具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的一种喷砂洗井一体式喷枪的剖视图；图2为图1沿A-A的剖视图。需要说明的是图1和图2是本申请实施例提供的喷砂洗井一体式喷枪沿着两个相互垂直方向的剖视图，结合图1和图2，本申请实施例提供的喷砂洗井一体式喷枪，包括：喷枪本体1；喷枪本体1包括第一端11、第二端12和位于第一端11和第二端12之间的中间部13；喷枪本体1的外形可以是圆柱体或者其他形状的柱状体，本申请不做具体限定。第一端11内设置有浆液注入口111，第二端12内设置有单流阀121；单流阀121内设置有凡尔球1211和过滤网1212；中间部13内设置有一个浆液通道131和至少两个洗井通道132；浆液通道131和洗井通道132的延伸方向均与喷枪本体1的延伸方向相同，洗井通道132可以根据实际需要设置为2条、3条或者更多，图2所示有两条洗井通道132，本申请不作具体限定；通常情况下，洗井通道132设置在浆液通道131的周围，例如，如果洗井通道132有两条，浆液通道131则位于两条洗井通道132之间，如果洗井通道132有三条，则浆液通道131位于三条洗井通道132形成的包围空间内，本申请不作具体限定。浆液通道131的一端与浆液注入口111通过滑阀1311连通，另一端与单流阀121连通；洗井通道132的一端与喷枪本体1的外界连通，洗井通道132的另一端与浆液注入口111连通。由于浆液通道131位于中间位置，所以浆液通道131通常设置为直筒形通道；而洗井通道132位于浆液通道131的侧边，浆液通道131的一端与浆液注入口111连通，洗井通道132的另一端也连通浆液注入口111，所以，洗井通道132是带有弯曲的通道，弯曲的一端靠近浆液注入口111,因此，滑阀1311可以用于实现切换浆液通道131和洗井通道132的通断；当滑阀1311处于关闭状态时，浆液通道131开通，从浆液注入口111注入的磨砂浆液L1流入到浆液通道131内，进行喷砂射孔作业，由于浆液通道131是直形通道，磨砂浆液L1不会流入到洗井通道132内；当滑阀1311打开时，浆液通道131堵断，从浆液注入口111注入的洗井液只能流入到洗井通道132内，进行洗井作业。中间部13的外壁上嵌设有至少一个喷嘴133，喷嘴133与浆液通道131连通；喷嘴133通过喷嘴套1331嵌设在中间部13的外壁上；喷嘴套1331的外端面直径大于其安装孔螺纹直径，且采用硬质合金材料制造，使得喷枪更加坚固，不易损坏。硬质合金材料可以是碳化钨硬质合金，聚晶金刚石或者硬质合金材料能够长期耐受磨砂浆液L1的冲击和摩擦，可以有效的保护喷嘴133和喷枪本体1的结合连接，阻止磨砂浆液L1反溅对喷枪的伤害，这种反溅如果不对喷嘴133加以保护措施，喷枪容易很快失效。图1所示喷嘴133的数量为2个，还可以是1个、3个或更多，任意两个喷嘴133与第二端12端面的垂直距离可以是不同的，本申请不作具体限定。喷枪前端设置的单流阀121利用凡尔球1211可以起到单向流通的作用，方便在管柱下放过程中，井内的流体可以进入油管内部，不会因为浮力作用而导致磨料水射流管柱下放困难，单流阀121内设置有过滤网1212，过滤网1212可以过滤掉井内流体中的大颗粒杂质，保护喷嘴133内部通道的畅通，可以避免浆液通道131被脏污或被堵塞。

如图2所示，中间部13的外壁上嵌设有至少两个小丝堵135，小丝堵135与洗井通道132一一对应，小丝堵135与洗井通道132连通有浆液注入口111的另一端连通。小丝堵135所堵住的通孔是在喷枪本体1的制造过程中用于打通洗井通道132和浆液注入口111所产生的，在洗井通道132成型后需要将制造过程中产生的通孔堵上，实现洗井通道132只与浆液注入口111连通。

