可调角度式水力喷砂射孔压裂喷枪制造技术

一种可调角度式水力喷砂射孔压裂喷枪，在承重件中部管壁上同一圆周方向加工有均匀分布的4～16个射孔流道，轴向同一条直线上加工有1～4个射孔流道，承重件内设置有喷枪动件，喷枪动件的中部管壁上同一圆周方向加工有圆心角为180°的2个安装孔，轴向同一条直线上加工有1～4个安装孔，轴向同一条直线上相邻两安装孔的孔心距与轴向同一条直线上相邻两射孔流道的孔心距相等，安装孔内设置有喷嘴支座，喷嘴支座上设置有喷嘴，承重件的一端设置有喷枪上端接头、另一端设置有喷枪下端接头，喷枪下端接头与喷枪动件之间设置有弹簧，喷枪上端接头和喷枪下端接头与承重件之间设置有密封圈，在承重件的外部设置有防冲蚀盖板。

【技术实现步骤摘要】
可调角度式水力喷砂射孔压裂喷枪
本专利技术属于从井中开采油、气、水、可溶解或可熔化物质或者矿物质的设备，具体涉及到直接用流体作用的射孔器的零部件。
技术介绍
水力压裂技术作为页岩气开采的主要手段之一越来越被各油田开发者所重视，其中分段式压裂、一体式大排量体积压裂等水平井压裂新技术，已经在美国等国家广泛应用并取得了明显效果，而新型压裂工具的研制成为安全、高效完井及储层改造的关键。由于油气储层多呈现近似水平分布或略带倾角，压裂设计过程中有时为了避开水层或防止砂堵，需要进行水平压裂，尽可能使压裂岩石主缝隙沿储层伸展方向延伸，这就需要在水力射孔过程尽量保证喷嘴沿水平方向喷射，但是常用水力射孔喷枪多采用喷嘴周向布局(相位角60°或120°等角度)，很难保证水平方向喷射，耗液量大，工作效率低。此外喷枪喷嘴的工作可靠性(几何形状，耐压性，耐冲蚀性等)往往决定喷枪的使用寿命，具有优良节流性(保证喷射速度)、耐冲蚀性喷嘴可以增加单次下井压裂段数，从而节约施工成本。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有水力射孔喷枪的缺点，提供一种设计合理、操作简单、使用寿命长的可调角度式水力喷砂射孔压裂喷枪。解决上述技术问题所采用的技术方案是：承重件为管状体，在承重件中部管壁上同一圆周方向加工有均匀分布的4～16个射孔流道a，轴向同一条直线上加工有1～4个射孔流道a，承重件内设置有喷枪动件，喷枪动件一端内设置有球座，喷枪动件的中部管壁上同一圆周方向加工有圆心角为180°的2个安装孔b，轴向同一条直线上加工有1～4个安装孔b，轴向同一条直线上相邻两安装孔b的孔心距与轴向同一条直线上相邻两射孔流道a的孔心距相等，安装孔b内设置有喷嘴支座，喷嘴支座上设置有喷嘴，承重件的一端设置有喷枪上端接头、另一端设置有喷枪下端接头，喷枪下端接头与喷枪动件之间设置有弹簧，喷枪上端接头和喷枪下端接头与承重件之间设置有密封圈，在承重件的外部设置有防冲蚀盖板，防冲蚀盖板上加工有与射孔流道a对应的射液孔c。本专利技术的喷枪动件为管状体，喷枪动件的一端外壁沿圆周方向加工有外动齿，外动齿为偏梯形齿，齿数为4～16个，另一端内壁沿圆周方向加工有内动齿，内动齿为偏梯形齿，齿数为4～16个。本专利技术的喷枪上端接头的一末端加工有与喷枪动件的外动齿相啮合的外静齿，外静齿为偏梯形齿，齿数与喷枪动件的外动齿齿数相等。本专利技术的喷枪下端接头的一末端加工有与喷枪动件的内动齿相啮合的内静齿，内静齿为偏梯形齿，齿数与喷枪动件的内动齿齿数相等。本专利技术承重件中部管壁上同一圆周方向均匀分布有8个射孔流道a，轴向同一直线上分布有2个射孔流道a；所述的喷枪动件的中部管壁上同一圆周方向加工有圆心角为180°的2个安装孔b，轴向同一直线上加工有2个安装孔b，共4个安装孔b。