地面控制井下定向水力喷射工具的方法技术

本发明专利技术公开了一种地面控制井下定向水力喷射工具的方法，包括如下步骤：a、当井下定向喷射工具达到喷射井深位置后，通过地面控制启动井下定向喷射工具；b、井下定向喷射工具启动后，识别喷射孔沿井眼周向方位，当确定喷射孔在井下的初始周向方位后，与设置好的最终喷射方位进行对比分析，得到喷枪需要旋转的方向及角度；c、控制喷枪按照需要的方向和角度进行旋转，调整喷射孔沿井眼周向的方位至指定方位；d、当喷枪上喷射孔调整到位后，开始定向喷砂射孔，并进行压裂酸化施工。本发明专利技术能够进行喷射孔方位调节，可以有效防止井下遇阻和喷枪振动带来的影响，能够可靠地完成定向喷射的任务，避免了工具下井过程中转动带来的干扰。

Method for ground control of downhole hydraulic jet tools

The invention discloses a method for underground directional hydraulic jetting tool ground control, which comprises the following steps: A, when the downhole directional jet injection tool to achieve depth position, control the start downhole directional jet tool through the ground; B, downhole directional jet tool after the start of recognition to the spray hole range along the borehole week, when to determine the injection hole in the initial weeks underground to range, compared with set up the final injection direction, the direction of rotation and the need to get the gun angle; C, controlled in accordance with the direction and angle to rotate, adjust the spray hole range along the borehole circumferential to specify the range of D, when the gun; on the jet orifice adjustment in place, and start directional blasting perforation, fracturing. The invention can adjust the spray hole range, can effectively prevent the impact resistance and vibration caused by underground gun, can reliably complete the directional jet task, to avoid the interference of wells in the rotating tool.

