水平井可調(diào)角度式定向射孔壓裂一體化管柱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于從井中開(kāi)采油、氣、水、可溶解或可熔化物質(zhì)或者礦物質(zhì)的設(shè)備，具體涉及到直接用流體作用的射孔器。
【背景技術(shù)】
[0002]水力壓裂技術(shù)作為頁(yè)巖氣開(kāi)采的主要手段之一越來(lái)越被各油田開(kāi)發(fā)者所重視，其中分段式壓裂、一體式大排量體積壓裂等水平井壓裂新技術(shù)，已經(jīng)在美國(guó)等國(guó)家廣泛應(yīng)用并取得了明顯效果，而新型壓裂工具的研制成為安全、高效完井及儲(chǔ)層改造的關(guān)鍵。
[0003]由于油氣儲(chǔ)層多呈現(xiàn)近似水平分布或略帶傾角，壓裂設(shè)計(jì)過(guò)程中有時(shí)為了避開(kāi)水層或防止砂堵，需要進(jìn)行水平壓裂，盡可能使壓裂巖石主縫隙沿儲(chǔ)層伸展方向延伸，這就需要在水力射孔過(guò)程盡量保證噴嘴沿水平方向噴射，但是常用水力射孔噴槍多采用噴嘴周向布局(相位角60°或120°等角度)，很難保證水平方向噴射，耗液量大，工作效率低。此外噴槍噴嘴的工作可靠性(幾何形狀，耐壓性，耐沖蝕性等)往往決定噴槍的使用壽命，具有優(yōu)良節(jié)流性(保證噴射速度)、耐沖蝕性噴嘴可以增加單次下井壓裂段數(shù)，從而節(jié)約施工成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有水力射孔裝置的缺點(diǎn)，提供一種設(shè)計(jì)合理、射孔精確、使用壽命長(zhǎng)的水平井可調(diào)角度式定向射孔壓裂一體化管柱。
[0005]解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:導(dǎo)向絲堵的末端設(shè)置有單向閥，單向閥的末端設(shè)置有封隔器，封隔器的末端設(shè)置有前扶正器，前扶正器的末端設(shè)置有前轉(zhuǎn)向短節(jié)，前扶正器的末端與前轉(zhuǎn)向短節(jié)之間設(shè)置有密封圈，前轉(zhuǎn)向短節(jié)的末端設(shè)置有前偏心短節(jié)，前偏心短節(jié)的末端設(shè)置有可調(diào)角度式水力噴槍?zhuān)烧{(diào)角度式水力噴槍的末端設(shè)置有后偏心短節(jié)，后偏心短節(jié)的末端設(shè)置有水力錨，水力錨的末端設(shè)置有后轉(zhuǎn)向短節(jié)，后轉(zhuǎn)向短節(jié)的末端設(shè)置有后扶正器。
[0006]本發(fā)明的前轉(zhuǎn)向短節(jié)為:在軸套內(nèi)加工有3個(gè)從左向右孔徑依次變小階梯通孔，形成兩個(gè)密封臺(tái)階，軸套左端孔孔壁上加工有螺紋、中間孔孔壁軸向加工有均勻分布的3道環(huán)形凹槽d，凹槽d的截面形狀是兩端為圓弧中間為直線(xiàn)相吻接的曲線(xiàn)，凹槽d的底部加工有灌珠孔e，轉(zhuǎn)動(dòng)軸為3階外徑從左向右依次變小的階梯管體，形成兩個(gè)密封臺(tái)階，在轉(zhuǎn)動(dòng)軸中間管外壁上沿圓周方向加工有3道與凹槽d相對(duì)應(yīng)的半球形凹槽f，半球形凹槽f的直徑小于凹槽d的寬度，轉(zhuǎn)動(dòng)軸的右端穿出軸套，轉(zhuǎn)動(dòng)軸的左末端與軸套之間安裝有密封圈，凹槽d與半球形凹槽f構(gòu)成環(huán)形空腔內(nèi)設(shè)置有滾珠。