本专利技术的喷枪动件上内动齿和外动齿的齿数均为8个。本专利技术的喷嘴外壁加工有台阶，台阶径向宽度为2mm，喷嘴壁厚为4mm，喷嘴一端部中心加工有圆柱形孔，圆柱形孔底部加工有圆台形孔，圆柱形孔与圆台形孔连为一体，圆柱形孔的轴线与圆台形孔的轴线重合，圆台形孔的底部直径大于圆柱形孔直径，圆台形孔的锥角为10°。本专利技术调节角度时采用动齿与静齿啮合旋转的机械转向，具有加工简单、坚固可靠、易操作、易清洗更换的优点，在喷枪动件同一圆周方向上设置有2个喷嘴且2个喷嘴的圆心角为180°，保证定向射孔从而提高了工作效率。本专利技术结构简单、操作方便、使用寿命长，可在水平井开采中广泛推广使用。附图说明图1是本专利技术实施例1的结构示意图。图2是图1的A-A剖视图。图3是内动齿和内静齿以及外动齿和外静齿的联动示意图。图4是图1中喷嘴6的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步详细说明，但本专利技术不限于下述的这些实施方式。在图1、2、3、4中，本实施例的可调角度式水力喷砂射孔压裂喷枪由上端接头1、密封圈2、承重件3、球座4、喷嘴支座5、喷嘴6、防冲蚀盖板7、喷枪动件8、弹簧9、喷枪下端接头10连接构成。承重件3的结构为管状体，在承重件3中部管壁上同一圆周方向加工有均匀分布的8个射孔流道a、轴向同一条直线上加工有2个射孔流道a，在承重件3的内部安装有喷枪动件8，喷枪动件8的结构为管状体，在喷枪动件8的右侧内壁上沿圆周方向加工有内动齿，内动齿为偏梯形齿，齿数为8个，喷枪动件8的上端口内壁加工有球座4、外壁沿圆周方向加工有外动齿，外动齿为偏梯形齿，齿数为8个。喷枪动件8的中部管壁上同一圆周方向加工有圆心角为180°的2个安装孔b，轴向同一直线上加工有2个安装孔b，共4个安装孔b，轴向同一直线上2个安装孔b的孔心距与承重件3轴向同一直线上的2个射孔流道a的孔心距相等，保证定向射孔，安装孔b内安装有喷嘴支座5，喷嘴支座5上安装有喷嘴6，喷嘴6的材料为钨钢，喷嘴6的几何形状为管状体，喷嘴6壁厚为4mm，在喷嘴6一端外壁加工有环形台阶，环形台阶径向宽度为2mm，防止喷嘴6受内压脱落，喷嘴6一端部中心加工有圆柱形孔，圆柱形孔底部加工有圆台形孔，圆柱形孔与圆台形孔相联通，圆柱形孔的轴线与圆台形孔的轴线重合，圆台形孔的底部直径大于圆柱形孔直径，圆台形孔的锥角为10°，保证喷嘴6有足够的冲蚀余量，同时使喷嘴内流道平滑。在承重件3上端用螺纹紧固连接件固定连接有喷枪上端接头1，喷枪上端接头1的下端位于承重件3内且与承重件3之间安装有密封圈2，喷枪上端接头1的下末端加工有外静齿，外静齿为偏梯形齿，齿数为8个，喷枪上端接头1的外静齿与喷枪动件8外动齿啮合。在承重件3下端用螺纹紧固连接件固定连接有喷枪下端接头10，喷枪下端接头10的上端位于承重件3内且与承重件3之间安装有密封圈2，喷枪下端接头10的上末端加工有内静齿，内静齿为偏梯形齿，齿数为8个，喷枪下端接头10的内静齿与喷枪动件8内动齿啮合，喷枪下端接头10与喷枪动件8之间设置有弹簧9，在承重件3外壁上焊接有2个半圆形结构防冲蚀盖板7，防冲蚀盖板7为钨钢板，防冲蚀盖板7上加工有与射孔流道a对应的射液孔c，增加了耐冲蚀性，进而提高喷枪动件8的使用寿命。