在喷砂射孔作业过程中，滑阀1311处于关闭状态，磨砂浆液L1可以通过浆液注入口111注入，流经滑阀1311进入到浆液通道131内，经由喷嘴133射出到喷枪本体1外，从而对井内进行喷砂施工。不同喷嘴133与第二端12端面的距离进行差异化设置，可以实现磨砂浆液L1从喷枪本体1的不同位置射出，能够减少浆液流动相互干扰，同时对井内的喷砂施工变得更加灵活多变，可以根据不同数量和位置的喷嘴133设置达到不同的喷砂施工效果。设置浆液通道131与滑阀1311连通处的孔径大于与喷嘴133连通处的孔径，可以使得磨砂浆液L1流经浆液通道131的过程中随着浆液通道131越来越窄，磨砂浆液L1的流速则越来越快，对磨砂浆液L1的喷出起到加速的作用，能够加强喷砂施工的施工效果，提高施工效率。

继续参考图1和图2，滑阀1311内设置有相互连通的第一段阀芯通道13112和第二段阀芯通道13113；第一段阀芯通道13112的内径大于第二段阀芯通道13113的内径；中间部13的外壁进一步嵌设有剪钉134，剪钉134的一端设置有凸起结构1341，滑阀1311的外壁设置有卡槽13111，凸起结构1341卡接在卡槽13111内。在喷砂射孔作业中，剪钉134的凸起结构1341卡进滑阀1311的卡槽13111内，剪钉134对滑阀1311起到固定的作用，此时滑阀1311处于关闭状态，滑阀1311只起到一个连通通道的作用，使得磨砂浆液L1流入浆液通道131内，从喷嘴133喷出。

继续参考图1和图2，当喷砂射孔作业完成时，需要打开滑阀1311；滑阀1311的开启通过将投球14投入滑阀的第一段阀芯通道13112内来实现，由于投球14的直径大于第二段阀芯通道13113的内径，投球14只停留在第一段阀芯通道13112内，投球14则可以将第二段阀芯通道13113的端口堵住；同时利用泵压的液压力，滑阀1311向单流阀121的方向移动，剪钉134的凸起结构1341断裂，滑阀1311变得不固定，在一定范围内可以实现滑动，同时投球14将第二段阀芯通道13113堵上导致浆液通道131不能导通，此时，从浆液注入口111注入的洗井液L2只能流入到洗井通道132内，从洗井通道132的出口处流出喷枪本体，对措施层位置进行清洗施工。洗井液可以采用清水，洗井通道132的延伸方向与喷枪本体1延伸轴向保持一致，洗井通道132的直径与洗井液流量相适应，能够保证洗井的时候具有较高的流速，达到冲破磨料沉砂硬砂面的效果，由于洗井通道132与喷枪本体1的延伸轴向一致，能够将沉砂悬浮起来，便于洗井过程中磨料水射流管柱的下放。

本申请实施例提供的喷砂洗井一体式喷枪，将浆液通道131和洗井通道132同时设置在一个喷枪内，采用投球14和滑阀1311的配合使用来切换浆液通道131的导通和洗井通道132的导通，能够实现喷砂功能和洗井功能集成在一个喷枪上，只需向井内下入一次磨料水射流管柱即可实现喷砂射孔作业和洗井作业的先后进行，可以减少一个喷枪和管柱的使用，减少一次下管柱作业，节省作业施工流程，节约作业施工成本，提升整体磨料水射流的作业效率。

图3为本申请实施例提供的一种磨料水射流作业系统井内的拓扑图；图4为本申请实施例提供的一种磨料水射流作业系统井外的拓扑图。结合图3和图4，本申请实施例提供一种磨料水射流作业系统，包括：位于井内的磨料水射流管柱01、套管02以及位于井外的磨砂浆液循环罐03、混砂搅拌装置04、压裂泵05和投球器06。

如图3所示，磨料水射流管柱01位于套管02内，磨料水射流管柱01内设置有依次连通的油管锚定器011、轴向往复器012和前文所述的喷砂洗井一体式喷枪013，油管锚定器011、轴向往复器012和喷砂洗井一体式喷枪013通过油管014相互连通。喷砂洗井一体式喷枪013靠近措施层位置SD设置，油管锚定器011靠近措施层上部位置设置。磨料水射流管柱01可以通过油管锚定器011固定在井内的内壁上，可以避免磨料水射流管柱01发生位移或者因磨料水射流管柱01的扭转而对套管02形成不希望的切割情况，可保证井筒的完整性，利于磨料水射流的作业。轴向往复器012可以带动喷砂洗井一体式喷枪013在磨料水射流管柱01的延伸方向上在一定范围内往复移动，可以使得喷砂洗井一体式喷枪013在喷砂射孔作业和洗井作业过程中能够在井筒内沿着井筒延伸方向灵活移动，加强喷砂射孔作业和洗井作业的施工效果。

