盧雅蘭

摘 要 勝利油田低滲透油藏儲(chǔ)量雖然豐富，但處于完善開發(fā)、有效動(dòng)用的階段，目前正向著高溫、深埋、低品位、薄互層油藏發(fā)展。針對(duì)水平井壓裂技術(shù)，研制了一種滑套噴砂器，該噴砂器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，工作時(shí)位置正對(duì)壓裂層，管內(nèi)打壓，噴砂體的噴砂口露出，進(jìn)行噴砂壓裂。

關(guān)鍵詞 噴砂器 滑套

中圖分類號(hào)：TE934 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1結(jié)構(gòu)

主要由上接頭、噴砂體、滑套、連接套、下接頭等零部件組成，結(jié)構(gòu)原理圖見圖1。

1-上接頭；2-噴砂體；3-滑套；4-連接套；5-下接頭；

2工作原理

滑套噴砂器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，工作時(shí)滑套噴砂器的位置一般正對(duì)壓裂層，并且在兩個(gè)封隔器之間。首先投入相應(yīng)直徑的低密度球，打壓至8MPa～10MPa，剪斷剪釘，啟動(dòng)滑套下行，將噴砂體的噴砂口露出，進(jìn)行噴砂壓裂。

3性能參數(shù)

4性能特點(diǎn)

（1）滑套噴砂器節(jié)流壓差隨壓裂液排量的增大而加大，滿足了K344封隔器靠節(jié)流壓差坐封的要求；

（2）優(yōu)選耐磨材料，增加了球座及噴砂體等零部件的耐磨性能，滿足了水平井分段壓裂高砂比的要求；

（3）通過對(duì)噴砂體出口的優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠有效減少壓裂砂或陶粒對(duì)套管的損傷；

（4）實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用不帶彈簧的靠流量控制壓差，有效降低了噴砂器對(duì)壓裂液濃度的剪切降解，增加了壓裂施工的有效性。

5滑套的設(shè)計(jì)計(jì)算

5.1滑套噴砂器的節(jié)流壓差計(jì)算

從噴砂器結(jié)構(gòu)可以看出，該工具引起的節(jié)流壓差主要因素包括縮徑與折管，應(yīng)用水頭損失的疊加原理公式：

（1）

式中：

-水流損失的當(dāng)量長度，m，在該公式中取=0。

∑ -阻力系數(shù)

-流速，m/s

∑ = 1+ 2 （2）

式中：

1-縮徑造成的阻力系數(shù)

2-折管造成的阻力系數(shù)

由《流體力學(xué)》查得 1=0.298

由《流體力學(xué)》公式

2=0.946sin2（ /2）+2.407sin4（ /2）

計(jì)算得 2==3.353

hf=△p/ g （3）

式中：

△p-壓差，MPa

-液體密度，kg/m3取 =1000kg/m3

將前面公式（1）、（2、（3）所有參數(shù)代入公式hf=（ +∑ ）

計(jì)算得：

當(dāng)流量Q=2.1m3/min時(shí)，△p=1.5MPa，從而滿足了壓裂工藝中的替漿工藝要求及封隔器坐封壓差條件。

5.2滑套噴砂器的啟動(dòng)壓力計(jì)算

滑套啟動(dòng)是由剪釘控制，因此剪釘剪斷的力為滑套的啟動(dòng)壓力。

則剪釘被剪斷所需的剪切力可由下式計(jì)算得到：

FJ=n[ ] D/（41000） （4）

式中：[ ]—剪釘?shù)脑S用剪切強(qiáng)度，剪釘?shù)牟牧线x擇黃銅H62，依據(jù)試驗(yàn)數(shù)值取[ ]=290MPa，

DJ—剪釘?shù)闹袕?，DJ=7.35mm

n—剪釘?shù)膫€(gè)數(shù)，n=4

由公式求得：FJ=49.2kN

滑套受力的總面積可由下式計(jì)算得到：

S= D2/4 （5）

由公式求得：S=3419.46mm2

則剪釘被剪斷時(shí)的壓強(qiáng)可由下式求得：

PJ=（FJ103）/S （6）

求得：PJ=14.39MPa

則當(dāng)打壓到14.39MPa時(shí)剪釘被剪斷。

6結(jié)論

該滑套噴砂器是水平井封隔器分段壓裂工藝管柱中的核心配套工具之一，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單性能優(yōu)良，具有壓裂施工時(shí)保護(hù)套管和產(chǎn)生節(jié)流壓差的功能。