[发明专利]拖动式无封隔器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拖动的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对储层进行多段压裂，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，采用射孔弹爆炸射孔会在孔眼周围形成压实带，射孔弹爆炸射孔时压力出现较大波动，可能使孔眼处压力低于裂缝闭合压力，对敏感储层产生伤害；此外，常规酸化压裂方法酸压过程中，酸液进入储层裂缝一定距离后，前端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，限制了酸压形成裂缝的长度。

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，但容易发生砂卡管柱导致井下事故，且封隔器受酸液腐蚀，多次座封解封后封隔效果变差。

本发明利用工具上布置的自激振荡喷嘴，射孔过程中，形成水力脉冲射流，利用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，将孔眼周围流体一同卷吸进孔眼，在射孔孔眼壁面产生水力自封隔的效果，进而实现拖动管柱无封隔器多层段储层的射孔压裂增产；此外，利用脉冲射流产生的压力脉动，在孔眼及裂缝中使酸液产生扰动，使裂缝末端性能已变化的酸液能够被后续未反应酸液替换，进而继续溶蚀地层扩展裂缝，同时脉动的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，增加了酸压裂缝的长度。

发明内容

为了克服常规酸化压裂技术存在的缺陷，本发明提供一种拖动式无封隔器水力喷射脉动酸压装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用如下方案：

一种拖动式无封隔器水力喷射脉动酸压装置，包括上转换短节、扶正器、喷枪、下转换短节、导向接头；其特征在于：上转换短节上端与施工管柱连接、下端与喷枪的上端连接，喷枪下端则利用下转换短节与导向接头连接；扶正器套装在上转换短节上；喷枪上安装有自激振荡喷嘴；导向接头内设有球座，通过钢球在球座的座封与解封实现装置通道末端的封闭与反洗时通道的开启。

优选地，上转换短节为中空圆管，上部的外径大、下部外径小，上下接头处分别设有内螺纹和外螺纹，上转换短节通过上接头的内螺纹与工作管柱连接、通过下接头的外螺纹与喷枪的上端相连。

优选地，扶正器为带有六个翼的圆管，六个翼平行轴向设置并沿圆管外周均布，六个翼上下两端分别设有倒角，倒角面长度为20mm，倒角面与竖直面的倒角角度为30°；扶正器的内径等于上转换短节下部的外径，扶正器长度小于上转换短节下部长度，扶正器套装在转换短节上；上转换短节上部的外径大于扶正器内径保证了扶正器不会向上移动。

优选地，喷枪为管壁带有水眼的圆管，上下接头均设有内螺纹，喷枪通过上接头的内螺纹与上转换短节下端螺纹连接；转换短节下端外螺纹与喷枪连接后喷枪的外径大于扶正器内径保证了扶正器不会向下运动，实现了扶正器套装于转换短节上的固定；喷枪均布两层水眼、每层3个水眼，层内水眼相位120°，层间水眼相位60°，水眼处设有内螺纹，以安装自激振荡脉冲喷嘴；喷枪总长500mm。

优选地，自激振荡脉冲喷嘴为上部外径小、下部外径大的圆柱体，自激振荡脉冲喷嘴外径小的部分设有外螺纹，以与喷枪上水眼处的内螺纹进行螺纹连接；自激振荡脉冲喷嘴内部流道的上端为球锥形喷腔、中部为大尺寸圆柱形谐振腔、下部为小直径圆柱形喷腔。

优选地，下转换短节为中空圆管，上下接头处分别设有外螺纹和内螺纹，下转换短节通过上接头的外螺纹与喷枪的下端连接，通过下接头的内螺纹与脉动酸压装置的导向接头相连接。

优选地，导向接头外部上端有外螺纹、中间为圆柱体、下端为锥面柱体，导向接头内部上端为大直径圆形通道、下端为小直径圆形通道，在小直径圆形通道与大直径圆形通道相接处设有球座；导向接头下端为锥面，在导向接头下部的小直径圆形通道顶端设有球座，并设有与球座匹配的钢球，导向接头上端入口处设置有凡尔挡片。