如图4所示，磨砂浆液循环罐03的一端从井口SU接入磨料水射流管柱01和套管02形成的环空通道内，混砂搅拌装置04的一端连通磨砂浆液循环罐03的另一端；压裂泵05的一端连通混砂搅拌装置04的另一端，压裂泵05的另一端从井口SU接入磨料水射流管柱01。磨料水射流管柱01、磨砂浆液循环罐03、混砂搅拌装置04和压裂泵05形成了一个循环系统，在这个循环系统中混砂搅拌装置04用于提供磨砂浆液，压裂泵05用于向磨料水射流管柱01内泵入磨砂浆液或者清水，当进行喷砂射孔作业时，压裂泵05向磨料水射流管柱01内泵入磨砂浆液，磨砂浆液可以从喷砂洗井一体式喷枪013喷射到措施层位置SD；当进行洗井作业时，压裂泵05向磨料水射流管柱01内泵入清水，清水可以从喷砂洗井一体式喷枪013喷射到措施层位置SD，对措施层位置SD进行清洗；磨砂浆液循环罐03用于处理回收的磨砂浆液，可以使得磨砂浆液能够重复利用。在泵压的液压力作用下，磨砂浆液可以从井内顺着套管(02)与磨料水射流管柱01之间形成的环空通道回流到磨砂浆液循环罐03内，回收回来的磨砂浆液在磨砂浆液循环罐03内进行沉淀处理，沉淀处理可以滤掉回收磨砂浆液中的大颗砂砾或者油污等，沉淀处理后的磨砂浆液再次进入循环管路内，被重复利用，继续进行喷砂射孔作业。磨砂浆液的循环利用，既能降低成本，又可以减少对环境的污染。投球器06用于将投球投入滑阀内，堵住浆液通道，以结束喷砂射孔作业，进行洗井作业；当投球通过投球器06进入滑阀内，堵住滑阀内的通道，压裂泵05向磨料水射流管柱01内泵入清水，使得清水可以从喷砂洗井一体式喷枪013的洗井通道喷出，对措施层位置SD进行洗井作业。

本申请实施例提供的磨料水射流作业系统，通过油管锚定器011可以锚定磨料水射流管柱01，使得磨料水射流管柱01的位置固定，可以避免磨料水射流管柱01在施工过程中，发生径向旋转移动形成切割，导致套管强度下降，损坏井筒的完整性。通过井外的磨砂浆液循环罐03可以实现磨砂浆液的循环利用，能够大幅度减少磨砂浆液的使用，大幅度降低施工成本，减少施工排放，达到降低环境污染的效果。

图5为本申请实施例提供的一种磨料水射流作业方法流程图。结合图1-图5，本申请实施例提供的一种磨料水射流作业方法，采用上述实施例所述的喷砂洗井一体式喷枪，磨料水射流作业方法包括如下步骤：

首先执行磨料水射流作业系统的组建步骤S1-S3。

具体的，步骤S1：将磨料水射流管柱下入井内，并将油管锚定器、轴向往复器和喷砂洗井一体式喷枪通过油管一次连通安装。具体的，磨料水射流管柱下入到管套内，其中，喷砂洗井一体式喷枪靠近措施层位置放置，油管锚定器靠近措施层上部位置设置。

喷枪前端设置的单流阀利用凡尔球可以实现单向流通，在磨料水射流管柱的下放过程中，方便井内的流体进入油管内部，不会因为浮力作用而导致磨料水射流管柱下放困难，单流阀内设置有过滤网，过滤网可以过滤掉井内流体中的大颗粒杂质，保护喷嘴内部通道的畅通，可以避免浆液通道被脏污或被堵塞。

继续步骤S2：如果磨料水射流管柱下入到设定深度后，通过油管锚定器锚定磨料水射流管柱。

设定深度通常可以根据不同地形和地质等因素进行具体设定，每次作业可以设定不同的深度，本申请不做具体限定。油管锚定器可以将磨料水射流管柱固定在井内，可以避免磨料水射流管柱发生位移，例如，在泵压冲力作用下，磨料水射流管柱会发生拉伸扭转而将套管切断；因此，将磨料水射流管柱固定住，可以保证井筒的完整性，可保证施工质量。

