用于測(cè)試自進(jìn)式噴嘴的自進(jìn)力的裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于測(cè)試自進(jìn)式噴嘴的自進(jìn)力的裝置，包括：固定的測(cè)試臺(tái)架（2);水平地設(shè)在測(cè)試臺(tái)架（2)上的模擬井筒（3)，在所述模擬井筒⑶內(nèi)設(shè)有自進(jìn)式噴嘴（1)，用于為所述自進(jìn)式噴嘴（1)提供測(cè)試流體的壓力源（9);和拉力傳感器（6)，其設(shè)在測(cè)試臺(tái)架（2)上并通過拉力測(cè)試線（5)與自進(jìn)式噴嘴（1)連接，并在測(cè)試流體達(dá)到設(shè)定流量下的拉力測(cè)量值作為自進(jìn)式噴嘴的自進(jìn)力。該裝置能更好地模擬徑向水平鉆井工況，并測(cè)試在不同的參數(shù)的條件下的自進(jìn)力。
【專利說明】用于測(cè)試自進(jìn)式噴嘴的自進(jìn)力的裝置及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測(cè)試裝置及其方法，具體涉及一種測(cè)試徑向水平鉆井技術(shù)中的自 進(jìn)式噴嘴所產(chǎn)生的自進(jìn)力大小的裝置及其測(cè)試方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 管內(nèi)轉(zhuǎn)向徑向水平井技術(shù)可在套管內(nèi)完成由垂直方向向水平方向的轉(zhuǎn)向。該技術(shù) 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(shù)可以增加油藏的泄油半徑。但現(xiàn)有管內(nèi)轉(zhuǎn)向徑向水 平井技術(shù)是采用高壓軟管作為鉆管，由于高壓軟管籾性較大、軸向力（即鉆壓方向力）傳遞 能力弱，使得從地面向井下送進(jìn)高壓軟管較為困難。因此一般采用自進(jìn)式噴嘴，通過自進(jìn)式 噴嘴的反向噴射孔產(chǎn)生的射流反沖力作為自進(jìn)力來帶動(dòng)鉆頭和高壓軟管向前鉆進(jìn)。自進(jìn)力 大小直接影響了徑向井鉆進(jìn)時(shí)的水平延伸能力。而自進(jìn)式噴嘴的入口壓力、噴距、流量、噴 嘴結(jié)構(gòu)和自進(jìn)式噴嘴所在的井筒直徑等是影響自進(jìn)力的主要因素。
[0003] 為了分析入口壓力、噴距、流量、噴嘴結(jié)構(gòu)井筒直徑等因素對(duì)自進(jìn)力的影響大小， 一種現(xiàn)有技術(shù)提出了一種測(cè)試裝置。在該測(cè)試裝置中，自進(jìn)式噴嘴、拉力測(cè)試線和模擬井筒 等均為垂直方向布置。因而測(cè)量得到的自進(jìn)式噴嘴所產(chǎn)生的自進(jìn)力為垂直方向下測(cè)得。而 在真實(shí)的徑向水平井鉆進(jìn)工況下，自進(jìn)式噴嘴所產(chǎn)生的自進(jìn)力為水平方向的力。因此，現(xiàn)有 技術(shù)的測(cè)試裝置所測(cè)得的自進(jìn)力大小不能真實(shí)反應(yīng)自進(jìn)式噴嘴在徑向水平井鉆井過程中 所產(chǎn)生的自進(jìn)力。另外，現(xiàn)有自進(jìn)式噴嘴的噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，噴射孔數(shù)量少且均沿徑向 分布，使得自進(jìn)式噴嘴產(chǎn)生的自進(jìn)力小，鉆進(jìn)速度慢，成本高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的一個(gè)技術(shù)問題是，提供一種用于測(cè)試自進(jìn)式噴嘴的自進(jìn)力的裝 置，該裝置能更好模擬徑向水平鉆井工況，并能測(cè)試在不同的參數(shù)的條件下的自進(jìn)力。
[0005] 針對(duì)該技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，提供一種具有以下結(jié)構(gòu)的用于測(cè)試 自進(jìn)式噴嘴的自進(jìn)力的裝置，包括：
[0006] 固定的測(cè)試臺(tái)架；
[0007] 水平地設(shè)在測(cè)試臺(tái)架上的模擬井筒，在所述模擬井筒內(nèi)設(shè)有自進(jìn)式噴嘴，
[0008] 用于為所述自進(jìn)式噴嘴提供測(cè)試流體的壓力源；和