[0007]本發(fā)明前偏心短節(jié)為:連接管的末端設(shè)置有斜管，斜管的軸線(xiàn)與連接管的軸線(xiàn)之間的夾角β為25°，斜管的末端設(shè)置有偏重管，偏重管的軸線(xiàn)與連接管的軸線(xiàn)平行，偏重管的軸線(xiàn)與連接管的軸線(xiàn)之間的距離為8_，偏重管靠近斜管的一端一側(cè)半圓形管壁厚度大于相對(duì)的另一側(cè)半圓管壁厚度，連接管與斜管以及偏重管內(nèi)孔孔徑相等并連為一體。
[0008]本發(fā)明的可調(diào)角度式水力噴槍為:承重件為管狀體，在承重件中部管壁上同一圓周方向加工有均勻分布的4?16個(gè)射孔流道a，軸向同一直線(xiàn)上加工有1?4個(gè)的射孔流道a，承重件內(nèi)設(shè)置有噴槍動(dòng)件，噴槍動(dòng)件一端內(nèi)設(shè)置有球座，噴槍動(dòng)件的中部管壁上同一圓周方向加工有圓心角為180°的2個(gè)安裝孔b，軸向同一直線(xiàn)上加工有1?4個(gè)安裝孔b，軸向同一直線(xiàn)上相鄰兩安裝孔b的孔心距與軸向同一直線(xiàn)相鄰兩射孔流道a的孔心距相等，安裝孔b內(nèi)設(shè)置有噴嘴支座，噴嘴支座上設(shè)置有噴嘴，承重件的一端設(shè)置有噴槍上端接頭、另一端設(shè)置有噴槍下端接頭，噴槍下端接頭與噴槍動(dòng)件之間設(shè)置有彈簧，噴槍上端接頭和噴槍下端接頭與承重件之間設(shè)置有密封圈，在承重件的外部設(shè)置有防沖蝕蓋板，防沖蝕蓋板上加工有與射孔流道a對(duì)應(yīng)的射液孔c。
[0009]本發(fā)明的噴槍動(dòng)件為管狀體，噴槍動(dòng)件的一端外壁沿圓周方向加工有外動(dòng)齒，外動(dòng)齒為偏梯形齒，齒數(shù)為4?16個(gè)，另一端內(nèi)壁沿圓周方向加工有內(nèi)動(dòng)齒，內(nèi)動(dòng)齒為偏梯形齒，齒數(shù)為4?16個(gè)。
[0010]本發(fā)明的噴槍上端接頭的一末端加工有與噴槍動(dòng)件的外動(dòng)齒相嚙合的外靜齒，夕卜靜齒為偏梯形齒，齒數(shù)與噴槍動(dòng)件的外動(dòng)齒齒數(shù)相等。
[0011]本發(fā)明的噴槍下端接頭的一末端加工有與噴槍動(dòng)件的內(nèi)動(dòng)齒相嚙合的內(nèi)靜齒，內(nèi)靜齒為偏梯形齒，齒數(shù)與噴槍動(dòng)件的內(nèi)動(dòng)齒齒數(shù)相等。
[0012]本發(fā)明的承重件中部管壁上同一圓周方向均勻分布有8個(gè)射孔流道a，軸向同一直線(xiàn)上分布有2個(gè)射孔流道a ;所述的噴槍動(dòng)件的中部管壁上同一圓周方向加工有圓心角為180°的2個(gè)安裝孔b，軸向同一直線(xiàn)上加工有2個(gè)安裝孔b。
[0013]本發(fā)明的噴槍動(dòng)件上內(nèi)動(dòng)齒和外動(dòng)齒的齒數(shù)均為8個(gè)。
[0014]本發(fā)明的噴嘴外壁加工有臺(tái)階，臺(tái)階徑向?qū)挾葹?mm，噴嘴壁厚為4mm，噴嘴一端部中心加工有圓柱形孔，圓柱形孔底部加工有圓臺(tái)形孔，圓柱形孔與圓臺(tái)形孔相聯(lián)通，圓柱形孔的軸線(xiàn)與圓臺(tái)形孔的軸線(xiàn)重合，圓臺(tái)形孔的底部直徑大于圓柱形孔直徑，圓臺(tái)形孔的錐角為10。ο
