[發明專利]一種噴射切縫壓裂一體化裝置及壓裂方法

在審

• 申請號: 202210065154.3
• 申請日: 2022-01-20
• 公開（公告）號: CN114482940A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 鄭凱歌;王澤陽;戴楠;李延軍;楊森;楊歡;陳志勝;李彬剛;王豪杰;劉昌益;王林濤;方秦月
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團西安研究院有限公司
• 主分類號: E21B43/114
• 分類號: E21B43/114;E21B43/119;E21B43/26
• 代理公司: 重慶上義眾和專利代理事務所(普通合伙) 50225
• 代理人: 譚勇

1.一種噴射切縫壓裂一體化裝置，包括管路(17)，所述管路(17)上連接有第二封隔器(16)、定壓截流器(14)、第一封隔器(13)和導向裝置(12)；

其特征在于：在第二封隔器(16)和定壓截流器(14)之間設置有角度可控定向射孔及切縫裝置(15)，所述角度可控定向射孔及切縫裝置(15)包括外殼(1)和設于所述外殼(1)內部的控向噴射裝置(2)，所述控向噴射裝置(2)上設有噴嘴(4)，對應噴嘴(4)的所述外殼(1)相應位置環向開設有槽；所述控向噴射裝置(2)包括渦輪扇葉(3)和與所述渦輪扇葉(3)固定連接的控向裝置(5)，所述控向裝置(5)包括控向裝置(5)本體以及均設于控向裝置(5)本體內部的彈性件(8)、鋼珠(7)和第一限位件(6)，所述外殼(1)設有第二限位件(9)，所述彈性件一端與所述鋼珠(7)抵接，另一端與所述第二限位件(9)抵接，所述鋼珠(7)的另一端與所述第一限位件(6)抵接。

2.根據權利要求1所述的噴射切縫壓裂一體化裝置，其特征在于：管路(17)分別與第二封隔器(16)、角度可控定向射孔及切縫裝置(15)、定壓截流器(14)、第一封隔器(13)和導向裝置(12)螺紋連接；定壓截流器(14)兩端分別與角度可控定向射孔及切縫裝置(15)和第一封隔器(13)螺紋連接。

3.根據權利要求1所述的噴射切縫壓裂一體化裝置，其特征在于：導向裝置(12)前部采用球形構造。

4.根據權利要求1所述的噴射切縫壓裂一體化裝置，其特征在于：渦輪扇葉(3)外部設置滾珠軸承(10)，通過滾珠軸承(10)實現渦輪扇葉(3)與外殼(1)的連接，在控向裝置(5)本體環向設置卡槽，通過卡槽與外殼(1)連接。

5.根據權利要求4所述的噴射切縫壓裂一體化裝置，其特征在于：渦輪扇葉(3)和控向裝置(5)均設置為中空圓柱狀。

6.根據權利要求5所述的噴射切縫壓裂一體化裝置，其特征在于：通過空心鋼管將渦輪扇葉(3)和控向裝置(5)固定連接。

7.權利要求6所述的噴射切縫壓裂一體化裝置的壓裂方法，包括如下步驟：

步驟S1，組裝：在管路(17)上依次組裝好第二封隔器(16)、角度可控定向射孔及切縫裝置(15)、定壓截流器(14)、第一封隔器(13)和導向裝置(12)，將組裝好的噴射切縫壓裂一體化裝置送入鉆孔中設計的壓裂位置；

步驟S2，向管路(17)內放入低密度球(11)；

步驟S3，連接高壓泵，在高壓水流作用下帶動低密度球(11)通過管路(17)到達所述角度可控定向射孔及切縫裝置(15)處，低密度球(11)卡入渦輪扇葉(3)中空位置，將所述角度可控定向射孔及切縫裝置(15)中心通道封鎖；

步驟S4，在高壓水流作用下通過渦輪扇葉(3)帶動下端的控向裝置(5)旋轉：

當處于射孔模式時，在高壓水流作用下，渦輪扇葉(3)帶動下端的控向裝置(5)旋轉一定的角度并將高壓水流向鉆孔壁射出，實現定向射孔；

當處于切縫模式時，在高壓水流作用下，渦輪扇葉(3)帶動下端的控向裝置(5)旋轉，高壓水流在鉆孔壁完成360°切縫。

步驟S5，噴射完成后，停泵，低密度球(11)在水流回退作用下返回孔口，斷開管路(17)連接，回收低密度球(11)；

步驟S6，連接管路(17)，開啟高壓泵，此時高壓水流通過管路(17)向第一封隔器(13)、第二封隔器(16)充水，第一封隔器(13)、第二封隔器(16)膨脹并與鉆孔壁抵接，第一封隔器(13)、第二封隔器(16)之間的區域形成密閉空間并限制移動；

步驟S7，升高壓力，當水流壓力超過定壓截流器(14)的設定壓力時，水流將從定壓截流器(14)處流出，迅速充滿密閉空間，充滿密閉空間后繼續注入高壓水，鉆孔壁將沿噴射或切縫位置開裂。

步驟S8，達到壓裂要求時間后停泵，排水，隨著孔內水壓的降低，第一封隔器(13)和第二封隔器(16)逐漸回縮，限制移動解除，在鉆機的拖動下到達下一壓裂位置并重復步驟S2～S8。