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      不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置及方法

      文檔序號(hào):5351691閱讀:508來(lái)源:國(guó)知局
      專(zhuān)利名稱(chēng):不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置及方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明屬于油田開(kāi)采領(lǐng)域,具體地,涉及一種在油氣井儲(chǔ)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(dòng)射流進(jìn)行不動(dòng)管柱式無(wú)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(kāi)采,低滲透地質(zhì)儲(chǔ)量占剩余儲(chǔ)量的比例持續(xù)增長(zhǎng),此外部分老油田儲(chǔ)層逐步進(jìn)入低壓衰竭期,儲(chǔ)層的壓裂改造已成為新增低滲透區(qū)塊及老油田衰竭儲(chǔ)層油氣開(kāi)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進(jìn)行分層多段壓裂,裂縫達(dá)到足夠的尺寸及滲透率,方可最大限度通過(guò)井筒開(kāi)采儲(chǔ)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(duì)稱(chēng)的雙翼籠統(tǒng)壓裂會(huì)壓穿儲(chǔ)層周?chē)乃畬?,造成油層?jiàn)水;同時(shí),射孔彈射孔爆炸時(shí)會(huì)在孔眼周?chē)纬蓧簩?shí)帶,爆炸射孔中壓力存在波動(dòng),令孔眼處壓力可能低于裂縫閉合壓力,對(duì)敏感地層產(chǎn)生傷害;此外,常規(guī)酸化壓裂方法酸壓過(guò)程中,酸液進(jìn)入裂縫一定距離后,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,限制酸化壓裂形成裂縫的長(zhǎng)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,裂縫達(dá)到一定長(zhǎng)度后繼續(xù)注入酸液無(wú)法再酸化溶蝕地層,形成的裂縫長(zhǎng)度有限。本發(fā)明通過(guò)短節(jié)連接多級(jí)無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置下入井筒內(nèi),通過(guò)依次投球打開(kāi)各級(jí)酸壓裝置滑套,實(shí)現(xiàn)不拖動(dòng)管柱的多級(jí)酸化壓裂。利用工具上布置的自激振蕩噴嘴,射孔過(guò)程中,形成高速水力脈沖射流,高速射流的卷吸作用實(shí)現(xiàn)了水力封隔,不需要傳統(tǒng)的封隔器,利用射流的滯止壓力波動(dòng)迅速破壞套管及井壁形成射孔孔眼,不會(huì)產(chǎn)生壓實(shí)帶,對(duì)于起裂壓力高的層位可大幅降低起裂壓力;酸化壓裂過(guò)程中,利用自激振蕩噴嘴噴出的高速脈沖射流的卷吸作用,在射孔孔眼壁面產(chǎn)生水力自封隔,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不動(dòng)管柱多層段射孔壓裂增產(chǎn);此外,利用脈沖射流的壓力脈動(dòng),在孔眼及裂縫中使酸液產(chǎn)生擾動(dòng),可使前端性能已變化的酸液能夠被后續(xù)未反應(yīng)酸液替換,繼續(xù)溶蝕地層擴(kuò)展裂縫,同時(shí)前端酸液進(jìn)入地層一定深度后壓力脈動(dòng)的峰值仍可大于裂縫起裂壓力,繼續(xù)壓開(kāi)地層進(jìn)行溶蝕,增加酸壓裂縫的長(zhǎng)度。

      發(fā)明內(nèi)容
      為了克服現(xiàn)有常規(guī)酸化壓裂技術(shù)中技術(shù)的缺陷,本發(fā)明提供一種不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓的裝置及方法。為克服上述缺陷,本發(fā)明采用如下方案不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置,包括導(dǎo)向頭、多孔油管短節(jié)、單向閥、第一下短節(jié)、第一扶正器、第一噴槍、第二扶正器、第一上短節(jié);其特征在于導(dǎo)向頭連接到多孔油管短節(jié)下端;多孔油管短節(jié)上端與單向閥的下端相連接,單向閥內(nèi)設(shè)有閥球和球座閥,單向閥上端與第一下短節(jié)的下端連接,第一下短節(jié)上端與第一噴槍的下端連接;第一下短節(jié)上安裝有第一扶正器;第一噴槍上安裝自激振蕩噴嘴,第一噴槍上端通過(guò)第一上短節(jié)連接到工作管柱上,在第一上短節(jié)上安裝有第二扶正器。進(jìn)一步地,還包括第二級(jí)噴槍、第二上短節(jié);第二噴槍上端通過(guò)第二上短節(jié)連接到工作管柱、下端與第一上短節(jié)上端連接;第二噴槍內(nèi)設(shè)計(jì)有滑套及銷(xiāo)釘,進(jìn)行第一級(jí)酸壓時(shí),滑套被銷(xiāo)釘固定,封隔了第二噴槍上的噴嘴,僅通過(guò)第一噴槍進(jìn)行第一級(jí)酸壓;第一級(jí)酸壓完成后,通過(guò)在工作管柱內(nèi)投入匹配鋼球,在壓力作用下鋼球座封于滑套上端,可以剪斷銷(xiāo)釘打開(kāi)滑套,使第二級(jí)噴槍的噴嘴與流體通道連接,同時(shí)鋼球與滑套配合關(guān)閉了第二噴槍向下的通道,封隔了下部完成酸壓工作的第一噴槍?zhuān)M(jìn)行第二級(jí)酸壓施工。進(jìn)一步地,在第二噴槍上端通過(guò)第二上短節(jié)依次連接第三噴槍、第三上短節(jié);第三噴槍與第二噴槍的結(jié)構(gòu)相同,僅第三噴槍內(nèi)滑套的內(nèi)徑大于第二噴槍所采用鋼球的直徑,同時(shí)小于第三噴槍所采用的鋼球的直徑;進(jìn)一步地,以此類(lèi)推,噴槍內(nèi)滑套內(nèi)徑大于其前一噴槍所采用的鋼球外徑,可實(shí)現(xiàn)逐級(jí)投入鋼球打開(kāi)滑套進(jìn)行酸化壓裂。