[发明专利]一种滑套式水力喷射装置和包括装置的管柱

说明书

技术领域

本发明属于油气田开发工具领域，具体涉及为一种滑套式水力喷射装置和包括装置的管柱。

背景技术

在油田或其他钻井的钻探作业中，射孔是目前油气田开发过程中最广泛的完井方式。在一口井钻井、固井完成后，利用射孔器射穿油层套管和水泥环并穿透至油层一定深度，从而建立井筒与地层间的油气流动通道。射孔器的好坏直接影响到射孔完井效果。

自上世纪六十年代初以来，水力喷砂射孔器取得了很大的发展。尤其是在储层差异小的均质储层中，使用水力喷射器具有很好的射流压裂效果。但是对于储层应力差异较大的储层，在射流压裂高应力层段时，压裂液很容易进入低应力层段或进入已压层段。

发明内容

针对上述的问题，本发明提出了一种滑套式水力喷射装置和包括装置的管柱。装置避免了在压裂应力差异较大的储层的高应力层段时，压裂液很容易进入低应力层段或进入已压层段的问题，能提高压裂针对性，改善压裂增产效果。同时能实现一趟管柱入井，喷砂射孔环空压裂多段，提高常规多级水力喷射压裂的规模。

根据本发明的一方面，提出了一种滑套式水力喷射装置，其包括：

本体，在本体的侧壁上设置喷嘴，

下接头，

设置在本体和下接头之间的封隔单元，封隔单元具有一端与本体固定连接且另一端与下接头固定连接的中心管，以及环绕式设置在中心管外壁上的胶筒，在中心管的侧壁上设置有连通孔，和

滑动式设置在本体的内壁上的内滑套，

其中，内滑套构造成在射孔前处于能封堵喷嘴和连通孔的位置处，并且在射孔时能够移动而露出喷嘴和连通孔。

在进行水力喷射压裂前，内滑套封堵喷嘴和连通孔，在进行水力压裂时，内滑套移动使喷嘴和连通孔露出。高压流体通过喷嘴转化为高速射流液喷射套管和地层，进行喷射压裂作业，同时在喷嘴节流压差作用下，高压流体通过连通孔进入中心管和胶筒形成的空间中，使胶筒膨胀实现封隔装置和管套之间的环空。由此，隔离单元保证压裂液的流动方向，避免压裂液进入低应力层段或进入已压层段，改善了压裂增产效果。并且内滑套同时封堵喷嘴和连通孔，简化了结构，方便了操作。

在一个实施例中，封隔单元还包括设置在胶筒两端的上护套和下护套，上护套的上端环绕式设置在本体的下端外壁上并与本体固定连接，上护套的下端设置有周向的第一容纳槽，下护套的上端设置有周向的第二容纳槽，下护套的下端环绕式设置在下接头的外壁上。

在一个优选的实施例中，胶筒包括中间部分、从中间部分沿轴向向两端延伸的上端部分和下端部分，中间部分的直径大于上端部分和下端部分的直径，并且上端部分和下端部分分别设置在第一容纳槽中和第二容纳槽中。通过这种设置，上护套和下护套起到了压紧胶筒的上端部分和下端部分的作用，在胶筒封隔时，防止胶筒的上端部分和下端部分径向向外突出，从而避免了胶筒封隔过程中的失效，保证了胶筒封隔时的稳定性。

优选地，上端部分的轴向尺寸和下端部分的轴向尺寸相同，并与中间部分的轴向尺寸比为1:1～1:3。通过这种设置使得在膨胀过程中胶筒整体受力均衡，从而提高了胶筒封隔效果，增加了装置整体稳定性。

在一个实施例中，连通孔临近于胶筒的上端，并构造为多个且在中心管的周向均匀分布。通过这种设置，有利于高压流体从连通孔进入由胶筒和中心管形成的的空间，并使得整个胶筒周向受力均衡，提高胶筒膨胀封隔装置和套管之间的环空的封隔效果。

在一个实施例中，由胶筒的上端部分沿轴向向上延伸出第一连接件，胶筒在第一连接件处与上护套固定连接，由胶筒的下端部分沿轴向向下延伸出第二连接件，胶筒在第二连接件处与下护套固定连接。优选地，第一连接件和第二连接件为金属件，并与胶筒硫化在一起。通过上述设置有利于胶筒与上护套和下护套连接，在胶筒膨胀封隔过程中，在胶筒带动下，下护套相对于中心管向上移动。

在一个实施例中，在下接头的内壁上设置径向向内突出的用于定位内滑套的定位台。在内滑套下移过程中，定位台用于承接内滑套并为之轴向定位。并且此种设置结构简单，易于实现。

在一个实施例中，内滑套的长度大于喷嘴的上侧壁与连通孔的下侧壁之间的距离。通过这种设置，满足内滑套能同时封堵喷嘴和连通孔，简化了结构。

根据本发明的另一方面，提供一种管柱，其包括至少一个上述的装置。

在一个实施例中，管柱包括两个或两个以上的装置，并从上游到下游的方向上设置的装置的内滑套的内径依次减小。在连接管串时，靠近井筒底部的装置的内滑套的内径小，施工过程中逐级进行投球喷射压裂，实现一趟管柱压裂多段。