初始状态，喷枪上端接头1的外静齿与喷枪动件8外动齿啮合，喷枪动件8内动齿与喷枪下端接头10的内静齿脱开，投球坐封于喷枪球座4阻塞喷枪内流道，油管内泵入液体产生轴向液压推力，使喷枪上端接头1的外静齿与喷枪动件8外动齿脱开，弹簧9被压缩，喷枪动件8内动齿与喷枪下端接头10的内静齿啮合同时喷枪动件8沿着偏梯形齿螺旋线周向旋转，此时喷嘴6周向旋转22.5°；然后油管卸压，受弹簧弹力作用，喷枪动件8内动齿与喷枪下端接头10的内静齿逐渐脱开，同时枪上端接头1的外静齿与喷枪动件8外动齿啮合，喷枪动件8再次绕周向旋转22.5°，喷枪动件8一次往复运动共调节喷嘴周向45°角，此时同一母线上的喷嘴6对准周向另一组射孔流道，达到改变喷嘴喷射角度的目的。实施例2本实施例中，在承重件3中部管壁上同一圆周方向加工有均匀分布的4个射孔流道a，轴向同一条直线上加工有1个射孔流道a，承重件3的内部安装有喷枪动件8，在喷枪动件8的下端内壁上沿圆周方向加工有内动齿，内动齿为偏梯形齿，齿数为4个，喷枪动件8的上端端口内壁加工有球座4、外壁沿圆周方向加工有外动齿，外动齿为偏梯形齿，齿数为4个，喷枪动件8的中部管壁上同一圆周方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可调角度式水力喷砂射孔压裂喷枪，其特征在于：承重件(3)为管状体，在承重件(3)中部管壁上同一圆周方向加工有均匀分布的4～16个射孔流道(a)，轴向同一条直线上加工有1～4个射孔流道(a)，承重件(3)内设置有喷枪动件(8)，喷枪动件(8)一端内设置有球座(4)，喷枪动件(8)的中部管壁上同一圆周方向加工有圆心角为180°的2个安装孔(b)，轴向同一条直线上加工有1～4个安装孔(b)，轴向同一条直线上相邻两安装孔(b)的孔心距与轴向同一条直线上相邻两射孔流道(a)的孔心距相等，安装孔(b)内设置有喷嘴支座(5)，喷嘴支座(5)上设置有喷嘴(6)，承重件(3)的一端设置有喷枪上端接头(1)、另一端设置有喷枪下端接头(10)，喷枪下端接头(10)与喷枪动件(8)之间设置有弹簧(9)，喷枪上端接头(1)和喷枪下端接头(10)与承重件(3)之间设置有密封圈(2)，在承重件(3)的外部设置有防冲蚀盖板(7)，防冲蚀盖板(7)上加工有与射孔流道(a)对应的射液孔(c)。

【技术特征摘要】
1.一种可调角度式水力喷砂射孔压裂喷枪，其特征在于：承重件(3)为管状体，在承重件(3)中部管壁上同一圆周方向加工有均匀分布的4～16个射孔流道(a)，轴向同一条直线上加工有1～4个射孔流道(a)，承重件(3)内设置有喷枪动件(8)，喷枪动件(8)为管状体，喷枪动件(8)的一端外壁沿圆周方向加工有外动齿，另一端内壁沿圆周方向加工有内动齿，喷枪动件(8)一端内设置有球座(4)，喷枪动件(8)的中部管壁上同一圆周方向加工有圆心角为180°的2个安装孔(b)，轴向同一条直线上加工有1～4个安装孔(b)，轴向同一条直线上相邻两安装孔(b)的孔心距与轴向同一条直线上相邻两射孔流道(a)的孔心距相等，安装孔(b)内设置有喷嘴支座(5)，喷嘴支座(5)上设置有喷嘴(6)，承重件(3)的一端设置有喷枪上端接头(1)、另一端设置有喷枪下端接头(10)，喷枪上端接头(1)的一末端加工有与喷枪动件(8)的外动齿相啮合的外静齿，外静齿的齿数与喷枪动件(8)的外动齿齿数相等，喷枪下端接头(10)的一末端加工有与喷枪动件(8)的内动齿相啮合的内静齿，内静齿的齿数与喷枪动件(8)的内动齿齿数相等，喷枪下端接头(10)与喷枪动件(8)之间设置有弹簧(9)，喷枪上端接头(1)和喷枪下端接头(10)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，程嘉瑞，崔璐，李臻，窦益华，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61