[0009] 拉力傳感器，其設(shè)在測(cè)試臺(tái)架上并通過拉力測(cè)試線與自進(jìn)式噴嘴連接，并在測(cè)試 流體達(dá)到設(shè)定流量下的拉力測(cè)量值作為自進(jìn)式噴嘴的自進(jìn)力。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的用于測(cè)試自進(jìn)式噴嘴的自進(jìn)力的裝置，具有以下優(yōu)點(diǎn)。 由于本發(fā)明中的自進(jìn)式噴嘴、拉力測(cè)試線和模擬井筒等均為水平設(shè)置，能更真實(shí)地模擬在 徑向水平井鉆進(jìn)工況下，自進(jìn)式噴嘴所產(chǎn)生的自進(jìn)力大小。而且，本發(fā)明用于測(cè)試自進(jìn)式噴 嘴的自進(jìn)力的裝置在通過調(diào)整測(cè)試自進(jìn)式噴嘴在不同的入口壓力和流量條件下產(chǎn)生的自 進(jìn)力大小，通過調(diào)整，還可以測(cè)試在不同噴距、和噴嘴結(jié)構(gòu)時(shí)產(chǎn)生的自進(jìn)力大小，從而方便 分析入口壓力、噴距、流量、噴嘴結(jié)構(gòu)、井筒直徑等因素對(duì)自進(jìn)力的影響。也就是說，本發(fā)明 的用于測(cè)試自進(jìn)式噴嘴的自進(jìn)力的裝置能更好模擬徑向水平鉆井工況，并能測(cè)試在不同的 參數(shù)的條件下的自進(jìn)力。
[0011] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選，所述自進(jìn)式噴嘴與壓力源經(jīng)高壓軟管連接，所述高壓軟 管上連接有流量計(jì)。在真實(shí)的管內(nèi)轉(zhuǎn)向徑向水平井鉆井條件下，就是應(yīng)用高壓軟管作為鉆 管，此處應(yīng)用高壓軟管就是為了使測(cè)量結(jié)果更接近于現(xiàn)場(chǎng)。流量計(jì)是方便直接讀取經(jīng)過高 壓軟管進(jìn)入自進(jìn)式噴嘴的流量值。
[0012] 作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述自進(jìn)式噴嘴包括正向噴射孔和反向噴射孔，所述自 進(jìn)式噴嘴的內(nèi)部設(shè)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(yōu)化噴嘴結(jié)構(gòu)，方便連接和增加產(chǎn)生的自進(jìn)力。
[0013] 作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，所述自進(jìn)式噴嘴為圓柱狀，所述正向噴射孔包括設(shè)在 圓柱中心的中心噴射孔和若千個(gè)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。
[0014] 作為本發(fā)明的還有一種改進(jìn)，所述非中心噴射孔的中心線位于正面的同一個(gè)圓 上，若千個(gè)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。
[0015] 作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選，所述中心噴射孔和非中心噴射孔均包括一個(gè)喇叭狀入 口和一個(gè)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。
[0016] 作為本發(fā)明的還有一種優(yōu)選，所述模擬井筒的直徑為30?70mm。模擬小直徑水平 井，測(cè)試在不同的模擬井筒直徑下的自進(jìn)力大小。
[0017] 作為本發(fā)明的還有一種優(yōu)選，所述模擬井筒與測(cè)試臺(tái)架經(jīng)U型螺栓連接。U型螺栓 適用于各種直徑的模擬井筒，在測(cè)試不同直徑的模擬井筒條件下的自進(jìn)力時(shí)不需要同時(shí)更 換連接件，更方便。
[0018] 本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是，提供一種用于測(cè)試自進(jìn)式噴嘴的自進(jìn)力的 方法。
[0019] 針對(duì)該技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，提供一種用于測(cè)試自進(jìn)式噴嘴的自 進(jìn)力的方法，包括以下步驟：
