[發(fā)明專利]拖動式無封隔器水力噴射脈動酸壓裝置及方法

無效

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• 申請日: 2012-11-20
• 公開（公告）號: CN102953719A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田守嶒;李根生;黃中偉;宋先知;張好林;王海柱
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)(北京)
• 主分類號: E21B43/27
• 分類號: E21B43/27;E21B43/114;E21B17/10
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于油田開采領(lǐng)域，具體地，涉及一種在油氣井儲層中進(jìn)行酸化壓裂的裝置及方法，更具體地，涉及一種利用自激振蕩噴嘴產(chǎn)生脈沖脈動射流進(jìn)行拖動的無封隔器酸化壓裂的裝置和方法。

背景技術(shù)

隨著全球油氣資源的持續(xù)開采，低滲透地質(zhì)儲量占剩余儲量的比例持續(xù)增長，此外部分老油田儲層逐步進(jìn)入低壓衰竭期，儲層的壓裂改造已成為新增低滲透區(qū)塊及老油田衰竭儲層油氣開發(fā)的基本工藝。通常，在部分油氣井中需沿井筒間隔一定距離對儲層進(jìn)行多段壓裂，裂縫達(dá)到足夠的尺寸及滲透率，方可最大限度通過井筒開采儲層中的油氣。

常規(guī)的酸化壓裂技術(shù)多使用射孔彈進(jìn)行射孔，之后向井內(nèi)泵入壓裂液進(jìn)行籠統(tǒng)壓裂，井下裂縫起裂位置及走向受地應(yīng)力影響難以控制，特別是水平井，對稱的雙翼籠統(tǒng)壓裂會壓穿儲層周圍的水層，造成油層見水；同時，采用射孔彈爆炸射孔會在孔眼周圍形成壓實(shí)帶，射孔彈爆炸射孔時壓力出現(xiàn)較大波動，可能使孔眼處壓力低于裂縫閉合壓力，對敏感儲層產(chǎn)生傷害；此外，常規(guī)酸化壓裂方法酸壓過程中，酸液進(jìn)入儲層裂縫一定距離后，前端酸液性能變化較大不能繼續(xù)溶蝕地層，壓力也不足以繼續(xù)壓裂地層，限制了酸壓形成裂縫的長度。

常規(guī)酸壓技術(shù)多采用機(jī)械封隔器實(shí)現(xiàn)分層酸化壓裂。機(jī)械封隔器可在套管井實(shí)施分層或多段壓裂，但容易發(fā)生砂卡管柱導(dǎo)致井下事故，且封隔器受酸液腐蝕，多次座封解封后封隔效果變差。

本發(fā)明利用工具上布置的自激振蕩噴嘴，射孔過程中，形成水力脈沖射流，利用滯止壓力波動迅速破壞套管及井壁形成射孔孔眼，不會產(chǎn)生壓實(shí)帶，對于起裂壓力高的層位可大幅降低起裂壓力；酸化壓裂過程中，利用自激振蕩噴嘴噴出的高速脈沖射流的卷吸作用，將孔眼周圍流體一同卷吸進(jìn)孔眼，在射孔孔眼壁面產(chǎn)生水力自封隔的效果，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)拖動管柱無封隔器多層段儲層的射孔壓裂增產(chǎn)；此外，利用脈沖射流產(chǎn)生的壓力脈動，在孔眼及裂縫中使酸液產(chǎn)生擾動，使裂縫末端性能已變化的酸液能夠被后續(xù)未反應(yīng)酸液替換，進(jìn)而繼續(xù)溶蝕地層擴(kuò)展裂縫，同時脈動的酸液進(jìn)入地層一定深度后壓力脈動的峰值仍可大于裂縫起裂壓力，繼續(xù)壓開地層進(jìn)行溶蝕，增加了酸壓裂縫的長度。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服常規(guī)酸化壓裂技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種拖動式無封隔器水力噴射脈動酸壓裝置及方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下方案：