進(jìn)一步地,導(dǎo)向頭外部上端為圓柱體、下端為錐面柱體,內(nèi)部上端為大直徑圓形通孔、下端為小直徑圓形通孔;大直徑圓形通孔處設(shè)有內(nèi)螺紋;優(yōu)選地,多孔油管短節(jié)為帶孔圓管,上下兩端分別設(shè)有外螺紋,多孔油管短節(jié)下端與導(dǎo)向頭螺紋連接,油管主體側(cè)面開(kāi)有42個(gè)的小孔,分14層均布于油管圓周,層內(nèi)小孔相位120°,層間小孔相位60°。進(jìn)一步地,單向閥上下兩端分別設(shè)有外螺紋和內(nèi)螺紋,單向閥的下端通過(guò)內(nèi)螺紋與多孔油管短節(jié)的上端螺紋連接,上端通過(guò)外螺紋與第一下短節(jié)連接;單向閥內(nèi)流道最小內(nèi)徑為12mm,在最小流道上端開(kāi)有與水平面呈60°夾角的斜槽設(shè)計(jì)為球座閥,與閥球配合組成單向閥,單向閥上端入口處裝有凡爾擋片,閥球直徑大于球座閥的最小內(nèi)徑和凡爾擋片上的孔徑。進(jìn)一步地,第一下短節(jié)為中空?qǐng)A管,上下接頭處分別設(shè)有外螺紋和內(nèi)螺紋,第一下短節(jié)通過(guò)通過(guò)下接頭的內(nèi)螺紋與單向閥螺紋連接、通過(guò)上接頭的外螺紋與第一噴槍連接。進(jìn)一步地,第一扶正器為帶有六翼的圓管,六個(gè)翼沿軸向設(shè)置并沿圓管外周均布,六個(gè)翼上下兩端分別進(jìn)行倒角,倒角面長(zhǎng)度為20mm,倒角面與豎直面的倒角角度為30°。進(jìn)一步地,第一噴槍為管壁設(shè)計(jì)有水眼的圓管,上下接頭處設(shè)有內(nèi)螺紋,第一噴槍通過(guò)上下接頭的螺紋實(shí)現(xiàn)與第一上短節(jié)和第一下短節(jié)螺紋的連接;噴槍3均布兩層水眼、每層3個(gè)水眼,層內(nèi)水眼相位120°,層間水眼相位60°,水眼處設(shè)計(jì)有內(nèi)螺紋;噴槍總長(zhǎng)500mm ;進(jìn)一步地,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,自激振蕩脈沖噴嘴采用碳化鎢或陶瓷等耐腐蝕材料加工制造;優(yōu)選地,第一上短節(jié)為中空?qǐng)A管,上下接頭處分別設(shè)有內(nèi)螺紋和外螺紋,第一上短節(jié)通過(guò)上接頭的內(nèi)螺紋與工作管柱連接,通過(guò)下接頭的外螺紋與第一噴槍連接;優(yōu)選地,第二扶正器的結(jié)構(gòu)與第一扶正器的結(jié)構(gòu)相同;優(yōu)選地,第二噴槍為管壁設(shè)計(jì)有水眼的圓管,上接頭處設(shè)有內(nèi)螺紋,下接頭設(shè)有外螺紋,第二噴槍通過(guò)上下接頭的螺紋實(shí)現(xiàn)與第二上短節(jié)和第一上短節(jié)的連接;噴槍中間均布兩層水眼、每層3個(gè)水眼,層內(nèi)水眼相位120°,層間水眼相位60°,水眼處設(shè)計(jì)有內(nèi)螺紋,可安裝自激振蕩脈沖噴嘴;噴槍內(nèi)部設(shè)計(jì)有滑套,滑套的外徑等于第二級(jí)噴槍的內(nèi)徑,滑套由銷(xiāo)釘固定在噴槍內(nèi)封堵第二噴槍上的噴嘴;噴槍總長(zhǎng)500mm,在第二噴槍的下端面設(shè)有限位錐面,用于限制滑套的位移;滑套外徑60mm,長(zhǎng)度132mm,開(kāi)有四道密封槽,靠近滑套下端,開(kāi)有寬6_的槽,與銷(xiāo)釘配合實(shí)現(xiàn)固定;滑套上端內(nèi)壁倒角60°,與鋼球配合實(shí)現(xiàn)座封;下端外壁倒角30°,與噴槍本體限位錐面配合,銷(xiāo)釘剪斷后,滑套最終止動(dòng)于限位錐面。不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓方法,采用上述所述的不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置,其特征在于包括以下施工步驟(I)、通過(guò)工作管柱將多級(jí)無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置下至井內(nèi)待施工層位;(2)、通過(guò)工作管柱將射孔液泵至多級(jí)無(wú)封隔器水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置,此時(shí)各級(jí)裝置滑套未打開(kāi),流體作用于底部單向閥形成座封憋壓,僅通過(guò)最下部一級(jí)酸壓裝置噴槍上布置的自激振蕩噴嘴噴出形成高速的振蕩脈沖射流,在套管及井壁產(chǎn)生較高的波動(dòng)的滯止壓力,快速形成定向射孔孔眼;(3)、通過(guò)工作管柱將酸液泵至多級(jí)無(wú)封隔器水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置,通過(guò)噴嘴射入孔眼,在水力卷吸下形成封隔作用,憋壓形成裂縫;同時(shí),利用振蕩脈沖射流的壓力脈動(dòng),在孔眼及裂縫中使酸液產(chǎn)生擾動(dòng),可使性能已變化的酸液能夠被后續(xù)未反應(yīng)酸液替換,繼續(xù)溶蝕地層擴(kuò)展裂縫,同時(shí)酸液進(jìn)入地層一定深度后壓力脈動(dòng)的峰值仍可大于裂縫起裂壓力,繼續(xù)壓開(kāi)地層進(jìn)行溶蝕,增加酸壓裂縫的長(zhǎng)度;(4)、完成最下端儲(chǔ)層酸壓后,在工作管柱中投入與下端第二級(jí)滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置相匹配的鋼球,泵入加壓射孔液,鋼球在壓力作用下座封于第二級(jí)酸壓裝置的滑套上,當(dāng)壓力達(dá)到一定值即可打開(kāi)滑套并座封下部已完成酸化的酸壓裝置,射孔液由第二級(jí)酸壓裝置噴槍上噴出形成振蕩脈沖射流,進(jìn)行射孔;(5)、第二級(jí)儲(chǔ)層射孔工作后,通過(guò)工作管柱向井下水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置泵入加壓酸液,利用第二級(jí)酸壓裝置完成儲(chǔ)層酸壓;出)、完成下端層位的酸壓增產(chǎn)改造后,通過(guò)工作管柱依次投入與各級(jí)裝置相匹配的鋼球打開(kāi)各級(jí)酸壓裝置滑套并座封封隔下部已完成酸壓工作的水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置,依次完成上部各儲(chǔ)層射孔、酸化壓裂;(7)、完成所有層位酸化壓裂后上提管柱取出不動(dòng)式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置。