[0020] 1)將測(cè)試臺(tái)架底部與地面固定，將模擬井筒水平放置在測(cè)試臺(tái)架上，并將模擬井 筒與測(cè)試臺(tái)架固定連接；
[0021] 2)將待測(cè)試的自進(jìn)式嘴嘴與高壓軟管的一端連接，再將自進(jìn)式嘴嘴放入模擬井筒 內(nèi)，高壓軟管的另一端經(jīng)過流量計(jì)后與壓力源的出口連接，所述壓力源采用高壓栗；
[0022] 3)將拉力測(cè)試線的一端連接于自進(jìn)式噴嘴后端；將拉力傳感器固定在測(cè)試臺(tái)架 上，根據(jù)測(cè)試噴距調(diào)整拉力測(cè)試線的長度，調(diào)整完畢后將拉力測(cè)試線的另一端與拉力傳感 器連接；
[0023] 4)啟動(dòng)高壓栗，并根據(jù)流量計(jì)的示值慢慢增加高壓栗的排量；當(dāng)流量達(dá)到一個(gè)預(yù) 設(shè)的數(shù)值時(shí)，記錄下此時(shí)拉力傳感器上的數(shù)值，即為該流量條件下自進(jìn)式噴嘴所產(chǎn)生的自 進(jìn)力。
[0024] 重復(fù)步驟1)?4)，調(diào)整并測(cè)量在不同的參數(shù)的條件下所產(chǎn)生的自進(jìn)力大小，所述 參數(shù)包括噴距、流量、模擬井筒的直徑和噴嘴的結(jié)構(gòu)。
[0025] 本發(fā)明的方法中模擬井筒采用水平放置的方式，可近似的模擬徑向水平井的鉆井 條件，同時(shí)具有操作方便和可靠性高的特點(diǎn)；同時(shí)通過改變模擬井筒的直徑、通過改變拉力 測(cè)試線的長度來調(diào)整噴距和通過調(diào)整壓力源的輸出壓力和流量等測(cè)試參數(shù)，提高了測(cè)試系 統(tǒng)的適用性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1所示是本發(fā)明用于測(cè)試自進(jìn)式噴嘴的自進(jìn)力的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2所示是圖1中的自進(jìn)式噴嘴的剖視圖。
[0028] 圖3所示是圖2的右視圖。
[0029]圖中所示：1、自進(jìn)式噴嘴，1. 1、正向噴射孔，1. 2、反向噴射孔，1. 3、噴射室，1. 4、連 接腔，2、測(cè)試臺(tái)架，3、模擬井筒，4、高壓軟管，5、拉力測(cè)試線，6、拉力傳感器，7、流量計(jì)，8、壓 力表，9、壓力源。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0031] 如圖1所示為本發(fā)明的用于測(cè)試自進(jìn)式噴嘴的自進(jìn)力的裝置的一種具體實(shí)施例。 在該實(shí)施例中，本發(fā)明用于測(cè)試自進(jìn)式噴嘴的自進(jìn)力的裝置包括：
[0032] 與地面固定連接的測(cè)試臺(tái)架2 ;
[0033]水平地設(shè)在測(cè)試臺(tái)架2上的模擬井筒3,在所述模擬井筒3內(nèi)設(shè)有自進(jìn)式噴嘴 1，所述自進(jìn)式噴嘴1上設(shè)有用于破巖的正向噴射孔1.1和用于提供自進(jìn)力的反向噴射孔 1. 2 ；
[0034]用于為所述自進(jìn)式噴嘴1提供測(cè)試流體的壓力源9 ;和
[0035] 拉力傳感器6,其設(shè)在測(cè)試臺(tái)架2上并通過拉力測(cè)試線5與自進(jìn)式噴嘴1連接，所 述拉力測(cè)試線5連接在自進(jìn)式噴嘴1的后端，遠(yuǎn)離正向噴射孔1. 1，靠近反向噴射孔1.2,并 在測(cè)試流體達(dá)到設(shè)定流量下的拉力測(cè)量值作為自進(jìn)式噴嘴的自進(jìn)力。
[0036]所述自進(jìn)式噴嘴1與壓力源9經(jīng)高壓軟管4連接。
[0037]本實(shí)施例中，所述壓力源9采用高壓泵。
[0038]高壓軟管4, 一端與自進(jìn)式噴嘴1的入口連通，另一端與高壓泵的出口連通；
[0039] 壓力表8,安裝在高壓軟管4上，用于測(cè)量高壓栗輸出的壓力；
[0040] 流量計(jì)7,安裝在高壓軟管4上，用于測(cè)量流過高壓軟管4的流體流量。
[0041] 在本實(shí)施例中，測(cè)試臺(tái)架2可以為一個(gè)整體，也可以分為兩部分，一部分用于放置 模擬井筒3,另一部分用于放置拉力傳感器6,兩部分時(shí)需要保證高度相同以使測(cè)試結(jié)果更 接近實(shí)際工況。
[0042] 在本實(shí)施例中，所示拉力測(cè)試線5為鐵絲或鋁線等金屬線。
