[发明专利]不动管柱式无封隔器滑套水力喷射脉动酸压装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于油田开采领域，具体地，涉及一种在油气井储层中进行酸化压裂的装置及方法，更具体地，涉及一种利用自激振荡喷嘴产生脉冲脉动射流进行不动管柱式无封隔器酸化压裂的装置和方法。

背景技术

随着全球油气资源的持续开采，低渗透地质储量占剩余储量的比例持续增长，此外部分老油田储层逐步进入低压衰竭期，储层的压裂改造已成为新增低渗透区块及老油田衰竭储层油气开发的基本工艺。通常，在部分油气井中需沿井筒间隔一定距离进行分层多段压裂，裂缝达到足够的尺寸及渗透率，方可最大限度通过井筒开采储层中的油气。

常规的酸化压裂技术多使用射孔弹进行射孔，之后向井内泵入压裂液进行笼统压裂，井下裂缝起裂位置及走向受地应力影响难以控制，特别是水平井，对称的双翼笼统压裂会压穿储层周围的水层，造成油层见水；同时，射孔弹射孔爆炸时会在孔眼周围形成压实带，爆炸射孔中压力存在波动，令孔眼处压力可能低于裂缝闭合压力，对敏感地层产生伤害；此外，常规酸化压裂方法酸压过程中，酸液进入裂缝一定距离后，酸液性能变化较大不能继续溶蚀地层，压力也不足以继续压裂地层，限制酸化压裂形成裂缝的长度。

常规酸压技术多采用机械封隔器实现分层酸化压裂。机械封隔器可在套管井实施分层或多段压裂，但容易发生砂卡导致井下事故，且封隔器受酸液腐蚀，多次座封解封后封隔效果变差，裂缝达到一定长度后继续注入酸液无法再酸化溶蚀地层，形成的裂缝长度有限。

本发明通过短节连接多级无封隔器滑套水力喷射脉动酸压装置下入井筒内，通过依次投球打开各级酸压装置滑套，实现不拖动管柱的多级酸化压裂。利用工具上布置的自激振荡喷嘴，射孔过程中，形成高速水力脉冲射流，高速射流的卷吸作用实现了水力封隔，不需要传统的封隔器，利用射流的滞止压力波动迅速破坏套管及井壁形成射孔孔眼，不会产生压实带，对于起裂压力高的层位可大幅降低起裂压力；酸化压裂过程中，利用自激振荡喷嘴喷出的高速脉冲射流的卷吸作用，在射孔孔眼壁面产生水力自封隔，进而实现不动管柱多层段射孔压裂增产；此外，利用脉冲射流的压力脉动，在孔眼及裂缝中使酸液产生扰动，可使前端性能已变化的酸液能够被后续未反应酸液替换，继续溶蚀地层扩展裂缝，同时前端酸液进入地层一定深度后压力脉动的峰值仍可大于裂缝起裂压力，继续压开地层进行溶蚀，增加酸压裂缝的长度。

发明内容

为了克服现有常规酸化压裂技术中技术的缺陷，本发明提供一种不动管柱式无封隔器滑套水力喷射脉动酸压的装置及方法。

为克服上述缺陷，本发明采用如下方案：

不动管柱式无封隔器滑套水力喷射脉动酸压装置，包括导向头、多孔油管短节、单向阀、第一下短节、第一扶正器、第一喷枪、第二扶正器、第一上短节；其特征在于：导向头连接到多孔油管短节下端；多孔油管短节上端与单向阀的下端相连接，单向阀内设有阀球和球座阀，单向阀上端与第一下短节的下端连接，第一下短节上端与第一喷枪的下端连接；第一下短节上安装有第一扶正器；第一喷枪上安装自激振荡喷嘴，第一喷枪上端通过第一上短节连接到工作管柱上，在第一上短节上安装有第二扶正器。

进一步地，还包括第二级喷枪、第二上短节；第二喷枪上端通过第二上短节连接到工作管柱、下端与第一上短节上端连接；第二喷枪内设计有滑套及销钉，进行第一级酸压时，滑套被销钉固定，封隔了第二喷枪上的喷嘴，仅通过第一喷枪进行第一级酸压；第一级酸压完成后，通过在工作管柱内投入匹配钢球，在压力作用下钢球座封于滑套上端，可以剪断销钉打开滑套，使第二级喷枪的喷嘴与流体通道连接，同时钢球与滑套配合关闭了第二喷枪向下的通道，封隔了下部完成酸压工作的第一喷枪，进行第二级酸压施工。

进一步地，在第二喷枪上端通过第二上短节依次连接第三喷枪、第三上短节；第三喷枪与第二喷枪的结构相同，仅第三喷枪内滑套的内径大于第二喷枪所采用钢球的直径，同时小于第三喷枪所采用的钢球的直径；

进一步地，以此类推，喷枪内滑套内径大于其前一喷枪所采用的钢球外径，可实现逐级投入钢球打开滑套进行酸化压裂。

进一步地，导向头外部上端为圆柱体、下端为锥面柱体，内部上端为大直径圆形通孔、下端为小直径圆形通孔；大直径圆形通孔处设有内螺纹；

优选地，多孔油管短节为带孔圆管，上下两端分别设有外螺纹，多孔油管短节下端与导向头螺纹连接，油管主体侧面开有42个的小孔，分14层均布于油管圆周，层内小孔相位120°，层间小孔相位60°。