【技术实现步骤摘要】
地面控制井下定向水力喷射工具的方法
本专利技术涉及一种地面控制井下定向水力喷射工具的方法，用于水平井储层改造，属于石油开采中所使用的完井改造领域。
技术介绍
国内部分油田的储层底部均有能量较为充足的水体存在。在水平井储层改造中，如何在有效压裂储层的同时不沟通底水，是工艺选择和压裂设计中的一个重要方面。如果采用在储层中部钻水平井眼，常规方式喷砂射孔，则为了避免沟通底水，必须严格限制缝高，影响了储层改造效果，且后期难以进行重复压裂，限制了储层剩余油采出。如果能够通过定向向上水力喷砂射孔的方法进行射孔，则能够有效引导裂缝向上延伸，改造非主应力方向上的储集体，避开底部水体，提高储层改造建产率。针对这种需求，目前国内外一些公司采用偏心结构增加喷射工具局部重量的方式，依靠工具周向受到重力不均匀而自我调节的方式试图实现定向喷射。例如，中国专利公开号CN104912534A公开的一种用于水平井压裂的自动定向水力喷射压裂工具，公开日为2015年09月16日，其上接头下端与所述工具外壳连接；工具外壳内部凸台的左侧设置有偏心内管体；偏心内管体与偏心旋转喷枪之间采用螺纹连接；凸台与偏心内管体中间设置止推轴承；工具外壳内部的凸台右侧设置有偏心旋转喷枪；偏心旋转喷枪与工具外壳之间设置径向轴承；偏心旋转喷枪上靠近右端部的位置设置有孔，喷嘴置于该孔内；下接头置于偏心旋转喷枪的右端部；下接头用于连接其他设施。通过使偏心配重的喷枪在外壳内自由转动，实现水力喷枪始终沿水平方向。但上述现有技术由于井下易遇卡，且喷射时振动大，导致喷射工具无法旋转到位或者针对一点进行喷射，因而影响到喷射效果，无法满足施工要求。并且目前国内外水力喷射工具的喷射孔均沿喷枪周向均匀布置，只能实现对喷射孔附近储层的均匀改造；即使只在喷枪一侧布置喷射孔，但由于不具备井下精确定向能力，也无法实现井下定向喷射的要求。因此，目前为止，国内外均没有一种有效的方式能够实现可靠地定向喷射。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种地面控制井下定向水力喷射工具的方法。本专利技术能够进行喷射孔方位调节，可以有效防止井下遇阻和喷枪振动带来的影响，能够可靠地完成定向喷射的任务，且还可以实现地面远程控制，极大地简化的操作流程，也避免了工具下井过程中转动带来的干扰。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种地面控制井下定向水力喷射工具的方法，其特征在于，包括如下步骤：a、当井下定向喷射工具达到喷射井深位置后，通过地面控制启动井下定向喷射工具；b、井下定向喷射工具启动后，识别喷射孔沿井眼周向方位，当确定喷射孔在井下的初始周向方位后，与设置好的最终喷射方位进行对比分析，得到喷枪需要旋转的方向及角度；c、控制喷枪按照需要的方向和角度进行旋转，调整喷射孔沿井眼周向的方位至指定方位；d、当喷枪上喷射孔调整到位后，开始定向喷砂射孔，并进行压裂酸化施工。所述步骤a中，地面控制方式包括发射电磁波、地面产生压力波或者向井下投RFID控制球等。所述井下定向水力喷射工具包括控制装置、驱动装置和喷枪，控制装置、驱动装置和喷枪依次连接；控制装置包括控制腔本体、信号接收器、控制电路板和井下电池组，信号接收器、控制电路板和井下电池组均设置在控制腔本体上，信号接收器与控制电路板连接，控制电路板与驱动装置电连接，控制电路板连接有重力加速度传感器，井下电池组分别与信号接收器、控制电路板和驱动装置连接；驱动装置包括驱动电机，驱动电机与控制腔本体密封固定连接；喷枪与驱动电机的电机转子固定连接。所述步骤b中，当井下定向喷射工具接收到地面发送的启动命令后，井下重力加速度传感器检测传感器自身所处的井眼周向方位，并把检测结果发送给控制电路板，控制电路板接收到测量结果后，与设置好的井下重力加速度传感器与喷射孔之间的夹角值、待喷射周向方位值进行对比计算，得到喷射孔需要调整的方向和角度，并得到井下重力加速度传感器最终需要处于的井眼周向方位。所述步骤b中，如果控制电路板计算得到的调整角度数值等于或低于允许偏差值，则驱动电机不需要动作；如果计算得到的调整角度数值高于允许偏差值，则控制驱动电机动作。所述步骤c中，控制电路板向驱动电机发送控制命令，驱动电机转子向指定方向旋转指定的角度。所述步骤c中，电机转子旋转完成后，井下重力加速度传感器再次检测传感器自身所处的井眼周向方位，如果重力加速度传感器实际所处井眼周向方位与之前控制电路板计算得到的井下重力加速度传感器最终需要处于的井眼周向方位一致，则表明电机转子旋转到位，控制结束；如果不一致，则表明电机转子旋转不到位，则控制电路板重新计算喷射孔需要调整的方向和角度，并继续控制电机转子旋转，直到旋转到位。所述控制腔本体外壁上设置有控制腔，信号接收器、控制电路板和井下电池组设置在控制腔内，控制腔上设置有与控制腔密封固定连接的控制腔外壳。所述驱动电机包括电机外壳、电机定子和电机转子，电机定子设置在电机外壳内，且与控制腔本体密封固定连接，电机转子上部位于电机定子内，下端穿出电机外壳与喷枪固定连接。所述电机转子上套设有转子卡套，转子卡套通过设置的轴承固定在电机外壳内，转子卡套与电机外壳之间设置有线圈。所述控制腔本体与电机定子固定连接处设置有密封端盖，密封端盖与电机定子密封固定连接。所述电机转子下部与电机外壳旋转密封配合。所述重力加速度传感器集成式设置在控制电路板上。所述重力加速度传感器设置在电机定子上。所述控制电路板和驱动电机通过电连接器连接。所述喷枪上设置有一排或多排喷射孔，且每排喷射孔沿喷枪轴向方位排列，为多排喷射孔时，均匀分布在喷枪上。所述喷射孔相对于重力加速度传感器在喷枪周向的方向设置为逆时针方向为正或为负。采用本专利技术的优点在于：1、本专利技术能够实现在沿井眼周向任何方位上自动精确定位，并沿井眼周向任一方位进行定向喷射，能够自动识别喷枪上喷射孔在井下所处井眼周向的方位；能够自动调整喷枪上喷射孔在井下所处井眼周向的方位；可地面远程控制动作，避免因为下井过程中因为管柱自身受力旋转导致井下喷射工具的误动作。2、本专利技术采用驱动电机带动喷枪旋转的方式进行喷射孔方位调节，因驱动电机具有扭矩大，旋转停止后不能移动的特点，可以有效防止井下遇阻和喷枪振动带来的影响，能够可靠地完成定向喷射的任务。而且通过驱动电机进行驱动，还可以实现地面远程控制，极大地简化的操作流程，也避免了工具下井过程中转动带来的干扰。3、本专利技术操作简单，使用方便，能够在井下针对储层特定方位进行定向喷射，解决了一些油气田由于底水而导致储层改造受限的问题。综上，采用井下定向水力喷射工具，能够实现喷枪上喷射孔的自动周向定位和自动调整喷射孔周向方位的目的，有效解决了如何准确、可靠的实现井下定向喷射的问题。针对一些存在底水或需要重复压裂的区块，能够极大地降低压漏水层的风险并有效提高重复改造时的储层改造体积。附图说明图1为井下定向水力喷射工具的井下工具管串示意图；图2为三种喷枪喷射孔分布展开示意图；图3为井下定向水力喷射工具结构示意图；图4为喷射孔与重力加速度传感器沿喷枪周向夹角展开示意图。图中标记为：1、控制腔外壳；2、信号接收器；3、控制电路板；4、电连接器；5、控制腔本体；6、井下电池组；7、密封圈；8、电机外壳；9、轴承；10、线圈；11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地面控制井下定向水力喷射工具的方法，其特征在于，包括如下步骤：a、当井下定向喷射工具达到喷射井深位置后，通过地面控制启动井下定向喷射工具；b、井下定向喷射工具启动后，识别喷射孔（17）沿井眼周向方位，当确定喷射孔（17）在井下的初始周向方位后，与设置好的最终喷射方位进行对比分析，得到喷枪（16）需要旋转的方向及角度；c、控制喷枪（16）按照需要的方向和角度进行旋转，调整喷射孔（17）沿井眼周向的方位至指定方位；d、当喷枪（16）上喷射孔（17）调整到位后，开始定向喷砂射孔，并进行压裂酸化施工。

