[发明专利]用于超高侵蚀性环境的水力喷射工具

说明书

技术领域

本发明主要涉及采矿和地下钻井岩层。更具体地，本发明涉及一种 改善的方法和系统，用于穿孔、开槽和切割钢铁和地下岩石；还用于破 碎地下岩层，以增加来自其中的期望的流体的产量。

背景技术

喷射工具用于许多不同的工业中，具有多种不同的应用。例如，喷 射工具用于例如打孔和水力压裂的地下操作中。

水力压裂通常被采用，以增加来自被井筒穿透的地下岩层的烃的产 量。典型地，在进行水力压裂处理时，在有井套管的情形中，例如出现 在靠近将要被处理的地层的井的垂直截面中，井套管被穿孔。使用爆炸 性装置或水力(hydrajetting)喷射装置可以进行这种穿孔操作。在仅岩层 的一部分作为单个级被压裂的情形中，所述部分之后通过使用传统的封 隔器等与岩层的其它被穿孔的部分隔离开，压裂流体通过井套管中的孔 被抽取到井筒中和岩层的被隔离开的部分，以一定速度和压力被增加， 使得裂缝被形成在岩层中和在岩层中延伸。支撑剂可以悬浮在压裂流体 中，该压裂流体沉积在裂缝中。支撑剂起到防止裂缝封闭的作用，从而 在岩层中提供了传导通道，通过该通道，生成的流体可轻易地流到井筒 中。在特定的岩层中，为了充分地为多个岩层带或整个岩层提供裂缝， 重复这一过程。

可以在美国专利No.5,765,642中看到用于压裂岩层的一个方法，在 此通过引用将其全部内容并入本文中，通过该方法，水力喷射工具被采 用，以足够形成空穴的压力通过喷嘴向地下岩层喷射流体，并使用空穴 中的停滞压力压裂岩层。

油田应用中的水力喷射通常需要长的持续喷射时间，用于切割大量 的套管柱和穿孔。在如美国专利No.5,765,642所描述的采用水力喷射工 具形成空穴(cavity)和使用空穴中的停滞压力压裂岩层时，这个问题被 极大地放大。这是因为数百万磅的支撑剂可能以非常高的速度流过水力 喷射工具，用于形成空穴和压裂岩层。对于承受在喷射过程中所遇到的 磨损力的一个方法是由超硬材料制造喷射工具。然而，喷射工具不能用 非常硬的材料制成以防止侵蚀，因为这样的材料是易碎的和在喷射操作 中或在喷射工具移入和移出喷射位置时将破碎。因此，现有的喷射工具 包括圆柱形的结构，其不能承受磨损力。在一些应用中，流体喷嘴由坚 硬材料制成，其被安装在圆柱形结构上。因此，现有的水力喷射方法的 一个缺点是在操作期间喷射工具被侵蚀。为了处理这种侵蚀，喷射工具 必须被从钻孔中拔出，进行修理或更换。拔出喷射工具将是昂贵的并且 还可能导致工作失效。在这样的情形中，将期望具有能够承受侵蚀力的 冲击的方法和工具，用于传送流体至将要被压裂的岩层。

发明内容

本发明主要涉及采矿和地下钻井岩层。更具体地，本发明涉及改善 的方法和系统，用于穿孔、开槽和切割钢铁和地下岩石，还用于压裂地 下岩层以增大来自其中的期望流体的产量。

在一个实施例中，本发明涉及包括套筒的耐磨喷射工具。套筒由硬 度大于75 Rockwell A(洛氏硬度A级)的材料构成，并且在其壁上具有 至少一个孔。流过套筒的流体可以从孔中流出。

在另一实施例中，本发明涉及一种流体喷射装置，其具有硬度大于 75 Rockwell A的圆柱形主体。流过圆柱形主体的流体通过圆柱形主体中 的口射出。

在特定实施例中，本发明可包括包封喷射装置的支持装置。支持装 置包括孔，其与套筒中的孔对齐，用于允许流体从套筒中射出。

根据随后结合附图对优选的实施例的描述，对本领域技术人员来 说，本发明的特征和优点是显而易见的。虽然本领域技术人员可以做出 诸多变化，但是这些变化都在本发明的精神内。

附图说明

这些附图示出本发明的一些实施例的特定方面，并且不应当用于限 制或限定本发明。

图1示出根据现有技术的水力喷射工具。

图2示出根据现有技术的导致损坏的因素对水力喷射工具的影响。

图3示出根据现有技术的使用水力喷射工具的直立喷射和倾斜喷射 的结果。

图4示出根据本发明的一个实施例的改善的喷射工具的切割视图， 示出坚固的套筒、支撑装置和相关的部件。

图5示出根据本发明的一个实施例的导致损坏的因素对改善的喷射 工具的影响。

具体实施方式