继续步骤S3：将井外的磨砂浆液循环罐、混砂搅拌装置和压裂泵通过与磨料水射流管柱闭环式依次连通，可以建立循环连通。

当磨料水射流作业系统组建完成后，则继续执行喷砂射孔作业的流程步骤S4-S6。

具体的，步骤S4：启动压裂泵，按照设定作业参数，将磨砂浆液泵入磨料水射流管柱。磨砂浆液由混砂搅拌装置产生得到。

继续执行步骤S5：磨砂浆液进入磨料水射流管柱后，进入喷砂洗井一体式喷枪，流经浆液通道从喷嘴喷出，对井下进行磨料水射流射孔施工。在进行喷砂射孔作业过程中，喷砂洗井一体式喷枪的滑阀处于关闭状态，磨砂浆液可以从喷嘴喷出。

在喷砂射孔作业的过程中，井内的磨砂浆液可以从油管与套管之间的环空通道回流到磨砂浆液循环罐内，磨砂浆液循环罐对回收的磨砂浆液进行沉淀或者过滤等处理过程，可以过滤掉回收磨砂浆液中大颗粒和油污等杂质，将处理后的磨砂浆液继续灌入到压裂泵内泵入磨料水射流管柱内，进行喷砂射孔作业，实现磨砂浆液的循环利用，节约作业成本，减少施工排放，保护环境。

继续执行步骤S6：当喷砂射孔作业完成后，停止压裂泵，打开投球器，将投球射入滑阀的第一段阀芯通道内，阻断浆液通道，在泵压的作用下，推动滑阀移动，剪钉的凸起结构断裂，滑阀可以在一定范围内沿着浆液通道的延伸方向进行滑动，此时，喷砂射孔作业结束。

需要说明的是，剪钉的使用是一次性的，每进行一次磨料水射流作业就会用掉剪钉，当磨料水射流作业完成，将磨料水射流管柱提出井内后，在下一次使用前，需要对滑阀重新安装剪钉。

当喷砂射孔作业的流程完成后，继续执行洗井作业的流程步骤S7-S8。

具体的，步骤S7：关闭投球器，启动压裂泵，将洗井液泵入磨料水射流管柱，洗井液可以是清水，洗井液进入到磨料水射流管柱后，从喷砂洗井一体式喷枪的洗井通道流出，对井下进行洗井施工，可达到冲破磨料沉砂硬砂面的效果，由于洗井通道与喷枪本体的延伸轴向一致，能够将沉砂悬浮起来，便于洗井过程中磨料水射流管柱的下放。洗井作业可以将井底的磨砂沉料洗出，以免影响地层流体的渗出。

最后，步骤S8：完成设定作业流程后，关闭压裂泵，提出磨料水射流管柱，磨料水射流作业完成。

磨料水射流作业完成，需要将磨料水射流管柱从井内提出。

本申请实施例提供的磨料水射流作业方法，利用带有喷砂洗井一体式喷枪的磨料水射流作业系统进行喷砂射孔作业和洗井作业，只需向井内下入一次磨料水射流管柱，利用喷砂洗井一体式喷枪，可以实现喷砂射孔作业和洗井作业的先后进行，中间只需要借助投球器打开滑阀，堵住浆液通道，即可实现两种作业的切换进行，简化作业流程，降低施工成本；同时，井外与井内建立循环连通，使得磨砂浆液可以循环利用，节约施工成本，减少施工排放，能够实现减少环境污染的效果。

本申请提供的喷砂洗井一体式喷枪、磨料水射流作业系统及方法，可以应用于油田、煤层气和铀矿地浸等磨料水射流的施工中，尤其适合磨料水射流射孔和磨料水射流切割作业，本申请不作具体限定。

本申请提供一种喷砂洗井一体式喷枪、磨料水射流作业系统及方法，其中，喷砂洗井一体式喷枪将浆液通道和洗井通道同时设置在一个喷枪内，采用投球和滑阀的配合使用来切换浆液通道的导通和洗井通道的导通，能够实现喷砂功能和洗井功能集成在一个喷枪上，只需向井内下入一次磨料水射流管柱即可实现喷砂射孔作业和洗井作业的先后进行，能够减少一个喷枪和管柱的使用，从而减少一次下管柱作业，节省作业施工流程，节约作业施工成本，提升整体磨料水射流的作业效率。本申请提供的喷砂洗井一体式喷枪结构简单且安全稳定。磨料水射流作业系统及方法操作简单，可以通过油管锚定器锚定磨料水射流管柱，使得磨料水射流管柱的位置固定，可以避免磨料水射流管柱在施工过程中发生径向旋转移动形成切割，导致套管强度下降，损坏管柱的完整性。通过井外的磨砂浆液循环罐实现磨砂浆液的循环利用，能够大幅度减少磨砂浆液，从而大幅度降低施工成本，且减少施工排放，达到降低环境污染的效果。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。