一种带有螺旋芯轴的旋流式水力喷射器制造技术

本发明专利技术涉及油田油井压裂技术领域，具体涉及一种带有螺旋芯轴的旋流式水力喷射器，它包括喷射器本体，以及可拆卸地连接于喷射器本体侧壁上的喷嘴，喷射器本体具有一中空腔，中空腔内设有一螺旋芯轴，螺旋芯轴与中空腔的内壁之间形成一供携砂液流动的环形间隙；螺旋芯轴的外表面设有呈阿基米德双螺旋线分布的螺旋流道；喷嘴的携砂液入口对准螺旋流道设置，喷嘴的携砂液出口连通至喷射器本体的外表面。该喷射器利用携砂液流经螺旋芯轴外表面的螺旋流道时产生的推力/冲力带动螺旋芯轴旋转，从而迫使携砂液在管内形成旋流状态，旋流进入喷射器各喷嘴产生高速射流，达到平衡上下游喷射器间砂浓度、流量、压力和高效射孔压裂的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油田油井压裂
，具体涉及一种带有螺旋芯轴的旋流式水力喷射器。
技术介绍
当今，部分油田致密油气藏通常采用分段压裂分簇射孔水力喷射压裂管柱进行储层改造、试油、完井一体化作业，其中水力喷射器是实施水力喷射压裂工艺的关键工具，其性能优劣决定着水力喷射压裂施工的成功与否。目前，由于分段双簇水力喷射压裂施工过程中，双簇水力喷射器上、下游喷射器之间出现了颗粒砂浓度、流量、压力严重不均匀现象，并导致上游喷射器射不开套管和地层或射孔时间长、下游喷射器提前射开套管和地层且发生冲蚀失效，从而严重制约了分段双簇水力喷射压裂施工进度和效率。
技术实现思路
为了克服现有双簇水力喷射器上、下游喷射器之间出现的颗粒砂浓度、流量、压力严重不均匀的问题，本专利技术的其一目的在于提出一种带有螺旋芯轴的旋流式水力喷射器，该喷射器利用携携砂液流经螺旋芯轴外表面的螺旋流道时产生的推力/冲力带动螺旋芯轴旋转，从而迫使携携砂液在管内形成旋流状态，旋流进入喷射器各喷嘴产生高速射流，达到平衡上下游喷射器间砂浓度、流量、压力和高效射孔压裂的目的。本专利技术的另一目的，提供一种带有螺旋芯轴的旋流式水力喷射器的使用方法。为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现。一种带有螺旋芯轴的旋流式水力喷射器，包括喷射器本体，以及可拆卸地连接于所述喷射器本体侧壁上的喷嘴，所述喷射器本体具有一中空腔，所述中空腔内设有一螺旋芯轴，所述螺旋芯轴与所述中空腔的内壁之间形成一供携砂液流动的环形间隙；所述螺旋芯轴的外表面设有呈阿基米德双螺旋线分布的螺旋流道；所述喷嘴的携砂液入口对准所述螺旋流道设置，所述喷嘴的携砂液出口连通至喷射器本体的外表面。优选的，所述螺旋流道为梯形槽、三角形槽或者半圆形槽。优选的，所述螺旋流道表面镀有镍基合金层。优选的，所述螺旋芯轴包括一中间螺旋部，由所述中间螺旋部上端面向外延伸而成的上定位部，由所述中间螺旋部的下端面向外延伸而成的下定位部。优选的，所述上定位部上由内向外依次套设有上轴承和上轴承座；所述上轴承座与所述上轴承之间，所述上轴承与所述上定位部之间均过盈配合；所述下定位部上由内向外依次套设有下轴承和下轴承座，所述下轴承座与所述下轴承之间，所述下轴承与所述下定位部之间均过盈配合。优选的，所述上轴承座和所述下轴承座均螺纹连接于所述喷射器本体内壁。优选的，所述上轴承和所述下轴承均采用圆锥滚子轴承。优选的，所述上轴承与所述中间螺旋部的上端面之间设有上密封组件，所述上密封组件包括由外向内依次套设于所述上定位部上的上密封盖板和上密封圈，所述上密封盖板上预设有上密封槽，所述上密封圈固定于所述上密封槽内。优选的，所述下轴承与所述中间螺旋部的下端面之间设有下密封组件，所述下密封组件包括由外向内依次套设于所述下定位部上的下密封盖板和下密封圈，所述下密封盖板上预设有下密封槽，所述下密封圈固定于所述下密封槽内。