[发明专利]一种油气井压裂管柱

说明书

技术领域

本发明涉及石油天然气开采领域的井下作业技术领域，具体涉及一种油气井压裂管柱。

背景技术

射流喷砂压裂器是油气井增产开发作业工具，该工具集水力洗井、射孔、压裂和酸化于一体。利用作业管柱可将多级射流喷砂压裂器下入到指定位置，高压磨料液体经射流喷砂压裂器高速射出，在地层中形成一定形状的孔道。然后向井内泵注高压混砂液体，孔道前端产生裂缝。混砂液体充填裂缝间隙并使其向地层深部扩展延伸。由于混砂液体中的砂粒充填并支撑了地层裂缝，提高了石油储层的渗透率，从而增加油气井产量。该技术造缝位置较准确，且可与酸化技术相结合，增加油气井压裂增产效率和成功率，缩短作业周期，提高压裂安全性，在油气井增产作业中获得了较广泛应用。

然而，由于通过喷嘴高速喷射混砂液体，液体中的磨料会对射流喷砂压裂器本体产生巨大磨损及冲蚀，当加砂规模超过40m³时会出现喷枪剧烈磨损的情形，甚至喷嘴脱落及喷枪本体断裂。因此该技术受加砂规模的限制，通常每级喷枪加砂规模仅仅在30m³~35m³。对于大规模压裂改造油气井储层，该工艺无法满足要求，施工规模受限于喷枪本体及喷嘴耐磨性能。因此射流喷砂压裂器的使用寿命在很大程度上决定了工艺的应用程度。

专利申请201593406公开了一种提高使用寿命的水力喷砂射孔器结构。该发明通过在射孔器本体的外表面硫化一层橡胶层，以减少磨料液体对工具外表面本体的冲蚀。射流器喷嘴通过不同材料组件组装而成，一部分组件采用人造聚晶金刚石，一部分组件采用硬质合金，二者焊接而成，依次提高喷嘴的耐磨性能，增加水力喷砂射孔器的过砂量。该专利中描述的喷嘴，其制造成本高，加工困难，并且在高压高速磨料流体长时间对喷嘴内表面冲刷作用下，人造聚晶金刚石组件易于脱落，难以提高水力喷砂射孔器寿命。

专利申请201241674公开了一种水力喷砂射孔器的防反溅冲蚀结构，该技术通过在射流器本体上的喷嘴安装外表面、密封定位套前端面喷涂厚度为1mm的硬质合金粉末耐磨涂层，该结构能降低水力喷砂射孔器在喷射过程中遭受的含砂射流的反溅冲蚀损害，提高水力喷射射孔器的整体寿命。该结构在一定程度上能抵抗高速磨料流体的冲击，但耐磨涂层厚度小，对于长时间施工作业仍不能很好地防止液体冲蚀。

文献“磨料射流射孔压裂一体化工具的设计”（《石油矿场机械》2011年03期）针对长庆油田的地质与水力压裂状况，并根据磨料射流射孔的技术状况设计了磨料射流射孔压裂一体化工具。该工具包括上扶正器，射孔器，下扶正器，单向阀。该文献没有涉及提高工具耐磨性能的相关内容。

通过对现有技术的分析，可总结出射流喷砂压裂器的局限性：射流喷砂压裂器本体耐磨程度不高，使用寿命短，施工规模受限，若对本体采用更加耐磨的材料，则加工制造成本较高。

发明内容

针对如上所述的现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种具有加强的喷砂器内壁耐磨性能的油气井压裂管柱，是一种耐磨喷砂与压裂联作的钻井实施工具。

根据本发明，提供了一种油气井压裂管柱，包括设于管套内的处于最下游的第一喷砂器以及布置在第一喷砂器的上游侧的至少一个第二喷砂器，

其中，第一喷砂器包括中空的第一本体、设于第一本体的侧壁上的第一喷嘴，以及布置在第一本体内的具有侧壁开口的衬套，所述衬套的内部通过侧壁开口而与第一喷嘴连通，

第二喷砂器包括中空的第二本体、设于第二本体的侧壁上的第二喷嘴、布置在第二本体内的具有侧壁开口的滑套，以及将所述滑套固定在所述第二本体内的剪切销，所述滑套内设有用于密封式地支撑阀球的球座，

其中，所述滑套能够在第一位置和第二位置之间运动，当滑套处于第一位置时，所述滑套的侧壁开口与第二喷嘴不对齐，而当在管柱内投入阀球而使阀球支撑于所述滑套的球座上时，管柱内的压力增大而剪断剪切销，使得滑套滑动到第二位置，此时所述滑套的侧壁开口与第二喷嘴对齐，导致所述滑套的内部通过侧壁开口而与第二喷嘴连通。

容易理解，当管柱中设置多个第二喷砂器时，应使沿着上游的方向依次设置的第二喷砂器的球座内径依次增大，相应地，投入的阀球的直径逐级增大，从而使第二喷砂器自下游至上游逐个作业。