一种用于生成井眼裂缝的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于生成井眼裂缝的装置和方法。该装置包括母管、子管和设置在子管的另一端的用于切削岩土的钻进组件，在母管的侧壁上设置安装孔，子管的过流面积小于母管的过流面积，在初始状态下，子管的一端设置在母管的内腔中，子管的另一端插入到安装孔中，在向母管中泵送液体过程中，子管通过安装孔进入储藏地层中。并且液体由钻进组件上的第一过流孔向外喷射以射穿岩层，同时钻进组件旋转以切削岩层。在石油完井过程中，装置能够对不同油藏选择水力参数进行定向射孔，可有效地控制裂缝位置和发展方向，从而提高油气产量。采用该方法生产井眼裂缝，施工成本低，施工周期短。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于油气田开发
，具体涉及为一种用于生成井眼裂缝的装置和方法。
技术介绍
在石油开采中，生成井眼裂缝是一项重要工艺。但是在现有技术中，为了生成井眼裂缝，常采用水力喷砂射孔技术。在实际应用过程中，先利用水力喷射射孔，在储藏地层中形成孔洞。为了增加储藏地层中泄油、泄气面积，射孔完成后进行压裂作用。若需在储藏地层中形成更宽、更长的裂缝，就需更大规模压裂作业。但是大规模压裂作用就要耗费更多水资源，施工操作耗时长，施工成本高。同时由于储藏地层应力的不均匀性，裂缝产生位置也可能不在射孔位置。并且只要储藏地层起裂，裂缝数量就很难增加，即使增加泵注规模，液体仍沿原来形成的裂缝往深处延展。因此，通过水力喷砂射孔技术不能保证裂缝位置和发展方向，对储藏地层的改造可能得不到预期效果。由此，需要提供一种生成井眼裂缝的装置和方法，能有效地控制井眼裂缝的位置和发展方向，保证对储藏地层的改造达到预期效果。
技术实现思路
针对上述的问题，本专利技术提出了一种用于生成井眼裂缝的装置和方法。本发明的装置能够对不同油藏选择水力参数进行定向射孔，可有效地控制储藏地层的井眼裂缝的位置和发展方向，使对储藏地层的改造达到预期效果。并且利用该装置生产井眼裂缝的方法操作简单，使得施工成本低，施工周期短。根据本专利技术的一方面，提出了一种用于生成井眼裂缝的装置，其特征在于，包括：母管，在母管的侧壁上设置有贯穿的安装孔，子管，其过流面积小于母管的过流面积，在初始状态下，子管的一端设置在母管的内腔中，子管的另一端插入到安装孔中，在向母管中泵送液体的过程中，子管通过安装孔进入储藏地层中，设置在子管的另一端的用于切削储藏地层的岩土的钻进组件。在石油完井过程中，将此装置安装在管柱上，然后被下方到预定储藏地层后，从地面向母管中泵送液体，由于子管的一端处于母管的内腔中，则液体由子管的一端进入并由子管的另一端喷出破碎岩石，以形成孔洞。同时，由于子管的过流面积小于母管的过流面积，形成节流压差，从而节流压力推动子管通过母管的安装孔在孔洞中延伸。并且，由于在子管的另一端设置了钻进组件，在母管伸入储藏地层的过程中，钻进组件可切削岩土，有助于子管更顺利、更快捷的在储藏地层中插入。最终，子管钻进储藏岩层中，并在储藏岩层中形成井眼裂缝。由此，使用此装置生成用于储藏开采流道的井眼裂缝时，通过安装孔的位置，子管的长度等便能有效地控制井眼裂缝的位置和发展方向，达到储藏地层改造的预期效果。在操作过程中，耗费液体少，操作成本低，对储藏地层的改造可控性高。在一个实施例中，钻进组件包括设置在子管的内腔中能由液体驱动而旋转的芯轴，以及与芯轴固定连接并延伸出子管的另一端面的钻头，钻头上设置有能连通子管的内腔的第一过流孔。通过这种设置，在子管伸入储藏地层过程中，钻头在芯轴带动下旋转，用来切削岩土。同时，液体由第一过流孔喷出破碎岩土，在储藏地层中形成孔洞，用于子管顺利地插入到岩层中。并且此结构简单，便于实现。在一个实施例中，芯轴包括具有螺旋状肋板的螺杆，设置在螺杆的外端的用于安装钻头的安装部，以及设置在安装部和螺杆之间的连接部。通过这种设置使得螺杆能在液流作用下旋转，并带动安装部旋转，从而驱动钻头。并且此结构简单，安装方便。在一个实施例中，在安装部上设置有与第一过流孔连通的第二过流孔，在连接部上设置有用于连通第二过流孔和子管的内腔的过流槽。通过上述设置，连通了第一过流孔和子管的内腔，使来自子管的液体能从第一过流孔喷射以射穿岩土。在一个实施例中，钻头包括构造为其直径由内端向外端方向逐渐减小的锥状体，第一过流孔的外端的出口设置在锥状体的侧壁上。通过这种设置，锥状体带着子管在储藏地层中更有效地钻进，同时，由第一过流孔向储藏地层喷射液体。此结构简单合理。在一个实施例中，在锥状体的周向外侧设置由锥状体的底面沿内端到外端方向延伸的钻齿，钻齿位于出口的上游。通过这种设置，锥状体在钻进过程中，钻齿旋转式切削其周边岩层，扩大了孔洞形成直径，有利于子管更顺利插入储藏地层。同时钻齿的设置并不影响液体由第一过流孔向储藏地层喷射。