[0015]本發(fā)明利用可調(diào)角度式水力噴槍的自身重力進(jìn)行垂穩(wěn)定位噴嘴徑向位置，采用動(dòng)齒與靜齒嚙合旋轉(zhuǎn)的機(jī)械轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)噴嘴徑向角度，在噴槍動(dòng)件同一圓周方向上設(shè)置有2個(gè)噴嘴且2個(gè)噴嘴的圓心角為180°，保證定向射孔從而提高了工作效率，噴槍動(dòng)件外壁增加防沖蝕蓋板提高了抗沖蝕能力，本發(fā)明具有加工簡(jiǎn)單、堅(jiān)固可靠、易操作、易清洗更換、使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，可在水平井開(kāi)采中廣泛推廣使用。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是圖1中前轉(zhuǎn)向短節(jié)5的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3是圖1中前偏心短節(jié)6的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4是圖3的Α-Α剖視圖。
[0020]圖5是圖1中可調(diào)角度式水力噴槍7的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖6是圖5的Β-Β剖視圖。
[0022]圖7是可調(diào)角度式水力噴槍7中內(nèi)動(dòng)齒和內(nèi)靜齒以及外動(dòng)齒和外靜齒的聯(lián)動(dòng)示意圖。
[0023]圖8是圖5中噴嘴7-6的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明不限于下述的這些實(shí)施方式。
[0025]實(shí)施例1
[0026]在圖1中，本實(shí)施例的水平井可調(diào)角度式定向射孔壓裂一體化管柱由導(dǎo)向絲堵1、單向閥2、封隔器3、前扶正器4、前轉(zhuǎn)向短節(jié)5、前偏心短節(jié)6、可調(diào)角度式水力噴槍7、后偏心短節(jié)8、水力錨9、后轉(zhuǎn)向短節(jié)10、后扶正器11連接構(gòu)成。
[0027]在導(dǎo)向絲堵1的末端用螺紋緊固連接件固定連接有單向閥2，單向閥2的末端用螺紋緊固連接件固定連接有封隔器3，封隔器3的末端用螺紋緊固連接件固定連接有前扶正器4，前扶正器4的末端用螺紋緊固連接件固定連接有前轉(zhuǎn)向短節(jié)5，前扶正器4的末端與前轉(zhuǎn)向短節(jié)5之間安裝有密封圈，前轉(zhuǎn)向短節(jié)5的末端用螺紋緊固連接件固定連接有前偏心短節(jié)6，前偏心短節(jié)6的末端用螺紋緊固連接件固定連接有可調(diào)角度式水力噴槍7，可調(diào)角度式水力噴槍7的末端用螺紋緊固連接件固定連接有后偏心短節(jié)8，后偏心短節(jié)8和前偏心短節(jié)6的結(jié)構(gòu)相同，后偏心短節(jié)8的末端用螺紋緊固連接件固定連接有水力錨9，水力錨9的末端用螺紋緊固連接件固定連接有后轉(zhuǎn)向短節(jié)10，后轉(zhuǎn)向短節(jié)10和前轉(zhuǎn)向短節(jié)5的結(jié)構(gòu)相同，后轉(zhuǎn)向短節(jié)10的末端用螺紋緊固連接件固定連接有后扶正器11。
[0028]在圖2中，本實(shí)施例的前轉(zhuǎn)向短節(jié)5由軸套5-1、密封圈5-2、轉(zhuǎn)動(dòng)軸5_3、滾珠5_4連接構(gòu)成。在軸套5-1內(nèi)加工有3個(gè)階梯通孔，從左向右孔徑依