技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油田設(shè)備，特別是改善近井地帶的滲流能力的一種基于水力噴射壓裂防渦流沖蝕閥的防沖蝕系統(tǒng)。

背景技術(shù)

水力噴射分層壓裂工藝技術(shù)是近年來，國內(nèi)外發(fā)展起來的一項(xiàng)新的壓裂酸化工藝技術(shù)，其主要優(yōu)點(diǎn)是將噴砂射孔和水力壓裂工藝有機(jī)的結(jié)合起來，避免了射孔彈射孔對地層造成的污染，減少了施工工序；施工中砂液是在一定的節(jié)流壓力下，以很高的流速噴向已射開井筒的層位，沖蝕和擴(kuò)大了施工孔眼，并具有一定的深度，特別對改善近井地帶的滲流能力具有很大的作用，其施工效果要比常規(guī)壓裂施工顯著，因此，在各大油田得以推廣應(yīng)用。該項(xiàng)技術(shù)目前常用于水平井的壓裂改造之中。

該工藝技術(shù)在施工中會(huì)出現(xiàn)水力噴槍到下封隔器之間的這個(gè)管段發(fā)生嚴(yán)重沖蝕的問題，當(dāng)管柱起出井外時(shí)，發(fā)現(xiàn)這部份管段及封隔器已被砂液刺出不同深度的溝槽，個(gè)別井上發(fā)現(xiàn)封隔器和管柱已刺穿。其造成的結(jié)果為達(dá)不到分層壓裂的工藝要求；管柱嚴(yán)重受損，有將其拉斷，掉入井內(nèi)造成工具落井的事故風(fēng)險(xiǎn)。

參見圖1，該圖說明了水力噴射壓裂施工管柱的結(jié)構(gòu)，在水力噴槍與單流閥之間的管段上形成的渦流作用，將這段管柱沖蝕破壞，嚴(yán)重影響該工藝實(shí)施施工關(guān)鍵部位。現(xiàn)有技術(shù)中該該段油管被沖蝕的機(jī)理為：

1、流速大：常規(guī)水力壓力施工的排量為1.8-2.4方/分,對于直徑為2⁷/₈″的油管,其內(nèi)徑為62mm,在管柱內(nèi)形成的砂液流速可達(dá)到10-13米/秒。因此，砂液的動(dòng)慣量也很大，在這么大的流速下，砂液不可能由垂直流動(dòng)直接變?yōu)樗搅鲃?dòng)，必然在噴槍下部的管柱內(nèi)形成很強(qiáng)的紊流效應(yīng)后，才能從水平方向噴出。現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用充分證明了這一點(diǎn)。

2、液流的入口方向和出口方向垂直：要讓液流改變其流動(dòng)方向必須要給液流施加一定的力，而這個(gè)力只有靠管柱低部和管壁去承擔(dān)。這樣就給施工管柱造成一定的砂液沖蝕磨損。沖蝕磨損最嚴(yán)重的部位就在水力噴槍與底部之間的這個(gè)管段，而這部分管段就是進(jìn)行水力噴射壓裂的關(guān)鍵之所在。它的適用性直接決定了水力噴射壓裂的成敗。

3、常規(guī)施工油管其鋼級為N-80，其抗沖蝕能力不強(qiáng)，只能滿足常規(guī)的水力壓裂施工。

4、封隔器的殼體也是由45結(jié)構(gòu)鋼制做，其抗沖蝕能力差；其主體是由橡膠制成的，抗沖蝕能力更差。

因此需要一種技術(shù)解決水力噴射壓裂施工時(shí)，水力噴槍到封隔器這一管段被水力沖蝕的問題，確保水力噴射壓裂施工的安全性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種適應(yīng)砂液流速大、不受液流方向影響、抗沖蝕能力強(qiáng)、工藝性好的噴射壓裂防渦流沖蝕閥和防沖蝕系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于水力噴射壓裂防渦流沖蝕閥的防沖蝕系統(tǒng)，包括油管，在油管內(nèi)依次設(shè)置的水力噴射器、封隔器和單流閥，其特征在于：水力噴射器上端連接第一防沖蝕管，水力噴射器下端連接第二防沖蝕管，第二防沖蝕管下端連接防渦流沖蝕閥，防渦流沖蝕閥下端與封隔器和單流閥依次連接。

所述第一防沖蝕管和第二防沖蝕管內(nèi)部均涂襯有耐磨材料。

所述第一防沖蝕管和第二防沖蝕管均為鋼級為P110的油管短節(jié)。

所述第一防沖蝕管和第二防沖蝕管長度均為1至2米。

所述的水力噴射器上、下端分別采用錐管螺紋連接第一防沖蝕管和第二防沖蝕管，第二防沖蝕管的下部采用錐管螺紋連接防渦流沖蝕閥，防渦流沖蝕閥的下端采用錐管螺紋與油管短節(jié)相連，封隔器的下端通過錐管螺紋與單流閥連接。

所述的防渦流沖蝕閥包括上接頭、下接頭、閥芯、防沖蝕單元、密封圈、彈簧和壓帽；上接頭與下接頭通過螺紋連接為一體，上接頭與下接頭之間有密封圈密封，下接頭上設(shè)置有防沖蝕單元，在下接頭內(nèi)有閥座，閥芯、彈簧和壓帽在閥座內(nèi)連接為一體，壓帽在閥芯一端，彈簧套在壓帽和閥芯之間的閥芯桿上，使閥座、閥芯、壓帽和彈簧形成一個(gè)單流閥；閥芯與閥座的材質(zhì)為硬質(zhì)合金；硬質(zhì)合金為35CrMo合金鋼。

所述防沖蝕單元為鑲嵌在下接頭內(nèi)的閥座和/或鑲嵌在上接頭和下接頭連接處的防磨套，防磨套的材質(zhì)為硬質(zhì)合金。

所述閥座設(shè)有徑向槽，徑向槽均勻分布在閥座內(nèi)，徑向槽沿軸以45度分布。

所述上接頭和下接頭有防松頂絲。

本發(fā)明的技術(shù)效果為：

1、采用防沖蝕管解決了在水力噴槍與底部管柱之間的沖蝕磨損最嚴(yán)重的管段。

2、將水力噴射壓裂時(shí)所形成的紊流液體，阻擋在本發(fā)明即防渦流沖蝕閥以上的管柱內(nèi)，對下部的管柱進(jìn)行保護(hù)，且具有單向閥作用和向下部導(dǎo)壓的功能。將解決管柱底端的沖蝕問題，且具有單流閥的作用。