在一个实施例中，在钻头上设置多个第一过流孔，多个第一过流孔的出口在锥状体的侧壁上均匀分布，多个第一过流孔的出口的总过流面积小于第二过流孔的过流面积。通过这种设置，可分散式喷射岩层，增大了形成的孔洞面积。同时，提高了通过第一过流孔的出口的液体流速，有助于更快捷更好地形成孔洞。在一个实施例中，安装孔在母管上向下倾斜，并且安装孔的轴线与母管的轴线所形成的锐角为20～70°。优选地，锐角为45°。通过这种设置，使子管更容易地安装到母管上，并且在节流压力作用下，子管更容易从安装孔延伸到储藏地层中。在一个实施例中，装置还包括设置在安装孔的内壁与子管的外壁之间的密封组件，密封组件包括固定设置在安装孔的外端的支撑环、固定设置在安装孔的内端的限位环，以及活动式设置在限位环和支撑环之间的弹性密封件，其中，限位环上设置有传压孔，以使得液体能通过传压孔而作用于弹性密封件。通过上述设置，当母管的内腔中以一定排量通过液体时，液体通过传压孔作用在弹性密封件上，使其沿安装孔的径向膨胀，从而实现子管和安装孔之间的密封。母管内液体压力越大，弹性密封件受挤压越厉害，子管和安装孔之间的密封性能越高。并且此结构简单，便于实现。在一个实施例中，在母管的周向上设置多个安装孔，各安装孔均设置有与其对应的子管、钻进组件和密封组件。通过此种设置，在一趟完井管柱上可形成多个井眼裂缝，从而增加了储藏的开采效果。同时提高了生产效率，节约了生产成本。根据本专利技术的另一方面，提供一种用于生成井眼裂缝的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将根据上述的装置放入储藏地层预定位置；步骤二：向母管内泵送液体，当在母管中的液体以第一定排量流动时，液体由子管的另一端喷出以射穿岩层，并且在节流压力作用下，子管向储藏地层内伸入，同时，钻进组件切削储藏地层的岩土；步骤三：在子管完全出插入到储藏地层中形成井眼裂缝后，地面停泵；由此，采用此方法形成井眼裂缝，操作简单，施工方便。并且采用此方法形成的井眼裂缝的位置和长度可控。本申请中，用语“内端”指靠近母管的内腔的一端，用语“外端”指远离母管的内腔的一端。用语“上”“下”以装置的实际工作方向为参照。与现有技术相比，本专利技术包括以下优点。通过此装置生成井眼裂缝时，能有效地控制裂缝位置和发展方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生成井眼裂缝的装置，其特征在于，包括：母管，在所述母管的侧壁上设置有贯穿的安装孔，子管，其过流面积小于所述母管的过流面积，在初始状态下，所述子管的一端设置在所述母管的内腔中，所述子管的另一端插入到所述安装孔中，在向所述母管中泵送液体的过程中，所述子管通过所述安装孔进入储藏地层中，设置在所述子管的另一端的用于切削储藏地层的岩土的钻进组件。

【技术特征摘要】
1.一种用于生成井眼裂缝的装置，其特征在于，包括：
母管，在所述母管的侧壁上设置有贯穿的安装孔，
子管，其过流面积小于所述母管的过流面积，在初始状态下，所述子管的一
端设置在所述母管的内腔中，所述子管的另一端插入到所述安装孔中，在向所述
母管中泵送液体的过程中，所述子管通过所述安装孔进入储藏地层中，
设置在所述子管的另一端的用于切削储藏地层的岩土的钻进组件。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述钻进组件包括设置在子
管的内腔中能由液体驱动而旋转的芯轴，以及与所述芯轴固定连接并延伸出所述
子管的另一端面的钻头，所述钻头上设置有能连通所述子管的内腔的第一过流
孔。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述芯轴包括具有螺旋状肋
板的螺杆、设置在所述螺杆的外端的用于安装所述钻头的安装部，以及设置在所
述安装部和所述螺杆之间的连接部。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，在所述安装部上设置有与所
述第一过流孔连通的第二过流孔，在所述连接部上设置有用于连通所述第二过流
孔和所述子管的内腔的过流槽。
5.根据权利要求2到4中任一项所述的装置，其特征在于，所述钻头包括
构造为其直径由内端向外端方向逐渐减小的锥状体，所述第一过流孔的外端的出
口设置在所述锥状体的侧壁上。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在所述锥状体的周向外侧设
置由所述锥状体的底面沿内端到外端方向延伸的钻齿，所述钻齿位于所述出口的
上游。
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【专利技术属性】
技术研发人员：曾义金，王敏生，戴文潮，曲海，光新军，赵晨熙，孔博，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11