一种水平井体积压裂用螺旋式双层分流油管 |
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| 申请号 | CN201610760777.7 | 申请日 | 2016-08-30 | 公开(公告)号 | CN106194142A | 公开(公告)日 | 2016-12-07 |
| 申请人 | 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; | 发明人 | 仝少凯; 王祖文; 岳艳芳; 白明伟; 温亚魁; 张冕; 杨红斌; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种 水 平井体积压裂用螺旋式双层分流油管，一种水平井体积压裂用螺旋式双层分流油管，包括外管和内管，所述内管套接于外管内，所述内管与外管之间形成一个空腔，内管两端分别通过上接箍和下接箍与外管连接；所述内管的外表面设有双螺旋线流道。本发明通过采用双层管+内管外螺旋结构来改善水平井体积压裂多级双簇射孔压裂管柱中上 喷枪 处的砂浓度、流量和压 力 ，降低下喷枪处过多砂子聚集的概率和流量，有效地解决了目前水平井水平段砂子沉积、砂液分离问题和多级双簇射孔压裂管柱中上、下游喷枪射孔的不均匀性，提高了水平井多级拖动双簇喷射压裂施工成功率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种水平井体积压裂用螺旋式双层分流油管，其特征在于：包括外管（2）和内管（3），所述内管（3）套接于外管（2）内，所述内管（3）与外管（2）之间形成一个空腔，内管（3）两端分别通过上接箍（1）和下接箍（4）与外管（2）连接；所述内管（3）的外表面设有双螺旋线流道。 |
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| 说明书全文 | 一种水平井体积压裂用螺旋式双层分流油管技术领域[0001] 本发明涉及一种水平井体积压裂用螺旋式双层分流油管，主要适用于水平井体积压裂多级双簇喷射压裂施工管柱中。 背景技术[0002] 水平井体积压裂技术是目前长庆油田增储上产的主流改造模式，由于高泵压、大排量、大液量、大砂量流体流动下，携砂液在水平段容易出现砂子沉积、砂液分离现象，加之砂液运动的惯性作用，大液量会将砂子沿着水平段管柱尽可能带入下喷枪，从而降低了上喷枪喷嘴处的砂浓度、流量和压力，造成了上喷枪喷砂射孔失败或下喷枪提前冲蚀失效，不利于多级双簇射孔，严重影响了体积压裂施工效果。为此，设计了一种水平井体积压裂用螺旋式双层分流油管。 发明内容[0003] 本发明通过采用“双层管+内管外螺旋结构”来改善水平井体积压裂多级双簇射孔压裂管柱中上喷枪处的砂浓度、流量和压力，尽可能使进入上喷枪处的砂子、流量停留的时间过长一些，保证大多数携砂液进入上喷枪，降低下喷枪处过多砂子聚集的概率和液流量，从而使水平井体积压裂多级双簇射孔压裂上、下游喷枪喷砂射孔效果均衡，解决目前水平井水平段砂子沉积、砂液分离问题和多级双簇射孔压裂管柱中上、下游喷枪射孔的不均匀性。本发明提供的一种水平井体积压裂用螺旋式双层分流油管，使大液量、高流速携砂液以旋流和分流的状态进入上喷枪内腔，提高水平井多级双簇射孔压裂施工效率和安全性。 [0004] 本发明采用的技术方案为：一种水平井体积压裂用螺旋式双层分流油管，包括外管和内管，所述内管套接于外管内，所述内管与外管之间形成一个空腔，内管两端分别通过上接箍和下接箍与外管连接；所述内管的外表面设有双螺旋线流道。 [0005] 所述内管的外表面设有的双螺旋线流道形状为螺旋梯形槽。 [0006] 所述螺旋梯形槽槽深4.5mm，槽底部宽度12mm，梯形角60°。 [0008] 所述内管设有双螺旋线流道的外表面通过渗氮工艺处理，其渗氮层厚度0.6mm。 [0009] 所述外管钢材采用P110材料，其硬度为650~835HB。 [0010] 所述的上接箍和下接箍结构相同，其扣型为3-1/2" UP TBG。 [0011] 所述外管外径88.9mm，内径76mm，内管外径59mm，内径38mm。 [0012] 本发明的有益效果为：本发明提供的了一种水平井体积压裂用螺旋式双层分流油管，通过采用“双层管+内管外螺旋结构”来改善水平井体积压裂多级双簇射孔压裂管柱中上喷枪处的砂浓度、流量和压力，尽可能使进入上喷枪处的砂子、液流量停留的时间过长一些，保证大多数携砂液进入上喷枪，降低下喷枪处过多砂子聚集的概率和液流量，实现了水平井体积压裂多级双簇射孔压裂上、下游喷枪喷砂射孔效果均衡，达到了水平段井底砂液重新混配和多级双簇射孔压裂上、下游喷枪同时射孔的目的，实用性强，效果显著。 附图说明[0014] 图1为一种水平井体积压裂用螺旋式双层分流油管示意图。 [0015] 图2为A-A结构示意图。 [0016] 图中：1-上接箍；2-外管；3-内管；4-下接箍。 具体实施方式[0017] 实施例1：本发明通过采用“双层管+内管外螺旋结构”来改善水平井体积压裂多级双簇射孔压裂管柱中上喷枪处的砂浓度、流量和压力，尽可能使进入上喷枪处的砂子、流量停留的时间过长一些，保证大多数携砂液进入上喷枪，降低下喷枪处过多砂子聚集的概率和液流量，从而使水平井体积压裂多级双簇射孔压裂上、下游喷枪喷砂射孔效果均衡，解决目前水平井水平段砂子沉积、砂液分离问题和多级双簇射孔压裂管柱中上、下游喷枪射孔的不均匀性。本发明提供的如图1和2所示的一种水平井体积压裂用螺旋式双层分流油管，使大液量、高流速携砂液以旋流和分流的状态进入上喷枪内腔，提高水平井多级双簇射孔压裂施工效率和安全性。 [0018] 一种水平井体积压裂用螺旋式双层分流油管，包括外管2和内管3，所述内管3套接于外管2内，所述内管3与外管2之间形成一个空腔，内管3两端分别通过上接箍1和下接箍4与外管2连接；所述内管3的外表面设有双螺旋线流道。 [0019] 本发明的应用方式为：1. 首先油水平井进行体积压裂多级拖动双簇喷射压裂施工前，根据施工管柱结构图，将螺旋式双层分流油管安装在双簇喷射压裂管柱上喷枪的上游，组装连接好多级拖动双簇喷射压裂管柱。 [0020] 2. 将上述多级拖动双簇喷射压裂管柱下入到上、下游喷枪预定的喷点位置。 [0021] 3. 上述多级拖动双簇喷射压裂管柱入井，投球，液压坐封封隔器锚定到位后，利用压裂泵车以排量0.8～1.0 m3/min清水循环洗井，保证地面泥浆池中出液口液体机械杂质含量小于0.22%，井筒清洁干净。 [0022] 4. 然后提高压裂泵车排量至1.0~2.0m3/min，将砂浓度为145~160kg/m3携砂液沿多级拖动双簇喷射压裂管柱泵入，当大液量、高流速携砂液流经水平段螺旋式双层分流油管时，携砂液分流成两部分，一部分从内管3的内通径流过，另一部分从内管3和外管2的环形空间流过，由于内管3的外表面设计有双螺旋梯形槽结构，从而使这一部分的携砂液产生螺旋式流动状态，在环形空间形成螺旋流态，考虑到旋流和分流作用延迟了大液量、高流速携砂液流经上喷枪的时间，进而在该油管下游出口和上喷枪之间的很短距离区域，携砂液汇集停留的时间很大程度地延长，从而确保了进入上喷枪的携砂液增多，下喷枪仍然有足够的携砂液，从而达到了多级拖动双簇喷射压裂上、下游喷枪同时射孔的目的，形成井筒与地层连通的双射孔通道。 [0023] 5. 射开孔道后，泵车以排量2.0m3/min注入顶替液，将多级拖动双簇喷射压裂管柱内携砂液替入地层，然后冲洗压裂管柱。 [0024] 6. 冲洗完毕后，套管环空提高排量至3.6~4.0m3/min开始进行环空压裂，同时，压裂管柱内以排量1.0m3/min伴注平衡压力，按照施工设计要求压裂后，再以排量4.0m3/min注入顶替液，将多级拖动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。 [0025] 7. 待油水平井多级拖动双簇喷射压裂施工完成后，上提出喷射压裂管柱，及时拆卸、检查螺旋式双层分流油管（含外管内壁、内管内外壁）使用情况，用于保养或更换螺旋式双层分流油管，以便后续再次进行多级双簇喷射压裂施工。 [0026] 本发明涉及到水平井体积压裂工艺技术领域，是实现水平井体积压裂井底砂液重新混配、大液量分流的重要工具，改变了进入水平井水平段双簇射孔压裂上喷枪的流量、砂浓度、压力，从而使进入上喷枪处的砂浓度、流量尽可能大一点，保证其正常射孔及后续压裂，同时，降低了下喷枪处过多砂子聚集的概率和液流量，适合应用于水平井体积压裂多级双簇喷射压裂管柱中。 [0027] 实施例2：基于实施例1的基础上，本实施例中如图2所示，所述内管3的外表面设有的双螺旋线流道形状为螺旋梯形槽。 [0028] 所述螺旋梯形槽槽深4.5mm，槽底部宽度12mm，梯形角60°。 [0029] 所述内管3钢材采用35CrMo材料，所述内管3设有双螺旋线流道的外表面热处理后通过渗氮工艺处理，使得其硬度达到70~92HRC。 [0030] 所述内管3设有双螺旋线流道的外表面通过渗氮工艺处理，其渗氮层厚度0.6mm。 [0031] 所述外管2钢材采用P110材料，其硬度为650~835HB。 [0032] 所述外管2外径88.9mm，内径76mm，内管3外径59mm，内径38mm。 [0033] 本发明提供的该油管长度9200mm，外管2外径88.9mm，内径76mm，内管3外径59mm，内径38mm，内管3双螺旋线沿顺时针方向，螺旋角45°，双螺旋螺距135mm，双螺线间距32mm，螺旋梯形槽135mm，槽深4.5mm，槽底部宽度12mm，梯形角60°。 [0034] 如图1，本发明涉及的一种水平井体积压裂用螺旋式双层分流油管的外管2钢材采用P110材料，经热处理硬度达650~835HB；内管3钢材采用35CrMo材料，经热处理硬度达197~235HB，内管3的外表面设有双螺旋梯形槽结构，并采用渗氮工艺处理内管3的外表面，渗氮层厚度0.6mm，其硬度高达70~92HRC，耐磨性高，以避免分流后的部分携砂液由于流向的改变而造成内管3外表面双螺旋梯形槽的局部冲刷。 [0036] 所述的上接箍1和下接箍4结构相同，其扣型为3-1/2" UP TBG。本发明的连接方式为油管接箍连接，以便于拆卸和更换。 [0037] 本发明的应用方式为：1. 首先油水平井进行体积压裂多级拖动双簇喷射压裂施工前，根据施工管柱结构图，将螺旋式双层分流油管安装在双簇喷射压裂管柱上喷枪的上游，组装连接好多级拖动双簇喷射压裂管柱。 [0038] 2. 将上述多级拖动双簇喷射压裂管柱下入到上、下游喷枪预定的喷点位置。 [0039] 3. 上述多级拖动双簇喷射压裂管柱入井，投球，液压坐封封隔器锚定到位后，利用700型压裂泵车以排量0.8～1.0 m3/min清水循环洗井，保证地面泥浆池中出液口液体机械杂质含量小于0.22%，井筒清洁干净。 [0040] 4. 然后提高700型压裂泵车排量至1.0~2.0m3/min，将砂浓度为145~160kg/m3携砂液沿多级拖动双簇喷射压裂管柱泵入，当大液量、高流速携砂液流经水平段螺旋式双层分流油管时，携砂液分流成两部分，一部分从内管3的内通径流过，另一部分从内管3和外管2的环形空间流过，由于内管3的外表面设计有双螺旋梯形槽结构，从而使这一部分的携砂液产生螺旋式流动状态，在环形空间形成螺旋流态，考虑到旋流和分流作用延迟了大液量、高流速携砂液流经上喷枪的时间，进而在该油管下游出口和上喷枪之间的很短距离区域，携砂液汇集停留的时间很大程度地延长，从而确保了进入上喷枪的携砂液增多，下喷枪仍然有足够的携砂液，从而达到了多级拖动双簇喷射压裂上、下游喷枪同时射孔的目的，形成井筒与地层连通的双射孔通道。 [0041] 5. 射开孔道后，泵车以排量2.0m3/min注入顶替液，将多级拖动双簇喷射压裂管柱内携砂液替入地层，然后冲洗压裂管柱。 [0042] 6. 冲洗完毕后，套管环空提高排量至3.6~4.0m3/min开始进行环空压裂，同时，压裂管柱内以排量1.0m3/min伴注平衡压力，按照施工设计要求压裂后，再以排量4.0m3/min注入顶替液，将多级拖动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。 [0043] 7. 待油水平井多级拖动双簇喷射压裂施工完成后，上提出喷射压裂管柱，及时拆卸、检查螺旋式双层分流油管（含外管内壁、内管内外壁）使用情况，用于保养或更换螺旋式双层分流油管，以便后续再次进行多级双簇喷射压裂施工。 |
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