進(jìn)一步地,不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓方法適用于水平井和豎直井。水力卷吸自封隔壓裂的基本原理是保持環(huán)空壓力低于地層破裂壓力,自激振蕩噴嘴噴射進(jìn)入地層孔眼,在孔眼口處高速射流產(chǎn)生強(qiáng)卷吸作用,將部分環(huán)空液及孔內(nèi)返流流體卷吸入孔眼內(nèi),使孔眼內(nèi)憋壓壓力大于地層的破裂壓力,裂縫起裂,持續(xù)噴入孔眼的高速射流及卷吸的返流保持孔眼內(nèi)的壓力大于裂縫擴(kuò)展壓力,裂縫持續(xù)擴(kuò)展,由于環(huán)空壓力低于地層破裂壓力,所以裂縫僅在自激振蕩噴嘴的噴射點(diǎn)形成,實(shí)現(xiàn)水力自封隔。施工時(shí),保持環(huán)空壓力低于地層破裂壓力,利用本發(fā)明噴槍上布置的自激振蕩噴嘴產(chǎn)生的高速脈沖射流可以實(shí)現(xiàn)水力卷吸自封隔,僅對(duì)噴射點(diǎn)處的地層進(jìn)行壓裂施工。本發(fā)明不使用傳統(tǒng)的機(jī)械封隔器可避免砂卡問(wèn)題,降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn);同時(shí)免除了暫堵劑分層及填砂分層充填難控制、施工周期長(zhǎng)等問(wèn)題。脈動(dòng)酸壓的基本原理是當(dāng)穩(wěn)定流體流過(guò)自激振蕩噴嘴諧振腔的出口收縮斷面時(shí),產(chǎn)生自激壓力激動(dòng),這種壓力激動(dòng)反饋回諧振腔從而形成反饋壓力振蕩。適當(dāng)控制諧振腔尺寸和流體的馬赫數(shù)及斯特勞哈爾數(shù)(Strouhal number),使反饋壓力振蕩的頻率與諧振腔的固有頻率相匹配,從而在諧振腔內(nèi)形成聲諧共振,使噴嘴出口射流變成斷續(xù)渦環(huán)流,并產(chǎn)生強(qiáng)烈壓力振蕩和空化作用。本發(fā)明通過(guò)噴槍上布置自振空化噴嘴,使酸液形成自激振蕩空化射流,可迅速射穿套管及井壁形成射孔孔道,酸化壓裂過(guò)程中,利用脈沖振蕩射流的壓力脈動(dòng),使孔眼及裂縫中酸液產(chǎn)生擾動(dòng),可使深處性能已變化的酸液能夠被后續(xù)注入酸液替換,繼續(xù)溶蝕地層擴(kuò)展裂縫,同時(shí)酸液進(jìn)入地層一定深度后壓力脈動(dòng)的峰值仍可大于裂縫起裂壓力,繼續(xù)壓開(kāi)地層進(jìn)行溶蝕,增加酸壓裂縫的長(zhǎng)度。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有酸化壓裂技術(shù),具有如下有益效果(I)、利用高速脈動(dòng)射流產(chǎn)生的水力卷吸封隔作用進(jìn)行酸壓封隔,不需要傳統(tǒng)酸壓工具的封隔器,避免了傳統(tǒng)工具中封隔器多次座封解封易失效的問(wèn)題。(2)、采用脈動(dòng)射流進(jìn)行酸壓可增加酸壓進(jìn)入地層深度,增大壓裂裂縫長(zhǎng)度,酸化壓裂效果優(yōu)于常規(guī)技術(shù)。(3)、本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安全可靠,施工方法成熟,施工成本較常規(guī)技術(shù)更低。(4)、可根據(jù)所需酸壓層數(shù)組裝相應(yīng)級(jí)數(shù)的酸化壓裂裝置,一次下入酸壓裝置可酸化壓裂的層數(shù)更多;采用逐級(jí)投球打開(kāi)滑套的方法,實(shí)現(xiàn)不動(dòng)管柱對(duì)多層段儲(chǔ)層的逐級(jí)酸化壓裂,不需要拖動(dòng)管柱連續(xù)進(jìn)行酸化壓裂可減小作業(yè)時(shí)間,降低施工成本。(5)、將水力脈沖射孔與酸壓技術(shù)結(jié)合起來(lái),可同時(shí)實(shí)現(xiàn)水力射孔、水力自封隔及脈動(dòng)酸化壓裂,現(xiàn)場(chǎng)施工中不需增加額外的地面設(shè)備就可進(jìn)行多層段酸化壓裂;能夠輕易實(shí)現(xiàn)直井、水平井的分層、分段不拖動(dòng)管柱的酸化壓裂;另外,對(duì)于水平井段周?chē)兴畬訒r(shí),可通過(guò)調(diào)整噴槍上自激振蕩噴嘴的布置方向避免酸壓過(guò)程中穿透水層。出)、通過(guò)工作管柱將射孔液泵至無(wú)封隔器水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置,通過(guò)噴槍上布置的自激振蕩噴嘴形成高速的脈沖射流,在套管及井壁產(chǎn)生較高的波動(dòng)的滯止壓力,快速形成定向射孔孔眼且避免射孔彈爆炸射孔產(chǎn)生的壓實(shí)帶。


