[發明專利]用于測試自進式噴嘴的自進力的裝置及其方法

有效

• 申請號: 201310208531.5
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN104215374A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 馬東軍;陶興華;王甲昌;張海平;張仁龍;涂玉林;劉鵬;胡彥峰;索忠偉;王果;白彬珍;臧艷彬;韓玉璽
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯

技術領域

本發明涉及一種測試裝置及其方法，具體涉及一種測試徑向水平鉆井技術中的自進式噴嘴所產生的自進力大小的裝置及其測試方法。

背景技術

管內轉向徑向水平井技術可在套管內完成由垂直方向向水平方向的轉向。該技術首先是采用磨銑鉆頭在套管上開孔，然后使連接有噴嘴的高壓軟管通過套管上的開孔，在目的油層中鉆小直徑的水平井。該技術可以增加油藏的泄油半徑。但現有管內轉向徑向水平井技術是采用高壓軟管作為鉆管，由于高壓軟管韌性較大、軸向力（即鉆壓方向力）傳遞能力弱，使得從地面向井下送進高壓軟管較為困難。因此一般采用自進式噴嘴，通過自進式噴嘴的反向噴射孔產生的射流反沖力作為自進力來帶動鉆頭和高壓軟管向前鉆進。自進力大小直接影響了徑向井鉆進時的水平延伸能力。而自進式噴嘴的入口壓力、噴距、流量、噴嘴結構和自進式噴嘴所在的井筒直徑等是影響自進力的主要因素。

為了分析入口壓力、噴距、流量、噴嘴結構井筒直徑等因素對自進力的影響大小，一種現有技術提出了一種測試裝置。在該測試裝置中，自進式噴嘴、拉力測試線和模擬井筒等均為垂直方向布置。因而測量得到的自進式噴嘴所產生的自進力為垂直方向下測得。而在真實的徑向水平井鉆進工況下，自進式噴嘴所產生的自進力為水平方向的力。因此，現有技術的測試裝置所測得的自進力大小不能真實反應自進式噴嘴在徑向水平井鉆井過程中所產生的自進力。另外，現有自進式噴嘴的噴嘴結構設計不合理，噴射孔數量少且均沿徑向分布，使得自進式噴嘴產生的自進力小，鉆進速度慢，成本高。

發明內容

本發明所要解決的一個技術問題是，提供一種用于測試自進式噴嘴的自進力的裝置，該裝置能更好模擬徑向水平鉆井工況，并能測試在不同的參數的條件下的自進力。

針對該技術問題，本發明的技術解決方案是，提供一種具有以下結構的用于測試自進式噴嘴的自進力的裝置，包括：

固定的測試臺架；

水平地設在測試臺架上的模擬井筒，在所述模擬井筒內設有自進式噴嘴，

用于為所述自進式噴嘴提供測試流體的壓力源；和

拉力傳感器，其設在測試臺架上并通過拉力測試線與自進式噴嘴連接，并在測試流體達到設定流量下的拉力測量值作為自進式噴嘴的自進力。

與現有技術相比，本發明的用于測試自進式噴嘴的自進力的裝置，具有以下優點。由于本發明中的自進式噴嘴、拉力測試線和模擬井筒等均為水平設置，能更真實地模擬在徑向水平井鉆進工況下，自進式噴嘴所產生的自進力大小。而且，本發明用于測試自進式噴嘴的自進力的裝置在通過調整測試自進式噴嘴在不同的入口壓力和流量條件下產生的自進力大小，通過調整，還可以測試在不同噴距、和噴嘴結構時產生的自進力大小，從而方便分析入口壓力、噴距、流量、噴嘴結構、井筒直徑等因素對自進力的影響。也就是說，本發明的用于測試自進式噴嘴的自進力的裝置能更好模擬徑向水平鉆井工況，并能測試在不同的參數的條件下的自進力。

作為本發明的一種優選，所述自進式噴嘴與壓力源經高壓軟管連接，所述高壓軟管上連接有流量計。在真實的管內轉向徑向水平井鉆井條件下，就是應用高壓軟管作為鉆管，此處應用高壓軟管就是為了使測量結果更接近于現場。流量計是方便直接讀取經過高壓軟管進入自進式噴嘴的流量值。

作為本發明的一種改進，所述自進式噴嘴包括正向噴射孔和反向噴射孔，所述自進式噴嘴的內部設有噴射室和用于連接高壓軟管的連接腔，所述正向噴射孔和反向噴射孔均與噴射室連通。優化噴嘴結構，方便連接和增加產生的自進力。

作為本發明的另一種改進，所述自進式噴嘴為圓柱狀，所述正向噴射孔包括設在圓柱中心的中心噴射孔和若干個分布在圓柱正面的非中心噴射孔。噴射孔的分布更合理，更起到更均勻的噴射作用。

作為本發明的還有一種改進，所述非中心噴射孔的中心線位于正面的同一個圓上，若干個所述非中心噴射孔圍繞中心噴射孔均勻分布。更起到更均勻的噴射作用。

作為本發明的另一種優選，所述中心噴射孔和非中心噴射孔均包括一個喇叭狀入口和一個喇叭狀出口。喇叭狀入口能增大入口壓力，喇叭狀出口能使射流更均勻。

作為本發明的還有一種優選，所述模擬井筒的直徑為30～70mm。模擬小直徑水平井，測試在不同的模擬井筒直徑下的自進力大小。

作為本發明的還有一種優選，所述模擬井筒與測試臺架經U型螺栓連接。U型螺栓適用于各種直徑的模擬井筒，在測試不同直徑的模擬井筒條件下的自進力時不需要同時更換連接件，更方便。

本發明所要解決的另一個技術問題是，提供一種用于測試自進式噴嘴的自進力的方法。