本专利技术的另一目的，提供一种带有螺旋芯轴的旋流式水力喷射器的使用方法，包括以下步骤，步骤1：首先油气水平井分段双簇水力喷射压裂施工前，根据施工设计中管柱结构组合要求连接好带有螺旋芯轴的旋流式水力喷射器的双簇水力喷射压裂管柱；步骤2：将上述双簇水力喷射压裂管柱下入到带有螺旋芯轴的旋流式水力喷射器的设计井深位置；步骤3：上述双簇水力喷射压裂管柱入井到位后，利用泵车进行清水循环洗井；步骤4：然后提高泵车排量，将携砂液沿双簇喷射压裂管柱泵入带有螺旋芯轴的旋流式水力喷射器处，携砂液经过上轴承座和下轴承座流入螺旋芯轴外表面的螺旋流道中，随着螺旋芯轴的旋转，使旋流携砂液进入喷嘴，由喷嘴向外产生的高速携砂射流液喷射到套管内壁，形成井筒与地层连通的射孔通道；步骤5：射开套管和地层后，继续提高泵车排量，开始进行水力压裂，按照设计压裂时间要求压裂后，再用顶替液将双簇喷射压裂管柱中压裂液全部替入地层，以完成储层压裂改造目的；步骤6：待分段双簇水力喷射压裂施工完成后，上提出双簇喷射压裂管柱，及时拆卸、检查带有螺旋芯轴的旋流式水力喷射器的各个零部件的使用情况。本专利技术的有益效果：本专利技术的水力喷射器采用携砂液流经螺旋芯轴外表面的双螺旋流道时产生的推力/冲力带动螺旋芯轴旋转，从而迫使携砂液在喷射器形成旋流状态，旋流进入喷射器各喷嘴产生高速射流，达到平衡上下游喷射器间砂浓度、流量、压力和高效射孔压裂的目的，保证常规双簇水力喷射器上、下游喷嘴间砂浓度、流量、压力均匀，有效解决了双簇水力喷射器冲失效不均匀性难题，延长了双簇水力喷射器的使用寿命，显著提高了常规双簇水力喷射器射孔压裂效果，降低了因单个喷射器冲蚀损坏而增加重复起下钻的工作量和劳动强度，提高一趟钻施工成功率，实用性强，效果明显附图说明图1为本专利技术其中一实施例的带有螺旋芯轴的旋流式水力喷射器的结构示意图；图2为图1中沿A-A方向的端面剖视图；图3为图1中沿B-B方向的端面剖视图；图中：1-喷射器本体；2-上轴承座；3-上轴承；4-上密封盖板；5-上密封圈；6-螺旋芯轴；7-喷嘴；8-下密封盖板；9-下密封圈；10-下轴承；11-下轴承座；12-中空腔；13-环形间隙；14-螺旋流道；15-中间螺旋部；16-上定位部；17-下定位部。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明：实施例1如图1和2所示，本专利技术实施例提供的一种带有螺旋芯轴的旋流式水力喷射器，包括喷射器本体1，以及可拆卸地连接于所述喷射器本体1侧壁上的喷嘴7，所述喷射器本体1具有一中空腔12，所述中空腔12内设有一螺旋芯轴6，所述螺旋芯轴6与所述中空腔12的内壁之间形成一供携砂液流动的环形间隙13；所述螺旋芯轴6的外表面设有呈阿基米德双螺旋线分布的螺旋流道14；所述喷嘴7的携砂液入口对准所述螺旋流道14设置，所述喷嘴7的携砂液出口连通至喷射器本体1的外表面。本专利技术水力喷射器的工作原理是：携砂液通过流入螺旋芯轴6外表面螺旋流道14时，由于阿基米德双螺旋线分布的螺旋流道14使携砂液产生一定的动态推力或冲力，并带动螺旋芯轴6旋转，从而迫使携砂液在喷射器内形成旋流状态，沿螺旋芯轴6外表面的螺旋流道14流到每个喷嘴7中，实现上下游喷射器间砂浓度、流量、压力均匀和高效射孔压裂。实施例2在实施例1的基础上，如图1所示，所述螺旋芯轴6为实心轴，采用35CrMo制成，并经热处理HBW197～235。