一種水平井高效壓裂施工工藝管柱的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于井下作業的水平井壓裂工藝技術領域，具體是一種水平井高效壓 裂施工工藝管柱。
【背景技術】
[0002] 當前水平井體積壓裂及常規壓裂中出現了如下情況，需從工藝技術及管柱結構方 面進行改進。
[0003] (1)當水平井進行多簇水力噴砂噴射孔時，需用大量的液體及砂量;液體約為600- 700方，用砂量約為40-50方，給砂液的分離處理，存儲帶來了很大的困難，當一口井施工完 后，其積存的大量砂子，也給清潔化生產帶來了很大的困難。
[0004] (2)由于水力噴射的噴槍既要滿足噴砂射孔，又要滿足正常的壓裂，過砂量太大， 噴槍的質量不能滿足一趟鉆壓裂完井的需要，噴槍的損壞量大。
[0005] (3)為了滿足工藝及環保的要求，地面需要有分離裝置及大量的存砂裝置，要對返 出的砂子進行處理，運是生產費用最大的支出。
[0006] 當前施工管柱及工藝存在問題分析：
[0007] 1.水力噴槍的問題：
[000引水力噴槍上的噴孔，是采用螺旋排列方式，將4-8個噴孔，分別安裝在噴槍的殼體 上，每個孔在軸向上最少有5-lOmm的距離，每個噴孔的直徑約為4.5-6.3mm;由于水力噴射 過程中，水和砂的質量比約為1:2.2,砂液在噴孔中的流速要達到170-210m/s;而運個噴射 流速的方向是與管柱內流體的方向垂直的；砂液要在第一個噴孔處實現突然的轉向，因砂 子的質量大于液體質量，液體會從軸向第一個噴孔中噴出，砂子會在其慣性力的作用下，繼 續向下到最下部的噴孔噴出。因此，當長時間噴射后，會發生水力噴槍下部嚴重損壞的情 況。運種噴孔的排列方式有嚴重問題。
[0009] 2.多簇射孔存在問題：
[0010] 當管柱上有兩至Ξ個噴槍，對每一水平段的套管同時噴砂射孔時，稱為多簇水力 噴砂射孔，每個噴槍之間有7-10米的距離。同理，由于砂子與液體的質量不同，當采用3-5% 的砂比噴射時，大量的砂子會進入最下一級噴槍，上部的噴槍基本上只出液體不出砂子，射 孔時間長，射孔效果差，下部的噴槍損壞嚴重；當噴射砂比提高到5-10%時，則下部噴槍的 孔眼基本上被高砂比封堵，少量的砂子從上部噴槍中噴出，射孔效果差，上部噴槍損壞嚴 重。
[0011 ] 3.噴射流量問題：
[0012]由于原管柱上的多級噴槍，要滿足水力噴砂射孔，又要通過每個段50-100方的壓 裂砂，每個噴槍噴孔的孔徑設計比較大(5.5-6.3mm)，水力噴射射孔時所需要的流量就要大 (2.8-3.2mVmin)，因噴砂效果比較差，所需的噴射時間就達20分鐘W上，所用的砂液量達 到50-60m3,每個段返出的砂量達到4-5m3,運些砂液需要全部返出套管，來到地面進行砂液 分離，再循環利用，給清潔化生產，帶來了很大的處理費用。
[0013] 由于W上原因，水力噴槍本體在施工幾個段之后，就被沖蝕損壞，需要進行更換井 內工具，又給井控帶來了 一定的風險。 【實用新型內容】
[0014] 本實用新型的目的是提高水力噴槍的使用壽命，防止大量砂液返出井外，造成大 量的固體費物無法處理，造成環境污染。
[0015] 為此，本實用新型提供了一種水平井高效壓裂施工工藝管柱，其技術方案是:一種 水平井高效壓裂施工工藝管柱，包括多簇高效噴槍一、第一級分流器、多簇高效噴槍二、第 二級分流器、多簇高效噴槍Ξ、球座一、導壓噴砂器、TDY封隔器、球座二、導向眼管，所述多 簇高效噴槍一的上端連接通向井口的油管，多簇高效噴槍一的內部連接第一級分流器，多 簇高效噴槍一的下端通過油管短節一與多簇高效噴槍二連接，多簇高效噴槍二的內部連接 第二級分流器，多簇高效噴槍二通過油管短節二與多簇高效噴槍Ξ連接，多簇高效噴槍Ξ 與球座一連接，球座一與導壓噴砂器連接，導壓噴砂器與TDY封隔器連接，TDY封隔器與球座 二連接，球座二與導向眼管連接。
[0016] 上述多簇高效噴槍一、多簇高效噴槍二W及多簇高效噴槍Ξ各自噴巧的組數為一 組或多組;每組噴巧的數量為多個，且每組噴巧沿徑向分布在所在噴槍的同一圓周面上。
[0017] 上述多簇高效噴槍一、多簇高效噴槍二或多簇高效噴槍Ξ的噴巧組數為一組，該 組噴巧的數量為4個且沿徑向均勻分布在各自的噴槍圓周面上。