      圖1a是本發(fā)明壓裂一級(jí)地層時(shí)采用的一級(jí)不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置主視示意圖;圖1b是本發(fā)明壓裂一級(jí)地層時(shí)采用的一級(jí)不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明酸壓裝置中導(dǎo)向頭結(jié)構(gòu)示意圖;圖3是本發(fā)明酸壓裝置中多孔油管短節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖;圖4是本發(fā)明酸壓裝置中單向閥結(jié)構(gòu)示意圖;圖5是本發(fā)明酸壓裝置中下短節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖;圖6a是本發(fā)明酸壓裝置中第一扶正器結(jié)構(gòu)示意圖;圖6b是本發(fā)明酸壓裝置中第一扶正器俯視示意圖;圖7是本發(fā)明酸壓裝置中第一噴槍結(jié)構(gòu)示意圖;圖8是本發(fā)明酸壓裝置中自激振蕩脈沖噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖;圖9是本發(fā)明酸壓裝置中上短節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖;圖1Oa是壓裂兩級(jí)地層時(shí)采用的兩級(jí)不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置主視示意圖;圖1Ob是壓裂兩級(jí)地層時(shí)采用的兩級(jí)不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置結(jié)構(gòu)示意圖;圖1la是本發(fā)明酸壓裝置中第二噴槍結(jié)構(gòu)滑套鎖定狀態(tài)示意圖;圖1lb是本發(fā)明酸壓裝置中第二噴槍結(jié)構(gòu)滑套打開(kāi)狀態(tài)示意圖;圖12是本發(fā)明酸壓裝置中滑套結(jié)構(gòu)示意圖;圖13是不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓方法流程圖;圖14是不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置在水平井中3段酸化壓裂的實(shí)施示意圖;圖15是不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置在直井中3段酸化壓裂的實(shí)施示意圖;圖中1、導(dǎo)向頭,2、多孔油管短節(jié),3、單向閥,4、第一下短節(jié),5、第一扶正器,6、第一噴槍?zhuān)?、第二扶正器,8、第一上短節(jié),第二噴槍9,第二上短節(jié)10。
      具體實(shí)施例方式實(shí)施例一如圖1所示,僅壓裂一級(jí)地層時(shí)采用的一級(jí)不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置,包括導(dǎo)向頭I、多孔油管短節(jié)2、單向閥3、第一下短節(jié)4、第一扶正器5、第一噴槍6、第二扶正器7、第一上短節(jié)8 ;自下而上,導(dǎo)向頭I連接到多孔油管短節(jié)2下端,導(dǎo)向頭I可保證工具順利下入井內(nèi),同時(shí)與多孔油管短節(jié)2配合可提供反洗井筒作業(yè)的流動(dòng)通道;多孔油管短節(jié)2上端與單向閥3的下端相連接,單向閥3內(nèi)設(shè)有閥球31和球座閥32,用于實(shí)現(xiàn)酸壓施工時(shí)級(jí)不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置的封閉以及反洗循環(huán)作業(yè)時(shí)工具通道的開(kāi)啟;單向閥3上端與第一下短節(jié)4的下端連接,第一下短節(jié)4上端與第一噴槍6的下端連接;第一下短節(jié)4上安裝有第一扶正器5,第一扶正器5可以固定拖動(dòng)式無(wú)封隔器水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置,使之處于井筒中心且不與套管接觸,保證酸化壓裂的對(duì)稱(chēng)性及作業(yè)穩(wěn)定;第一噴槍6上安裝自激振蕩噴嘴61,用于實(shí)現(xiàn)水力噴射脈動(dòng)射孔與酸壓;第一噴槍6上端通過(guò)第一上短節(jié)8連接到工作管柱上,在第一上短節(jié)8上安裝有第二扶正器7。如圖2所示,導(dǎo)向頭I外部上端為圓柱體、下端為錐面柱體,內(nèi)部上端為大直徑圓形通孔、下端為小直徑圓形通孔;大直徑圓形通孔處設(shè)有內(nèi)螺紋。導(dǎo)向頭I下端的錐面設(shè)計(jì),便于順利下入工具;同時(shí)內(nèi)部設(shè)計(jì)的通孔,提高了反洗井時(shí)的過(guò)流能力,保證了密封面含砂時(shí)的處理能力,使工具運(yùn)行更可靠。如圖3所示,多孔油管短節(jié)2為帶孔圓管,上下兩端分別設(shè)有外螺紋,多孔油管短節(jié)2下端與導(dǎo)向頭I螺紋連接,油管主體側(cè)面開(kāi)有42個(gè)的小孔,分14層均布于油管圓周,層內(nèi)小孔相位120°,層間小孔相位60°,小孔與多孔油管短節(jié)內(nèi)部通孔共同構(gòu)成反洗井時(shí)流體通道。如圖4所示,單向閥3上下兩端分別設(shè)有外螺紋和內(nèi)螺紋,單向閥3兼有短接功能,單向閥3的下端通過(guò)內(nèi)螺紋與多孔油管短節(jié)2的上端螺紋連接,上端通過(guò)外螺紋與第一下短節(jié)4連接;單向閥內(nèi)流道最小內(nèi)徑為12mm,在最小流道上端開(kāi)有與水平面呈60°夾角的斜槽設(shè)計(jì)為球座閥32,與閥球31配合組成單向閥,單向閥上端入口處裝有凡爾擋片33,閥球31直徑大于球座閥32的最小內(nèi)徑和凡爾擋片33上的孔徑,使閥球31始終位于球座閥32與凡爾擋片33之間的工作區(qū)域。壓裂液正方向流動(dòng)時(shí),閥球31與球座閥32圓錐面配合實(shí)現(xiàn)座封;反洗時(shí),壓裂液沖開(kāi)閥球,實(shí)現(xiàn)解封并反向流動(dòng)。由于凡爾擋片33的限制作用,閥球31并不會(huì)偏離工作位置,而且該設(shè)計(jì)在水平位置時(shí)仍然能實(shí)現(xiàn)座封。如圖5所示,第一下短節(jié)4為中空?qǐng)A管,上下接頭處分別設(shè)有外螺紋和內(nèi)螺紋,第一下短節(jié)4通過(guò)通過(guò)下接頭的內(nèi)螺紋與單向閥3螺紋連接,上接頭的外螺紋與第一噴槍6連接,上下接頭處螺紋密封性高、強(qiáng)度高,施工中既可保證密封性又不會(huì)發(fā)生管柱斷裂事故。如圖6所示,第一扶正器5為帶有六翼的圓管,六個(gè)翼沿軸向設(shè)置并沿圓管外周均布,六個(gè)翼上下兩端分別進(jìn)行倒角,倒角面長(zhǎng)度為20mm,倒角面與豎直面的倒角角度為30°,便于工具在井眼內(nèi)起下。