所述螺旋芯轴6长度1100mm，外径40mm，所述喷射器本体1长度是1300mm，外径100mm，内径60mm，故喷射器本体1与螺旋芯轴6的之间形成的环形间隙13的宽度为20mm，采用如此小的一个宽度，使携砂液沿螺旋芯轴6外表面的螺旋流道14流到每个喷嘴7中，保证常规双簇水力喷射器上、下游喷嘴7间砂浓度、流量、压力均匀。所述喷射器本体1上部和下部位均设有螺纹丝扣，扣型为2-7/8\EUE，每英寸8牙，锥度1:16。实施例3在实施例1的基础上，如图3所示，所述螺旋流道14为梯形槽、三角形槽或者半圆形槽，优选梯形槽，方便加工。所述螺旋流道14表面镀有镍基合金层，以防止流体由于旋向的改变而引起螺旋流道14局部冲蚀。所述双螺旋线沿顺时针方向，螺旋角45°，双螺旋螺距120mm，双螺旋线间距30mm，螺旋梯形槽长120mm，槽深5mm，槽底部宽度10mm，梯形角60°，采用这个尺寸的螺旋流道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有螺旋芯轴的旋流式水力喷射器，包括喷射器本体(1)，以及可拆卸地连接于所述喷射器本体(1)侧壁上的喷嘴(7)，其特征在于：所述喷射器本体(1)具有一中空腔(12)，所述中空腔(12)内设有一螺旋芯轴(6)，所述螺旋芯轴(6)与所述中空腔(12)的内壁之间形成一供携砂液流动的环形间隙(13)；所述螺旋芯轴(6)的外表面设有呈阿基米德双螺旋线分布的螺旋流道(14)；所述喷嘴(7)的携砂液入口对准所述螺旋流道(14)设置，所述喷嘴(7)的携砂液出口连通至喷射器本体(1)的外表面。

【技术特征摘要】
1.一种带有螺旋芯轴的旋流式水力喷射器，包括喷射器本体(1)，以及可拆卸地连接于所述喷射器本体(1)侧壁上的喷嘴(7)，其特征在于：所述喷射器本体(1)具有一中空腔(12)，所述中空腔(12)内设有一螺旋芯轴(6)，所述螺旋芯轴(6)与所述中空腔(12)的内壁之间形成一供携砂液流动的环形间隙(13)；所述螺旋芯轴(6)的外表面设有呈阿基米德双螺旋线分布的螺旋流道(14)；所述喷嘴(7)的携砂液入口对准所述螺旋流道(14)设置，所述喷嘴(7)的携砂液出口连通至喷射器本体(1)的外表面。2.根据权利要求1所述的带有螺旋芯轴的旋流式水力喷射器，其特征在于：所述螺旋流道(14)为梯形槽、三角形槽或者半圆形槽。3.根据权利要求1所述的带有螺旋芯轴的旋流式水力喷射器，其特征在于：所述螺旋流道(14)表面镀有镍基合金层。4.根据权利要求1所述的带有螺旋芯轴的旋流式水力喷射器，其特征在于：所述螺旋芯轴(6)包括一中间螺旋部(15)，由所述中间螺旋部(15)上端面向外延伸而成的上定位部(16)，由所述中间螺旋部(15)的下端面向外延伸而成的下定位部(17)。5.根据权利要求4所述的带有螺旋芯轴的旋流式水力喷射器，其特征在于：所述上定位部(16)上由内向外依次套设有上轴承(3)和上轴承座(2)；所述上轴承座(2)与所述上轴承(3)之间，所述上轴承(3)与所述上定位部(16)之间均过盈配合；所述下定位部(17)上由内向外依次套设有下轴承(10)和下轴承座(11)，所述下轴承座(11)与所述下轴承(10)之间，所述下轴承(10)与所述下定位部(17)之间均过盈配合。6.根据权利要求5所述的带有螺旋芯轴的旋流式水力喷射器，其特征在于：所述上轴承座(2)和所述下轴承座(11)均螺纹连接于所述喷射器本体(1)内壁。7.根据权利要求5所述的带有螺旋芯轴的旋流式水力喷射器，其特征在于：所述上轴承(3)和所述下轴承(10)均采...

【专利技术属性】
技术研发人员：仝少凯，王祖文，白明伟，杨小平，岳艳芳，樊炜，温亚魁，任荣利，张冕，徐迎新，袁军，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61