滑套節(jié)流噴砂器的試驗研究

高恒超

【摘 要】滑套節(jié)流噴砂器將輔助擴張式封隔器坐封及分層壓裂換層二者功能融為一體，對分層壓裂施工成敗起著至關(guān)重要的作用。本文重點從滑套節(jié)流噴砂器的結(jié)構(gòu)原理及節(jié)流噴嘴的材質(zhì)方面進行了試驗研究，通過優(yōu)化工具結(jié)構(gòu)，優(yōu)選節(jié)流噴嘴材質(zhì)，并結(jié)合現(xiàn)場應用不斷改進，使滑套節(jié)流噴砂器在使用中的可靠性有較大提高。

【關(guān)鍵詞】節(jié)流；噴砂器

引言

隨著油田開發(fā)的不斷深入，增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)形式日趨嚴峻，對開發(fā)的技術(shù)手段要求也越來越高，壓裂改造作為一項有效的增產(chǎn)措施，已經(jīng)得到了廣泛的推廣使用。以勘探測試技術(shù)的不斷進步為基礎(chǔ)，同井不同井段油藏的非均質(zhì)性得到了更廣泛的認知，為了使不同特性油層都得到最佳的壓裂改造效果，需要根據(jù)不同油層特性實施有針對性的壓裂改造工藝，受逐層改造工藝繁瑣的限制及施工成本的影響，不動管柱分多層壓裂改造正逐漸成為此類多薄層、非均質(zhì)油氣井壓裂改造的首選方式，并且近年來呈大規(guī)模上升趨勢?；坠?jié)流噴砂器是分多層壓裂實施的重要工具，起著輔助擴張式封隔器坐封，控制換層的作用，是分層壓裂工藝成功實施的基礎(chǔ)。

1.工具原理

節(jié)流器是通過工具縮頸結(jié)構(gòu)的設(shè)計，使高速流體在通過工具縮頸處時受節(jié)流影響，產(chǎn)生一定的壓力損失，從而產(chǎn)生擴張式封隔器坐封所需要的油套壓差，節(jié)流器通過縮頸尺寸的設(shè)置，可調(diào)節(jié)不同流體排量下的節(jié)流壓差；噴砂器是攜砂液進入地層的出口，大量的高速攜砂液從噴砂器出口通過并轉(zhuǎn)向進入地層，對噴砂器的耐沖蝕性能有較高要求?；坠?jié)流噴砂器將以往節(jié)流器與噴砂器的功能融為一體，通過耐沖蝕節(jié)流噴嘴的設(shè)計，使工具的節(jié)流與噴砂功能相輔相成。

滑套節(jié)流噴砂器在分多層施工中采用打開上級封堵下級的形式，即第一層施工采用常規(guī)節(jié)流器（或噴砂器），第一層施工完成后打開第一級滑套，同時封堵下部節(jié)流器（或噴砂器），開始第二層施工，第三層施工時打開第二級滑套，同時封堵第一級滑套，從而依次類推完成分多層施工。

2.結(jié)構(gòu)優(yōu)化

滑套節(jié)流噴砂器采用投球打滑套的開啟方式，通過在工具內(nèi)部設(shè)置不同尺寸滑套，并對應不同尺寸鋼球，從而實現(xiàn)滑套分多級開啟（見表1）。

滑套節(jié)流噴砂器內(nèi)部、節(jié)流噴砂口以上設(shè)置有密封筒，可與上一級滑套配合密封，滑套芯子安裝固定在滑套節(jié)流噴砂器內(nèi)，通過銅銷釘固定，當相應鋼球落在滑套密封面后，上部壓力將銅銷釘剪斷，滑套節(jié)流噴砂器順利開啟，此時鋼球及滑套在液力沖擊下掉落致下一級滑套上部密封筒中封堵下一級滑套節(jié)流噴砂器出液口，銅銷釘?shù)臄?shù)量和尺寸可根據(jù)需要分別調(diào)整以滿足所需要的滑套打開壓力?；椎粝潞笠毫鲝墓?jié)流噴砂口進入油套環(huán)空壓開地層，由于需要起到節(jié)流的功能，因此節(jié)流噴砂口尺寸不能敞開，需經(jīng)計算進行設(shè)計（見表2）。

該表為直噴節(jié)流孔的理論節(jié)流壓差，在此計算的基礎(chǔ)上，同時考慮滑套節(jié)流噴砂器均勻出液，在其圓周上設(shè)置了3個軸向均勻分布的等徑節(jié)流噴砂口，同時節(jié)流噴砂口呈朝斜上噴射狀（如圖1所示），減輕了液流反濺對工具本體的沖蝕。

圖1

3.材質(zhì)優(yōu)選

隨著壓裂工藝技術(shù)的進步及現(xiàn)場需求的增加，目前的壓裂各層參數(shù)都在朝著大砂量、大排量、高砂比的趨勢發(fā)展，因此對滑套節(jié)流噴砂器節(jié)流噴砂口的耐沖蝕可靠性及持久性要求越來越高。節(jié)流噴砂口耐沖蝕的關(guān)鍵在于材質(zhì)，材質(zhì)的優(yōu)劣直接影響著

工具的性能，也是整件工具的核心。經(jīng)過調(diào)研及反復試驗，優(yōu)選出了陶瓷及耐磨合金鋼運用到了節(jié)流噴砂口的生產(chǎn)加工中，使整套工具的性能有大幅提高（如圖2所示）。

4.總結(jié)

滑套節(jié)流噴砂器的技術(shù)進步對多層壓裂施工的成功開展具有重要意義，既符合減少下井工具數(shù)量保障安全的原則，又在保證工具功能的同時大幅提高了節(jié)流噴砂口耐沖蝕的可靠性及持久性，取得了一舉兩得的效果。此后，將在滑套節(jié)流噴砂器的使用穩(wěn)定性及降低成本方面做出進一步的研究。

參考文獻：

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