扶正器可以固定不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置,使之處于井筒中心且不與套管接觸,保證酸化壓裂的對(duì)稱(chēng)性及作業(yè)穩(wěn)定。第一短節(jié)接頭之間圓管的外徑等于扶正器的內(nèi)徑,長(zhǎng)度略大于扶正器長(zhǎng)度,工具安裝之后,短節(jié)兩端接頭外徑大于扶正器的內(nèi)徑,實(shí)現(xiàn)了扶正器套裝在短節(jié)上的固定。如圖7所示,第一噴槍6為管壁設(shè)計(jì)有水眼的圓管,上下接頭處設(shè)有內(nèi)螺紋,第一噴槍通過(guò)上下接頭的螺紋實(shí)現(xiàn)與第一上短節(jié)8和第一下短節(jié)4螺紋的連接;噴槍3均布兩層水眼、每層3個(gè)水眼,層內(nèi)水眼相位120°,層間水眼相位60°,水眼處設(shè)計(jì)有內(nèi)螺紋,可安裝自激振蕩脈沖噴嘴61 ;噴槍總長(zhǎng)500mm。流體從工作管柱經(jīng)第一上短節(jié)8進(jìn)入第一噴槍6,從第一噴槍6上的自激振蕩脈沖噴嘴61高速?lài)姵?,形成的脈動(dòng)射流可快速射穿套管并在地層形成孔眼,酸壓時(shí)高速脈動(dòng)射流卷吸地層孔眼周?chē)牧黧w一同進(jìn)入地層,實(shí)現(xiàn)了水力作用下的封隔,可快速進(jìn)行地層酸壓。如圖8所示,自激振蕩脈沖噴嘴61為上部外徑小、下部外徑大的圓柱體,自激振蕩脈沖噴嘴61外徑小的部分設(shè)有外螺紋,以與噴槍3上水眼處的內(nèi)螺紋進(jìn)行螺紋連接;自激振蕩脈沖噴嘴61內(nèi)部流道的上端為球錐形噴腔611、中部為大尺寸圓柱形諧振腔612、下部為小直徑圓柱形噴腔613。流體自自激振蕩噴嘴球錐形噴槍611進(jìn)入諧振腔612產(chǎn)生擾動(dòng),當(dāng)擾動(dòng)的流體流過(guò)自激振蕩噴嘴諧振腔612的出口收縮斷面進(jìn)入小直徑圓柱形噴腔613時(shí),便可產(chǎn)生自激壓力激動(dòng),這種壓力激動(dòng)反饋回諧振腔612從而形成反饋壓力振蕩,適當(dāng)控制諧振腔尺寸和流體的馬赫數(shù)及斯特勞哈爾數(shù)(Strouhal number),使反饋壓力振蕩的頻率與諧振腔612的固有頻率相匹配,從而在諧振腔612內(nèi)形成聲諧共振,使噴嘴噴槍613出口射流變成斷續(xù)渦環(huán)流,并產(chǎn)生強(qiáng)烈壓力振蕩和空化作用,可迅速射穿套管及井壁形成射孔孔道,酸化壓裂過(guò)程中,利用自激振蕩射流的壓力脈動(dòng),使孔眼及裂縫中酸液產(chǎn)生波動(dòng),實(shí)現(xiàn)酸液交換并使其壓力波峰大于儲(chǔ)層破裂壓力,溶蝕、破裂、擴(kuò)展裂縫,增加酸壓裂縫的長(zhǎng)度。根據(jù)施工特點(diǎn),自激振蕩脈沖噴嘴需經(jīng)受射孔液中磨料磨蝕及酸液等的的腐蝕,所以自激振蕩脈沖噴嘴61采用碳化鎢或陶瓷等耐腐蝕材料加工制造。如圖9所示,第一上短節(jié)8為中空?qǐng)A管,上下接頭處分別設(shè)有內(nèi)螺紋和外螺紋,第一上短節(jié)8通過(guò)上接頭的內(nèi)螺紋與工作管柱連接,通過(guò)下接頭的外螺紋與第一噴槍6連接,上下接頭處螺紋密封性高、強(qiáng)度高,施工中既可保證密封性又不會(huì)發(fā)生管柱斷裂事故。第二扶正器7的結(jié)構(gòu)與第一扶正器5的結(jié)構(gòu)相同。實(shí)施例二如圖10所示,壓裂兩級(jí)地層時(shí)采用的兩級(jí)不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置,與實(shí)施例一中的一級(jí)地層時(shí)采用的兩級(jí)不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置的區(qū)別在于還包括第二噴槍9、第二上短節(jié)10 ;第二噴槍9上端通過(guò)第二上短節(jié)10連接到工作管柱、下端與第一上短節(jié)8上端連接;第二噴槍9內(nèi)設(shè)計(jì)有滑套93及銷(xiāo)釘92,進(jìn)行第一級(jí)酸壓時(shí),滑套93被銷(xiāo)釘92固定,封隔了第二噴槍9上的噴嘴,僅通過(guò)第一噴槍6進(jìn)行第一級(jí)酸壓;第一級(jí)酸壓完成后,通過(guò)在工作管柱內(nèi)投入匹配鋼球91,在壓力作用下鋼球91座封于滑套93上端,可以剪斷銷(xiāo)釘92打開(kāi)滑套93,使第二級(jí)噴槍9的噴嘴與流體通道連接,同時(shí)鋼球91與滑套93配合關(guān)閉了第二噴槍9向下的通道,封隔了下部完成酸壓工作的第一噴槍6,此時(shí)可進(jìn)行第二級(jí)酸壓施工。如圖11所示,第二噴槍9為管壁設(shè)計(jì)有水眼的圓管,上接頭處設(shè)有內(nèi)螺紋,下接頭設(shè)有外螺紋,第二噴槍9通過(guò)上下接頭的螺紋實(shí)現(xiàn)與第二上短節(jié)10和第一上短節(jié)8的連接;噴槍中間均布兩層水眼、每層3個(gè)水眼,層內(nèi)水眼相位120°,層間水眼相位60°,水眼處設(shè)計(jì)有內(nèi)螺紋,可安裝自激振蕩脈沖噴嘴;噴槍內(nèi)部設(shè)計(jì)有滑套93,滑套93的外徑等于第二級(jí)噴槍9的內(nèi)徑,滑套93由銷(xiāo)釘92固定在噴槍內(nèi)封堵第二噴槍9上的噴嘴;噴槍總長(zhǎng)500mm,在第二噴槍的下端面設(shè)有限位錐面94,用于限制滑套93的位移。如圖12所示,滑套93與鋼球91組成了噴槍的開(kāi)啟控制元件,是實(shí)現(xiàn)不動(dòng)管柱分段壓裂的關(guān)鍵部件,多級(jí)酸壓裝置中除最底端第一級(jí)噴槍不需安裝滑套外,其余均裝有滑套?;淄鈴?0mm,長(zhǎng)度132mm,開(kāi)有四道密封槽,靠近滑套下端,開(kāi)有寬6mm的槽,與銷(xiāo)釘配合實(shí)現(xiàn)固定?;咨隙藘?nèi)壁倒角60°,與鋼球91配合實(shí)現(xiàn)座封;下端外壁倒角30°,與噴槍本體限位錐面94配合,銷(xiāo)釘剪斷后,滑套最終止動(dòng)于限位錐面94。