[0043] 如圖2所示為本發(fā)明的裝置中的自進(jìn)式噴嘴1的一種具體結(jié)構(gòu)。所述自進(jìn)式噴嘴 1的內(nèi)部設(shè)有噴射室1. 3和用于連接高壓軟管4的連接腔1. 4,所述正向噴射孔1. 1和反向 噴射孔1. 2均與噴射室1. 3連通。所示反向噴射孔1. 2為與噴射室1. 3連通朝向后方的斜 孔，反向噴射孔1. 2產(chǎn)生的射流用于為自進(jìn)式噴嘴1和高壓軟管4提供向前的自進(jìn)力的同 時(shí)還具有擴(kuò)孔的作用。
[0044] 如圖3所示，所述自進(jìn)式噴嘴1為圓柱狀，所述正向噴射孔1. i包括設(shè)在圓柱中心 的中心噴射孔和若干個(gè)分布在圓柱正面的非中心噴射孔。
[0045] 所述非中心噴射孔的中心線位于正面的同一個(gè)圓上，若千個(gè)所述非中心噴射孔圍 繞中心噴射孔均勻分布。所述非中心噴射孔一端與噴射室1. 3連通，另一端在分布上是向 外擴(kuò)散的斜孔。
[0046] 如圖2所示，所述中心噴射孔和非中心噴射孔均包括一個(gè)喇叭狀入口和一個(gè)喇叭 狀出口。
[0047] 在本實(shí)施例中，所述模擬井筒3的直徑為30?70mm。
[0048] 所述模擬井筒3與測(cè)試臺(tái)架2經(jīng)U型螺栓連接。
[0049] 針對(duì)以上本發(fā)明的裝置，提出了一種用于測(cè)試自進(jìn)式噴嘴的自進(jìn)力的方法，包括 以下步驟：
[0050] 1)將測(cè)試臺(tái)架2底部與地面固定，將模擬井筒3水平放置在測(cè)試臺(tái)架2上，并將模 擬井筒3與測(cè)試臺(tái)架2固定連接；
[0051] 2)將待測(cè)試的自進(jìn)式嘴嘴1與高壓軟管4的一端連接，再將自進(jìn)式嘴嘴1放入模 擬井筒3內(nèi)，高壓軟管4的另一端經(jīng)過流量計(jì)7、壓力表8后與高壓泵的出口連接；
[0052] 3)將拉力測(cè)試線5的一端連接于自進(jìn)式噴嘴1后端；將拉力傳感器6固定在測(cè)試 臺(tái)架2上，根據(jù)測(cè)試噴距調(diào)整拉力測(cè)試線5的長度，調(diào)整完畢后將拉力測(cè)試線5的另一端與 拉力傳感器6連接；
[0053] 4)啟動(dòng)高壓栗，并根據(jù)流量計(jì)7的示值慢慢增加高壓泵的排量；當(dāng)流量達(dá)到測(cè)試 流量時(shí)，記錄下此時(shí)拉力傳感器6上的數(shù)值，即為該流量條件下自進(jìn)式噴嘴1所產(chǎn)生的自進(jìn) 力；
[0054] 重復(fù)步驟1)?4)，調(diào)整并測(cè)量在不同的參數(shù)的條件下所產(chǎn)生的自進(jìn)力大小，所述 參數(shù)包括噴距、流量、模擬井筒3的直徑和噴嘴的結(jié)構(gòu)。
[0055] 雖然已經(jīng)結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，然而可以理解，在不脫離本發(fā)明 的范圍的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行各種改進(jìn)或替換。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)上的沖突，各實(shí) 施例中的特征均可相互結(jié)合起來，所形成的組合式特征仍屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明并 不局限于文中公開的特定實(shí)施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于測(cè)試自進(jìn)式噴嘴的自進(jìn)力的裝置，包括： 固定的測(cè)試臺(tái)架（2); 水平地設(shè)在測(cè)試臺(tái)架（2)上的模擬井筒（3)，在所述模擬井筒（3)內(nèi)設(shè)有自進(jìn)式噴嘴 ⑴， 用于為所述自進(jìn)式噴嘴（1)提供測(cè)試流體的壓力源（9);和 拉力傳感器（6)，其設(shè)在測(cè)試臺(tái)架（2)上并通過拉力測(cè)試線（5)與自進(jìn)式噴嘴（1)連 接，并在測(cè)試流體達(dá)到設(shè)定流量下的拉力測(cè)量值作為自進(jìn)式噴嘴的自進(jìn)力。