[0018] 上述第一級分流器的分流管直徑和多簇高效噴槍一的噴巧直徑、或者第二級分流 器的分流管直徑和多簇高效噴槍二的噴巧直徑的計算如下：
[0019] (a)分流管直徑為di
[0020] 假設有η組噴巧n-1個分流管，則第i級分流管的直徑計算公式為：
[0023] 其中，di-分流管直徑，單位:mm;
[0024] η-噴巧組數，每組有4個噴巧；
[0025] D-油管內徑，單位:mm;
[0026] δ-分流管壁厚，單位:mm;
[0027] (b)噴巧直徑為d
[002引其中
[0029] Q-油管內總流量，mVs;
[0030] η-噴巧組數，每組有4個噴巧；
[0031] V-液體在噴巧內流動的速度，200m/s。
[0032] 上述噴巧上設有噴巧套。
[0033] 該水平井高效壓裂施工工藝管柱中有連接關系的部件之間的連接均為螺紋連接。
[0034] 本實用新型的有益效果:本實用新型利用連續油管噴砂射孔的原理，采用小流量， 小砂比，進行水力噴砂射孔，使水力噴射的液量及砂量下降為一半W下，利用環空容積暫存 在其中，當地層壓開且進入一定的前置液后，將射孔的砂子通過套管注入地層之中，使噴砂 射孔不向地面返出砂子。本實用新型讓噴槍只用于噴砂射孔，不參予加砂壓裂工序，延長了 噴槍的使用壽命，壓裂砂液通過導壓噴砂器壓入地層，起到保護套管及管柱的作用。本實用 新型提高了水力噴槍的使用壽命，可W-趟鉆完成水平井內所有段的壓裂施工；降低了水 力噴射的流量和砂比及噴射時間，提高了噴射效率。并利用環空作為射孔砂量的緩存，可W 將射孔砂，在地層壓開后，累入地層，防止了射孔砂返出地面。
[0035] 本實用新型適用于水平井的新井多簇分段拖動分層壓裂，其適應排量可W從常規 到體積壓裂工藝技術;可W進一步解決水平井壓裂過程中噴槍的壽命問題，達到一趟鉆完 成所有壓裂施工的工藝要求;防止大量砂子返出井外，影響清潔化生產，可W替代當前的水 平井壓裂工藝技術。
[0036] W下將結合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。
【附圖說明】
[0037] 圖1是水平井高效壓裂施工工藝管柱結構圖；
[0038] 圖2是多簇高效噴槍二結構示意圖；
[0039] 圖3是多簇高效噴槍二剖視圖；
[0040] 圖4是多簇高效噴槍Ξ結構示意圖；
[0041 ]圖5是多簇高效噴槍Ξ剖視圖。
[0042] 附圖標記說明：1、油管;2、多簇高效噴槍一;3、第一級分流器;4、油管短節一;5、多 簇高效噴槍二;6、第二級分流器;7、油管短節二;8、多簇高效噴槍Ξ; 9、球座一；10、導壓噴 砂器;11、TDY封隔器;12、球座二；13、導向眼管；14、噴巧套；15、噴巧。
【具體實施方式】
[0043] 實施例1:
[0044] 參見圖1所示，本實用新型提供了一種水平井高效壓裂施工工藝管柱，該壓裂施工 工藝管柱包括多簇高效噴槍一 2、第一級分流器3、多簇高效噴槍二5、第二級分流器6、多簇 高效噴槍Ξ8、球座一 9、導壓噴砂器10、TDY封隔器11、球座二12、導向眼管13,所述多簇高效 噴槍一2的上端連接通向井口的油管1，多簇高效噴槍一2的內部連接第一級分流器3，多簇 高效噴槍一 2的下端通過油管短節一 4與多簇高效噴槍二5連接，多簇高效噴槍二5的內部連 接第二級分流器6，多簇高效噴槍二5通過油管短節二7與多簇高效噴槍Ξ8連接，多簇高效 噴槍Ξ8與球座一 9連接，球座一 9與導壓噴砂器10連接，導壓噴砂器10與TDY封隔器11連接， TDY封隔器11與球座二12連接，球座二12與導向眼管13連接。
[0045] 本實用新型提供的水平井高效壓裂施工工藝管柱的壓裂施工工藝，包括如下步 驟：
[0046] 步驟1:按目前現有施工要求做好相關的洗井及試壓工序；
[0047] 步驟2:連接水平井高效壓裂施工工藝管柱并將其下入井內的施工段要求的深度；
[004引步驟3:水力噴砂射孔
[0049] (1)在正循環正常的情況下，從井口投入第一個鋼球，W500-1000L/min流量將其 累送到球座附近，并降低流量至3(K)L/min;
[0050] (2)當第一個鋼球到球座后，油管施工壓力升到15-20MPa;
[0051 ] (3)此時提高施工流量達到水力噴射要求