對(duì)于三級(jí)地層酸壓施工,可根據(jù)施工層數(shù)在第二噴槍9上端通過(guò)第二上短節(jié)10依次連接第三噴槍、第三上短節(jié)。第三噴槍與第二噴槍9的結(jié)構(gòu)相同,僅第三噴槍內(nèi)滑套的內(nèi)徑大于第二噴槍所采用鋼球的直徑,同時(shí)小于第三噴槍所采用的鋼球的直徑,如此,從上部投入鋼球91打開(kāi)第二噴槍9滑套93時(shí),鋼球91可順利通過(guò)第三噴槍的滑套進(jìn)入第二噴槍9實(shí)現(xiàn)第二噴槍9滑套93的開(kāi)啟及第一級(jí)噴槍6的封隔,進(jìn)行第二級(jí)酸化壓裂。以此類(lèi)推,多級(jí)壓裂時(shí),噴槍內(nèi)滑套內(nèi)徑大于其前一噴槍所采用的鋼球外徑,可實(shí)現(xiàn)逐級(jí)投入鋼球打開(kāi)滑套進(jìn)行酸化壓裂。如圖13所示,不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓方法主要包括以下壓裂施工步驟
      (I)、通過(guò)工作管柱將多級(jí)無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置下至井內(nèi)待施工層位;
      (2)、通過(guò)工作管柱將射孔液泵至多級(jí)無(wú)封隔器水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置,此時(shí)各級(jí)裝置滑套未打開(kāi),流體作用于底部單向閥形成座封憋壓,僅通過(guò)最下部一級(jí)酸壓裝置噴槍上布置的自激振蕩噴嘴噴出形成高速的振蕩脈沖射流,在套管及井壁產(chǎn)生較高的波動(dòng)的滯止壓力,快速形成定向射孔孔眼且避免產(chǎn)生壓實(shí)帶;
      (3)、通過(guò)工作管柱將酸液泵至多級(jí)無(wú)封隔器水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置,通過(guò)噴嘴射入孔眼,在水力卷吸下形成封隔作用,憋壓形成裂縫;此外,利用振蕩脈沖射流的壓力脈動(dòng), 在孔眼及裂縫中使酸液產(chǎn)生擾動(dòng),可使性能已變化的酸液能夠被后續(xù)未反應(yīng)酸液替換,繼續(xù)溶蝕地層擴(kuò)展裂縫,同時(shí)酸液進(jìn)入地層一定深度后壓力脈動(dòng)的峰值仍可大于裂縫起裂壓力,繼續(xù)壓開(kāi)地層進(jìn)行溶蝕,增加酸壓裂縫的長(zhǎng)度。
      (4)、完成最下端儲(chǔ)層酸壓后,在工作管柱中投入與下端第二級(jí)滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置相匹配的鋼球,泵入加壓射孔液,鋼球在壓力作用下座封于第二級(jí)酸壓裝置的滑套上,當(dāng)壓力達(dá)到一定值即可打開(kāi)滑套并座封下部已完成酸化的酸壓裝置,射孔液由第二級(jí)酸壓裝置噴槍上噴出形成振蕩脈沖射流,進(jìn)行射孔。
      (5)、第二級(jí)儲(chǔ)層射孔工作后,通過(guò)工作管柱向井下水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置泵入加壓酸液,利用第二級(jí)酸壓裝置完成儲(chǔ)層酸壓。
      出)、完成下端層位的酸壓增產(chǎn)改造后,通過(guò)工作管柱依次投入與各級(jí)裝置相匹配的鋼球打開(kāi)各級(jí)酸壓裝置滑套并座封封隔下部已完成酸壓工作的水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置, 依次完成上部各儲(chǔ)層射孔、酸化壓裂。
      (7)、完成所有層位酸化壓裂后上提管柱取出不動(dòng)式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置。
      圖14為不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置在水平井中3段酸化壓裂的實(shí)施例。利用工作管柱將多級(jí)無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置下入井內(nèi)待施工層位,最下端的一級(jí)噴槍無(wú)滑套,后兩級(jí)噴槍裝有滑套,此時(shí)第二、三級(jí)噴槍上的自激振蕩噴嘴由滑套封隔,第一級(jí)噴槍上的噴嘴與流道連通。施工時(shí),射孔液加壓由工作管柱泵至酸壓裝置,裝置底部的單向閥關(guān)閉,流體經(jīng)第一級(jí)噴槍上的自激振蕩噴嘴噴出形成空化脈沖射流,可快速切割套管沖擊地層形成射孔孔眼;射孔完成后,酸液加壓由工作管柱泵至酸壓裝置經(jīng)第一級(jí)噴槍上的自激振蕩噴嘴形成空化脈沖射流噴入射孔孔眼,由于高速射流的卷吸作用使孔眼內(nèi)憋壓,眼內(nèi)壓力大于地層破裂壓力時(shí)開(kāi)始在孔眼端部形成裂縫,酸液以脈沖射流形式卷吸環(huán)空流體持續(xù)進(jìn)入孔眼使孔眼內(nèi)壓力大于裂縫擴(kuò)展壓力,裂縫持續(xù)擴(kuò)展,由于脈沖射流的壓力波動(dòng),孔眼及裂縫中的酸液產(chǎn)生脈動(dòng),可使性能已變化的酸液能夠被后續(xù)未反應(yīng)酸液替換,繼續(xù)溶蝕地層擴(kuò)展裂縫,同時(shí)酸液進(jìn)入地層一定深度后壓力脈動(dòng)的峰值仍可大于裂縫起裂壓力,繼續(xù)壓開(kāi)地層進(jìn)行溶蝕,增加酸壓裂縫的長(zhǎng)度。層段I完成酸壓增產(chǎn)后,向工作管柱內(nèi)投入滑套鋼球并注液,鋼球在流體壓力作用下座封于第二級(jí)噴槍滑套上,當(dāng)壓力達(dá)到一定值后,滑套與槍體之間的銷(xiāo)釘剪斷,滑套向前推移與噴槍本體限位錐面配合,限制位移,此時(shí),第二級(jí)噴槍噴嘴實(shí)現(xiàn)開(kāi)啟,同時(shí)鋼球與滑套封閉噴槍本體下部軸向流道,壓裂液不能流到下面一級(jí)噴槍?zhuān)韧陉P(guān)閉下面施工結(jié)束的噴槍?zhuān)晒ぷ鞴苤来伪萌肷淇滓号c壓裂酸液便可實(shí)現(xiàn)對(duì)層段2的酸化壓裂,由此實(shí)現(xiàn)不動(dòng)管柱第二層段酸化壓裂。重復(fù)施工直至完成所有層段酸壓增產(chǎn),上提管柱取出水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置。