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)試自進(jìn)式噴嘴的自進(jìn)力的裝置，其特征在于，所述自 進(jìn)式噴嘴（1)與壓力源（9)經(jīng)高壓軟管（4)連接，所述高壓軟管（4)上連接有流量計(jì)（7)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)試自進(jìn)式噴嘴的自進(jìn)力的裝置，其特征在于，所述自 進(jìn)式噴嘴（1)包括正向噴射孔（1. 1)和反向噴射孔（1.2)，所述自進(jìn)式噴嘴（1)的內(nèi)部設(shè)有 噴射室（1.3)和用于連接高壓軟管（4)的連接腔（1.4)，所述正向噴射孔（1. 1)和反向噴射 孔（1. 2)均與噴射室（1. 3)連通。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于測(cè)試自進(jìn)式噴嘴的自進(jìn)力的裝置，其特征在于，所述自 進(jìn)式噴嘴（1)為圓柱狀，所述正向噴射孔（1. 1)包括設(shè)在圓柱中心的中心噴射孔和若千個(gè) 分布在圓柱正面的非中心噴射孔。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于測(cè)試自進(jìn)式噴嘴的自進(jìn)力的裝置，其特征在于，所述非 中心噴射孔的中心線位于正面的同一個(gè)圓上，若千個(gè)所述非中心噴射孔圍繞中心噴射孔均 勻分布。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于測(cè)試自進(jìn)式噴嘴的自進(jìn)力的裝置，其特征在于，所述中 心噴射孔和非中心噴射孔均包括一個(gè)喇叭狀入口和一個(gè)喇叭狀出口。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)試自進(jìn)式噴嘴的自進(jìn)力的裝置，其特征在于，所述模 擬井筒⑶的直徑為30?70mm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于測(cè)試自進(jìn)式噴嘴的自進(jìn)力的裝置，其特征在于，所述模 擬井筒（3)與測(cè)試臺(tái)架（2)經(jīng)U型螺栓連接。
9. 一種用于測(cè)試自進(jìn)式噴嘴的自進(jìn)力的方法，包括以下步驟： 1) 提供固定的測(cè)試臺(tái)架（2)，將模擬井筒（3)水平放置在測(cè)試臺(tái)架（2)上，并將模擬井 筒⑶與測(cè)試臺(tái)架（2)固定連接； 2) 將待測(cè)試的自進(jìn)式嘴嘴（1)與高壓軟管（4)的一端連接，再將自進(jìn)式嘴嘴（1)放入 模擬井筒（3)內(nèi)，高壓軟管（4)的另一端經(jīng)過流量計(jì)（7)后與壓力源（9)的出口連接，所述 壓力源（9)采用高壓泵； 3) 將拉力測(cè)試線（5)的一端連接于自進(jìn)式噴嘴（1)后端；將拉力傳感器（6)固定在測(cè) 試臺(tái)架（2)上，根據(jù)測(cè)試噴距調(diào)整拉力測(cè)試線（5)的長度，調(diào)整完畢后將拉力測(cè)試線（5)的 另一端與拉力傳感器（6)連接； 4) 啟動(dòng)高壓泵，并根據(jù)流量計(jì)（7)的示值慢慢增加高壓泵的排量；當(dāng)流量達(dá)到測(cè)試流 量時(shí)，記錄下此時(shí)拉力傳感器（6)上的數(shù)值，即為該流量條件下自進(jìn)式噴嘴（1)所產(chǎn)生的自 進(jìn)力。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，重復(fù)步驟1)?4)，調(diào)整并測(cè)量在不同的參 數(shù)的條件下所產(chǎn)生的自進(jìn)力大小，所述參數(shù)包括噴距、流量、模擬井筒的直徑和噴嘴的結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】G01L5/00GK104215374SQ201310208531
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2013年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月30日
【發(fā)明者】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(qǐng)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(shù)研究院