【技术特征摘要】
1.一种地面控制井下定向水力喷射工具的方法，其特征在于，包括如下步骤：a、当井下定向喷射工具达到喷射井深位置后，通过地面控制启动井下定向喷射工具；b、井下定向喷射工具启动后，识别喷射孔（17）沿井眼周向方位，当确定喷射孔（17）在井下的初始周向方位后，与设置好的最终喷射方位进行对比分析，得到喷枪（16）需要旋转的方向及角度；c、控制喷枪（16）按照需要的方向和角度进行旋转，调整喷射孔（17）沿井眼周向的方位至指定方位；d、当喷枪（16）上喷射孔（17）调整到位后，开始定向喷砂射孔，并进行压裂酸化施工。2.根据权利要求1所述的地面控制井下定向水力喷射工具的方法，其特征在于：所述步骤a中，地面控制方式包括发射电磁波、地面产生压力波或者向井下投RFID控制球。3.根据权利要求2所述的地面控制井下定向水力喷射工具的方法，其特征在于：所述井下定向水力喷射工具包括控制装置、驱动装置和喷枪（16），控制装置、驱动装置和喷枪（16）依次连接；控制装置包括控制腔本体（5）、信号接收器（2）、控制电路板（3）和井下电池组（6），信号接收器（2）、控制电路板（3）和井下电池组（6）均设置在控制腔本体（5）上，信号接收器（2）与控制电路板（3）连接，控制电路板（3）与驱动装置电连接，控制电路板（3）连接有重力加速度传感器（11），井下电池组（6）分别与信号接收器（2）、控制电路板（3）和驱动装置连接；驱动装置包括驱动电机，驱动电机与控制腔本体（5）密封固定连接；喷枪（16）与驱动电机的电机转子（15）固定连接。4.根据权利要求3所述的地面控制井下定向水力喷射工具的方法，其特征在于：所述步骤b中，当井下定向喷射工具接收到地面发送的启动命令后，井下重力加速度传感器（11）检测传感器自身所处的井眼周向方位，并把检测结果发送给控制电路板（3），控制电路板（3）接收到测量结果后，与设置好的井下重力加速度传感器（11）与喷射孔（17）之间的夹角值、待喷射周向方位值进行对比计算，得到喷射孔（17）需要调整的方向和角度，并得到井下重力加...

【专利技术属性】
技术研发人员：石磊，钟兴久，邹先雄，曾凌翔，潘勇，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51