      圖15為不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓 裝置在直井中3段酸化壓裂的實(shí)施例。施工過(guò)程及方法同水平井中不動(dòng)管柱無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)多段酸壓工藝一致。
      權(quán)利要求
      1.不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置,包括導(dǎo)向頭、多孔油管短節(jié)、單向閥、第一下短節(jié)、第一扶正器、第一噴槍、第二扶正器、第一上短節(jié);其特征在于導(dǎo)向頭連接到多孔油管短節(jié)下端;多孔油管短節(jié)上端與單向閥的下端相連接,單向閥內(nèi)設(shè)有閥球和球座閥,單向閥上端與第一下短節(jié)的下端連接,第一下短節(jié)上端與第一噴槍的下端連接;第一下短節(jié)上安裝有第一扶正器;第一噴槍上安裝自激振蕩噴嘴,第一噴槍上端通過(guò)第一上短節(jié)連接到工作管柱上,在第一上短節(jié)上安裝有第二扶正器。
      2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置,其特征在于還包括第二級(jí)噴槍、第二上短節(jié);第二噴槍上端通過(guò)第二上短節(jié)連接到工作管柱、下端與第一上短節(jié)上端連接;第二噴槍內(nèi)設(shè)計(jì)有滑套及銷(xiāo)釘,進(jìn)行第一級(jí)酸壓時(shí),滑套被銷(xiāo)釘固定,封隔了第二噴槍上的噴嘴,僅通過(guò)第一噴槍進(jìn)行第一級(jí)酸壓;第一級(jí)酸壓完成后,通過(guò)在工作管柱內(nèi)投入匹配鋼球,在壓力作用下鋼球座封于滑套上端,可以剪斷銷(xiāo)釘打開(kāi)滑套,使第二級(jí)噴槍的噴嘴與流體通道連接,同時(shí)鋼球與滑套配合關(guān)閉了第二噴槍向下的通道,封隔了下部完成酸壓工作的第一噴槍?zhuān)M(jìn)行第二級(jí)酸壓施工。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置,其特征在于在第二噴槍上端通過(guò)第二上短節(jié)依次連接第三噴槍、第三上短節(jié);第三噴槍與第二噴槍的結(jié)構(gòu)相同,僅第三噴槍內(nèi)滑套的內(nèi)徑大于第二噴槍所采用鋼球的直徑,同時(shí)小于第三噴槍所采用的鋼球的直徑;進(jìn)一步地,以此類(lèi)推,噴槍內(nèi)滑套內(nèi)徑大于其前一噴槍所采用的鋼球外徑,可實(shí)現(xiàn)逐級(jí)投入鋼球打開(kāi)滑套進(jìn)行酸化壓裂。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置,其特征在于導(dǎo)向頭外部上端為圓柱體、下端為錐面柱體,內(nèi)部上端為大直徑圓形通孔、下端為小直徑圓形通孔;大直徑圓形通孔處設(shè)有內(nèi)螺紋;優(yōu)選地,多孔油管短節(jié)為帶孔圓管,上下兩端分別設(shè)有外螺紋,多孔油管短節(jié)下端與導(dǎo)向頭螺紋連接,油管主體側(cè)面開(kāi)有42個(gè)的小孔,分14層均布于油管圓周,層內(nèi)小孔相位120°,層間小孔相位60°。
      5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置,其特征在于單向閥上下兩端分別設(shè)有外螺紋和內(nèi)螺紋,單向閥的下端通過(guò)內(nèi)螺紋與多孔油管短節(jié)的上端螺紋連接,上端通過(guò)外螺紋與第一下短節(jié)連接;單向閥內(nèi)流道最小內(nèi)徑為12mm,在最小流道上端開(kāi)有與水平面呈60°夾角的斜槽設(shè)計(jì)為球座閥,與閥球配合組成單向閥,單向閥上端入口處裝有凡爾擋片,閥球直徑大于球座閥的最小內(nèi)徑和凡爾擋片上的孔徑。
      6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置,其特征在于第一下短節(jié)為中空?qǐng)A管,上下接頭處分別設(shè)有外螺紋和內(nèi)螺紋,第一下短節(jié)通過(guò)下接頭的內(nèi)螺紋與單向閥螺紋連接、通過(guò)上接頭的外螺紋與第一噴槍連接。
      7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置,其特征在于第一扶正器為帶有六翼的圓管,六個(gè)翼沿軸向設(shè)置并沿圓管外周均布,六個(gè)翼上下兩端分別進(jìn)行倒角,倒角面長(zhǎng)度為20mm,倒角面與豎直面的倒角角度為30°。
      8.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置,其特征在于第一噴槍為管壁設(shè)計(jì)有水眼的圓管,上下接頭處設(shè)有內(nèi)螺紋,第一噴槍通過(guò)上下接頭的螺紋實(shí)現(xiàn)與第一上短節(jié)和第一下短節(jié)螺紋的連接;噴槍3均布兩層水眼、每層3個(gè)水眼,層內(nèi)水眼相位120°,層間水眼相位60°,水眼處設(shè)計(jì)有內(nèi)螺紋;噴槍總長(zhǎng)500mm ;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,自激振蕩脈沖噴嘴采用碳化鎢或陶瓷等耐腐蝕材料加工制造;優(yōu)選地,第一上短節(jié)為中空?qǐng)A管,上下接頭處分別設(shè)有內(nèi)螺紋和外螺紋,第一上短節(jié)通過(guò)上接頭的內(nèi)螺紋與工作管柱連接,通過(guò)下接頭的外螺紋與第一噴槍連接;優(yōu)選地,第二扶正器的結(jié)構(gòu)與第一扶正器的結(jié)構(gòu)相同;優(yōu)選地,第二噴槍為管壁設(shè)計(jì)有水眼的圓管,上接頭處設(shè)有內(nèi)螺紋,下接頭設(shè)有外螺紋,第二噴槍通過(guò)上下接頭的螺紋實(shí)現(xiàn)與第二上短節(jié)和第一上短節(jié)的連接;噴槍中間均布兩層水眼、每層3個(gè)水眼,層內(nèi)水眼相位120°,層間水眼相位60°,水眼處設(shè)計(jì)有內(nèi)螺紋,可安裝自激振蕩脈沖噴嘴;噴槍內(nèi)部設(shè)計(jì)有滑套,滑套的外徑等于第二級(jí)噴槍的內(nèi)徑,滑套由銷(xiāo)釘固定在噴槍內(nèi)封堵第二噴槍上的噴嘴;噴槍總長(zhǎng)500mm,在第二噴槍的下端面設(shè)有限位錐面,用于限制滑套的位移;滑套外徑60mm,長(zhǎng)度132mm,開(kāi)有四道密封槽,靠近滑套下端,開(kāi)有寬6mm的槽,與銷(xiāo)釘配合實(shí)現(xiàn)固定;滑套上端內(nèi)壁倒角60°,與鋼球配合實(shí)現(xiàn)座封;下端外壁倒角30°,與噴槍本體限位錐面配合,銷(xiāo)釘剪斷后,滑套最終止動(dòng)于限位錐面。
