[发明专利]一种水力喷射无限级压裂装置及压裂方法

权利要求书

1.一种水力喷射无限级压裂装置；其特征在于，所述水力喷射无限级压裂装置包括两端能与油管连接的圆筒状的喷枪本体，所述喷枪本体内密封套设有能轴向固定、且能沿所述喷枪本体的内壁轴向滑动的无限级压裂滑套，所述喷枪本体的侧壁上设置有能连通所述无限级压裂滑套的内腔和所述喷枪本体的外部环空的喷射喷嘴，所述无限级压裂滑套能轴向滑动封闭所述喷射喷嘴的一端；所述无限级压裂滑套的一端设置有能由密封球抵靠密封的球座，所述喷枪本体内固定设置有能顶抵所述密封球离开所述球座、中空的滑套开关器，所述无限级压裂滑套位于所述球座一端的端面能顶抵于所述滑套开关器一端的端面上；

所述无限级压裂滑套包括能轴向滑动封闭所述喷射喷嘴的一端的第一滑套圆筒，所述第一滑套圆筒的一端通过至少两个沿轴向设置的连接杆固定连接第二滑套圆筒，相邻两个所述连接杆之间构成镂空部，所述喷射喷嘴的一端能通过镂空部连通所述无限级压裂滑套的内腔，所述第一滑套圆筒和所述第二滑套圆筒的外径尺寸相同、且与所述喷枪本体的内径相同，所述第二滑套圆筒的另一端设置所述球座。

2.如权利要求1所述的水力喷射无限级压裂装置，其特征在于，所述第一滑套圆筒的侧壁靠近另一端的位置能通过沿周向设置的多个剪切销钉固定连接于所述喷枪本体内；所述第二滑套圆筒的侧壁靠近另一端的位置能通过沿周向设置的多个所述剪切销钉固定连接于所述喷枪本体内。

3.如权利要求1所述的水力喷射无限级压裂装置，其特征在于，所述第一滑套圆筒的外壁与所述喷枪本体的内壁之间设置有第一密封圈，所述第二滑套圆筒的外壁与所述喷枪本体的内壁之间设置有第二密封圈。

4.如权利要求1所述的水力喷射无限级压裂装置，其特征在于，所述滑套开关器包括能固定于所述喷枪本体内部的、中空的开关器套环，所述无限级压裂滑套的内腔能与所述开关器套环的内腔连通，所述开关器套环上设置有沿轴向、且向靠近所述无限级压裂滑套的方向延伸设置的三角肋板结构，所述三角肋板结构的尖角部能顶抵所述密封球离开所述球座，所述无限级压裂滑套位于所述球座一端的端面能顶抵于所述开关器套环一端的端面上。

5.如权利要求4所述的水力喷射无限级压裂装置，其特征在于，所述喷枪本体的内部设置有第一台阶部，所述开关器套环另一端的端面能顶抵于所述第一台阶部上。

6.如权利要求1所述的水力喷射无限级压裂装置，其特征在于，所述喷枪本体的侧壁上设置有用于密封设置所述喷射喷嘴的喷嘴安装孔。

7.如权利要求1所述的水力喷射无限级压裂装置，其特征在于，所述喷枪本体远离所述滑套开关器的一端的侧壁上套设有扶正器。

8.如权利要求1所述的水力喷射无限级压裂装置，其特征在于，所述喷枪本体的两端的内壁上均设置有螺纹连接部。

9.一种使用如权利要求1至8任一项所述的水力喷射无限级压裂装置的压裂方法，其包括以下步骤：

步骤a、首先完成水力喷射无限级压裂装置的组装，其中镂空部与喷射喷嘴的一端相对时，使用剪切销钉轴向固定无限级压裂滑套，之后向无限级压裂滑套内投入密封球；

步骤b、根据水力喷射压裂的实际情况，在油管上串接多级水力喷射无限级压裂装置，将组装好的油管及其上的多级水力喷射无限级压裂装置下入需要水力喷射压裂的地层的套管中；

步骤c、自地面向油管内泵送高压流体，密封球在流体压力作用下密封抵靠在球座上，密封球坐封无限级压裂滑套，高压流体通过喷射喷嘴形成高速射流；

步骤d、开始水力喷射压裂作业：首先泵入磨料，进行套管开窗作业，然后泵入压裂液，同时控制环空压力接近地层破裂压力，高压射流在地层内形成增压，复合环空压力实现地层起裂，完成喷射压裂；

步骤e、完成第一级水力喷射压裂作业后，瞬时增大地面排量，使油管压力升高，在高压力的作用下，无限级压裂滑套上承受的轴向力大于剪切销钉的许用剪切力，剪切销钉被剪断，无限级压裂滑套及密封球向滑套开关器方向快速滑动，三角肋板结构的尖角部顶抵密封球使密封球与球座间产生缝隙，密封球对无限级压裂滑套坐封失效，高压流体经过无限级压裂滑套的内腔、开关器套环的内腔流向下一级，水力喷射无限级压裂装置；

步骤f、第一级坐封失效后地面压力降低，在惯性、压差与拖拽力的作用下，无限级压裂滑套继续沿轴向滑动，直至尖角部顶抵密封球完全离开球座，无限级压裂滑套轴向滑动至其位于球座一端的端面顶抵于滑套开关器一端的端面上，镂空部与喷射喷嘴错开，第一滑套圆筒的外壁封闭喷射喷嘴的一端；

步骤g、当地面压力再次升高时，开始进行下一级水力喷射无限级压裂装置的喷射压裂作业，重复步骤c至步骤f，完成全部的水力喷射压裂作业。