[发明专利]用于地层水力压裂和水平井检测的钻孔喷射装置及其操作方法

权利要求书

1.一种用于地层水力压裂和勘测水平井的钻孔喷射装置，其包括布置在管柱上的喷射泵和封隔器，活动喷嘴和具有扩散器的混合室同轴地布置在喷射泵主体中，喷射泵主体还具有：从顶部向下变窄的台阶式通道并在台阶之间具有座；用于供应从井中泵出的流体的通道，该通道连通位于座下面的台阶式通道；和用于供应活性工作介质的通道，该通道在其出口侧同活动喷嘴相通，并在其入口侧同环绕管柱的井眼环形空间相通，台阶式通道与管柱同轴并与其相通，用于供应从井中泵出的流体的通道和用于供应活性工作介质的通道各具有单向阀以及当单向阀停止元件例如球体相对于单向阀座向上运动时用于限制单向阀停止元件的限制止动件，台阶式通道被制造成能安装密封单元，该密封单元被制成覆盖密封元件的中空台阶式圆柱形壳体，该密封元件具有供刚性测井电缆从中穿过的轴向通道，测井仪器通过喷射泵主体下面的电缆头悬挂在该测井电缆上，圆柱形导向分离衬套在喷射泵主体内布置在台阶式通道的上方并与其同轴，该衬套通过螺纹连接在其顶端悬臂结合至喷射泵主体的顶部，在导向分离衬套的壁上形成有纵向裂缝状的开口，导向分离衬套的下部自由端距台阶式通道的上端的距离S为台阶式通道上端的直径D₁的0.05-0.2倍，导向分离衬套的内径d为台阶式通道上端的直径D₁的1.05至1.2倍，导向分离衬套中的裂缝状开口的宽度h不大于相邻的裂缝状开口之间的距离H，座下面的台阶式通道的直径D₂在台阶式通道上端的直径D₁的0.90到0.96倍的范围内，刚性测井电缆的直径D₃在台阶式通道的上端的直径D₁的0.2到0.7倍范围内。

2.根据权利要求1所述的钻孔喷射装置，其特征在于，台阶式通道被制造成能供柔性管经过管柱穿过台阶式通道下放至井底部。

3.一种用于操作用于地层水力压裂和勘测水平井的钻孔喷射装置的方法，所述方法包括：通过在管柱上布置喷射泵和封隔器来组装管柱，组装件被下放至井中，封隔器被释放，然后水力压裂液体或例如酸性溶液的化学试剂通过管柱和喷射泵的台阶式通道被泵送，之后柔性管穿过管柱至井底部，通过柔性管泵送一种液体来清洗从井底脱离的支撑剂；然后柔性管从井中移除，套在刚性测井电缆上的密封单元和通过电缆头连接至刚性测井电缆上的测井仪器被下放至井中；密封单元安装在喷射泵台阶式通道的座上，在下放期间，测井仪器用于记录从管柱的进口漏斗至水平井底部的地球物理场特别是温度场的背景值；然后测井仪器定位在井中生产地层的区域内，通过环绕管柱的井眼环形空间将工作介质供应至活动喷嘴并利用喷射泵来产生相对于生产地层的压力降，由此，通过移除具有脱离的支撑剂或用例如酸性溶液的化学试剂处理地层而产生的反应产物的水力压裂液体，来对生产地层进行排水，并且在排水期间，有规律地测定底部压力和井流速；然后套在刚性测井电缆上的测井仪器上升至管柱的入口漏斗处，测量岩石中物理场的电流值和进入井中的地层流体的电流值；然后，当喷射泵运行时，测井仪器在相对于地层的不同压力降值下被下降和上升至少三次，并且岩石中物理场的电流值和进入井中的地层流体的电流值被记录，所述参数在供应至活动喷嘴的工作介质的不同压力下以及在测井仪器的不同下降和上升速度下被记录；然后测井仪器定位在生产地层区域，对喷射泵活动喷嘴的工作介质供应突然停止，因此保证单向阀的关闭，并使得位于封隔器上方的井眼环形空间和位于密封单元上方的管柱内部空腔与封隔器下方的区域分隔开，测井仪器用于记录在封隔器下方的井空间内的地层压力复位曲线；记录结果用于得出井准备被转换到操作模式的结论，然后测井仪器和密封单元一起通过使用刚性测井电缆从井中移除。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在从井中移除测井仪器后，刚性测井电缆上的超声波发射器被下放进入井中，以便以压力降模式在声学上作用于生产地层的非工作间隔，以对它们的接近钻孔的区域进行脱泥。