      9.不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓方法,采用上述權(quán)利要求1-8所述的不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置,其特征在于包括以下施工步驟 (1)、通過(guò)工作管柱將多級(jí)無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置下至井內(nèi)待施工層位; (2)、通過(guò)工作管柱將射孔液泵至多級(jí)無(wú)封隔器水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置,此時(shí)各級(jí)裝置滑套未打開(kāi),流體作用于底部單向閥形成座封憋壓,僅通過(guò)最下部一級(jí)酸壓裝置噴槍上布置的自激振蕩噴嘴噴出形成高速的振蕩脈沖射流,在套管及井壁產(chǎn)生較高的波動(dòng)的滯止壓力,快速形成定向射孔孔眼; (3)、通過(guò)工作管柱將酸液泵至多級(jí)無(wú)封隔器水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置,通過(guò)噴嘴射入孔眼,在水力卷吸下形成封隔作用,憋壓形成裂縫;同時(shí),利用振蕩脈沖射流的壓力脈動(dòng),在孔眼及裂縫中使酸液產(chǎn)生擾動(dòng),可使性能已變化的酸液能夠被后續(xù)未反應(yīng)酸液替換,繼續(xù)溶蝕地層擴(kuò)展裂縫,同時(shí)酸液進(jìn)入地層一定深度后壓力脈動(dòng)的峰值仍可大于裂縫起裂壓力,繼續(xù)壓開(kāi)地層進(jìn)行溶蝕,增加酸壓裂縫的長(zhǎng)度; (4)、完成最下端儲(chǔ)層酸壓后,在工作管柱中投入與下端第二級(jí)滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置相匹配的鋼球,泵入加壓射孔液,鋼球在壓力作用下座封于第二級(jí)酸壓裝置的滑套上,當(dāng)壓力達(dá)到一定值即可打開(kāi)滑套并座封下部已完成酸化的酸壓裝置,射孔液由第二級(jí)酸壓裝置噴槍上噴出形成振蕩脈沖射流,進(jìn)行射孔; (5)、第二級(jí)儲(chǔ)層射孔工作后,通過(guò)工作管柱向井下水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置泵入加壓酸液,利用第二級(jí)酸壓裝置完成儲(chǔ)層酸壓; (6)、完成下端層位的酸壓增產(chǎn)改造后,通過(guò)工作管柱依次投入與各級(jí)裝置相匹配的鋼球打開(kāi)各級(jí)酸壓裝置滑套并座封封隔下部已完成酸壓工作的水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置,依次完成上部各儲(chǔ)層射孔、酸化壓裂; (7)、完成所有層位酸化壓裂后上提管柱取出不動(dòng)式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置。
      10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓方法,其特征在于不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓方法適用于水平井和豎直井。
      全文摘要
      本發(fā)明涉及一種不動(dòng)管柱式無(wú)封隔器滑套水力噴射脈動(dòng)酸壓裝置及方法。本發(fā)明屬于油田開(kāi)采領(lǐng)域,涉及一種在油氣井儲(chǔ)層中進(jìn)行酸化壓裂的裝置及方法。該裝置包括自下而上順次相連的導(dǎo)向頭、多孔油管短節(jié)、單向閥、第一下短節(jié)、第一扶正器、第一噴槍、第二扶正器、第一上短節(jié);單向閥用于實(shí)現(xiàn)裝置的封閉以及開(kāi)啟;第一噴槍上安裝自激振蕩噴嘴,用于實(shí)現(xiàn)水力噴射脈動(dòng)射孔與酸壓。本發(fā)明利用高速脈動(dòng)射流產(chǎn)生的水力卷吸封隔作用進(jìn)行酸壓封隔,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安全可靠;一次下入酸壓裝置可酸化壓裂更多的層數(shù),逐級(jí)投球打開(kāi)滑套實(shí)現(xiàn)不動(dòng)管柱對(duì)多層段儲(chǔ)層的逐級(jí)酸化壓裂,可同時(shí)實(shí)現(xiàn)水力射孔、水力自封隔及脈動(dòng)酸化壓裂;通過(guò)在套管及井壁產(chǎn)生較高的波動(dòng)的滯止壓力,快速形成定向射孔孔眼且避免射孔彈爆炸射孔產(chǎn)生的壓實(shí)帶。
      文檔編號(hào)E21B17/10GK102979497SQ201210470420
      公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
      發(fā)明者田守嶒, 李根生, 黃中偉, 宋先知, 張好林, 王海柱 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(北京)
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