一種拖動式無封隔器水力噴射脈動酸壓裝置，包括上轉(zhuǎn)換短節(jié)、扶正器、噴槍、下轉(zhuǎn)換短節(jié)、導(dǎo)向接頭；其特征在于：上轉(zhuǎn)換短節(jié)上端與施工管柱連接、下端與噴槍的上端連接，噴槍下端則利用下轉(zhuǎn)換短節(jié)與導(dǎo)向接頭連接；扶正器套裝在上轉(zhuǎn)換短節(jié)上；噴槍上安裝有自激振蕩噴嘴；導(dǎo)向接頭內(nèi)設(shè)有球座，通過鋼球在球座的座封與解封實(shí)現(xiàn)裝置通道末端的封閉與反洗時通道的開啟。

優(yōu)選地，上轉(zhuǎn)換短節(jié)為中空圓管，上部的外徑大、下部外徑小，上下接頭處分別設(shè)有內(nèi)螺紋和外螺紋，上轉(zhuǎn)換短節(jié)通過上接頭的內(nèi)螺紋與工作管柱連接、通過下接頭的外螺紋與噴槍的上端相連。

優(yōu)選地，扶正器為帶有六個翼的圓管，六個翼平行軸向設(shè)置并沿圓管外周均布，六個翼上下兩端分別設(shè)有倒角，倒角面長度為20mm，倒角面與豎直面的倒角角度為30°；扶正器的內(nèi)徑等于上轉(zhuǎn)換短節(jié)下部的外徑，扶正器長度小于上轉(zhuǎn)換短節(jié)下部長度，扶正器套裝在轉(zhuǎn)換短節(jié)上；上轉(zhuǎn)換短節(jié)上部的外徑大于扶正器內(nèi)徑保證了扶正器不會向上移動。

優(yōu)選地，噴槍為管壁帶有水眼的圓管，上下接頭均設(shè)有內(nèi)螺紋，噴槍通過上接頭的內(nèi)螺紋與上轉(zhuǎn)換短節(jié)下端螺紋連接；轉(zhuǎn)換短節(jié)下端外螺紋與噴槍連接后噴槍的外徑大于扶正器內(nèi)徑保證了扶正器不會向下運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)了扶正器套裝于轉(zhuǎn)換短節(jié)上的固定；噴槍均布兩層水眼、每層3個水眼，層內(nèi)水眼相位120°，層間水眼相位60°，水眼處設(shè)有內(nèi)螺紋，以安裝自激振蕩脈沖噴嘴；噴槍總長500mm。

優(yōu)選地，自激振蕩脈沖噴嘴為上部外徑小、下部外徑大的圓柱體，自激振蕩脈沖噴嘴外徑小的部分設(shè)有外螺紋，以與噴槍上水眼處的內(nèi)螺紋進(jìn)行螺紋連接；自激振蕩脈沖噴嘴內(nèi)部流道的上端為球錐形噴腔、中部為大尺寸圓柱形諧振腔、下部為小直徑圓柱形噴腔。

優(yōu)選地，下轉(zhuǎn)換短節(jié)為中空圓管，上下接頭處分別設(shè)有外螺紋和內(nèi)螺紋，下轉(zhuǎn)換短節(jié)通過上接頭的外螺紋與噴槍的下端連接，通過下接頭的內(nèi)螺紋與脈動酸壓裝置的導(dǎo)向接頭相連接。

優(yōu)選地，導(dǎo)向接頭外部上端有外螺紋、中間為圓柱體、下端為錐面柱體，導(dǎo)向接頭內(nèi)部上端為大直徑圓形通道、下端為小直徑圓形通道，在小直徑圓形通道與大直徑圓形通道相接處設(shè)有球座；導(dǎo)向接頭下端為錐面，在導(dǎo)向接頭下部的小直徑圓形通道頂端設(shè)有球座，并設(shè)有與球座匹配的鋼球，導(dǎo)向接頭上端入口處設(shè)置有凡爾擋片。