短節(jié)4與第一阿基米德雙螺旋分流水力噴射器5，第二阿基米德雙螺旋分流短節(jié)7與第二阿基米德雙螺旋分流水力噴射器8均為螺紋連接。
[0045]第一阿基米德雙螺旋分流水力噴射器5、第二阿基米德雙螺旋分流水力噴射器8兩個阿基米德雙螺旋分流水力噴射器內(nèi)腔雙螺旋槽上均勻分布四個噴嘴，可以保證攜砂流體在阿基米德雙螺旋水力噴射器內(nèi)腔中沿螺旋線流道流到每個噴嘴中。阿基米德雙螺旋分流短節(jié)和阿基米德雙螺旋分流水力噴射器本體上、下部位均設(shè)有螺紋絲扣，扣型為2-7/8〃EUE，每英寸8牙，錐度1:16。
[0046]本實用新型中的阿基米德雙螺旋分流短節(jié)和阿基米德雙螺旋水力噴射器內(nèi)腔特殊加工阿基米德雙螺旋線，雙螺旋線流道立體形狀為梯形槽。
[0047]本實用新型的連接方式為螺紋連接，以便于拆卸、更換和保養(yǎng)。
[0048]本實用新型中的兩個阿基米德雙螺旋分流水力噴射器長度370mm，外徑100mm，內(nèi)徑32mm，阿基米德雙螺旋本體螺旋線沿順時針方向，螺旋角45°，雙螺旋螺距120mm，雙螺旋線間距30_，螺旋梯形槽長120_，槽深5_，槽底部寬度10_，梯形角60°。
[0049]本實用新型中的兩個阿基米德雙螺旋分流短節(jié)長度2500_，外徑90mm，內(nèi)徑32_，阿基米德雙螺旋分流短節(jié)內(nèi)腔雙螺旋線參數(shù)與阿基米德雙螺旋分流水力噴射器相同。
[0050]本實用新型中的其他工具的結(jié)構(gòu)參數(shù)與常規(guī)工具參數(shù)一致，按尺寸要求選用即可，其中底封拖動壓裂封隔器為機(jī)械壓縮式封隔器。
【主權(quán)項】
1.阿基米德雙螺旋分流式雙簇水力噴射壓裂管柱，其特征在于:包括油管(I)、第一調(diào)整短節(jié)(3)、第一阿基米德雙螺旋分流短節(jié)(4)、第一阿基米德雙螺旋分流水力噴射器(5)、第二阿基米德雙螺旋分流短節(jié)(7)、第二阿基米德雙螺旋分流水力噴射器(8)，所述第一調(diào)整短節(jié)(3)兩端分別與油管(1)、第一阿基米德雙螺旋分流短節(jié)(4)連接，第一阿基米德雙螺旋分流短節(jié)(4)另一端與第一阿基米德雙螺旋分流水力噴射器(5)連接;第一阿基米德雙螺旋分流水力噴射器(5)另一端通過第二調(diào)整短節(jié)(6)與第二阿基米德雙螺旋分流短節(jié)(7)連接，第二阿基米德雙螺旋分流短節(jié)(7)另一端與第二阿基米德雙螺旋分流水力噴射器(8)，第二阿基米德雙螺旋分流水力噴射器(8)的另一端連接有伸縮補(bǔ)償器(10)，伸縮補(bǔ)償器(10)的另一端連接有底封拖動壓裂封隔器(11)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阿基米德雙螺旋分流式雙簇水力噴射壓裂管柱，其特征在于:所述油管(I)與第一調(diào)整短節(jié)(3)通過安全接頭(2)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阿基米德雙螺旋分流式雙簇水力噴射壓裂管柱，其特征在于:所述油管(I)為Φ73πιπι油管;所述第一調(diào)整短節(jié)(3)、第二調(diào)整短節(jié)(6)均為Φ73πιπι調(diào)整短-K-T O4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阿基米德雙螺旋分流式雙簇水力噴射壓裂管柱，其特征在于:所述第一阿基米德雙螺旋分流水力噴射器(5)與第二阿基米德雙螺旋分流水力噴射器(8)結(jié)構(gòu)相同，長度370mm，外徑100mm，內(nèi)徑32mm;所述第一阿基米德雙螺旋分流短節(jié)(4)與第二阿基米德雙螺旋分流短節(jié)(7)結(jié)構(gòu)相同，長度2500mm，外徑90mm，內(nèi)徑32mm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阿基米德雙螺旋分流式雙簇水力噴射壓裂管柱，其特征在于:所述第一阿基米德雙螺旋分流短節(jié)(4)與第一阿基米德雙螺旋分流水力噴射器(5)兩者本體內(nèi)腔阿基米德雙螺旋線沿順時針方向，螺旋角45°，雙螺旋螺距120mm，雙螺旋線間距30mm，螺旋梯形槽長120mm，槽深5mm，槽底部寬度1mm，梯形角60° ;第二阿基米德雙螺旋分流短節(jié)(7)與第二阿基米德雙螺旋分流水力噴射器(8)同樣通過上述方法連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阿基米德雙螺旋分流式雙簇水力噴射壓裂管柱，其特征在于:第二阿基米德雙螺旋分流水力噴射器(8)與伸縮補(bǔ)償器(10)之間設(shè)置有單流閥(9)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阿基米德雙螺旋分流式雙簇水力噴射壓裂管柱，其特征在于:所述第一阿基米德雙螺旋分流短節(jié)(4)與第一阿基米德雙螺旋分流水力噴射器(5)，第二阿基米德雙螺旋分流短節(jié)(7 )與第二阿基米德雙螺旋分流水力噴射器(8 )均為螺紋連接。
【文檔編號】E21B43/11GK205445573SQ201620186257
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月11日
【發(fā)明人】王祖文, 仝少凱, 張冕, 白明偉, 蘭建平, 曹欣, 溫亞魁, 任榮利, 楊紅斌, 徐迎新, 崔會賀, 齊加德, 張激武
【申請人】中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司長慶井下技術(shù)作業(yè)公司