CN116971757A - 一种油气田水击致裂酸化一体装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油气田酸化处理技术领域，特别涉及一种油气田水击致裂酸化一体装置及使用方法。其技术方案是：激发器上本体的上端连接外筒，激发器上本体的下端连接激发器下本体，激发器下本体的底部连接下接头；激发器上本体内腔安设有浮子阀芯和浮动阀轴，激发器下本体的内腔安装下滑套和复位弹簧，下滑套通过剪钉连接，复位弹簧位于下滑套的下侧；在激发器下本体的外壁上安装有多个喷嘴，激发器下本体的外壁下侧安装有多个导流孔。有益效果是：本发明通过先完成地层的水击致裂作业；然后再进行射流酸化作业，高压的酸液沿着水击致裂的裂缝快速射流到达裂缝的末端，实现对远端地层有效酸化，进一步改善了对地层的酸化范围和效果。
Description
技术领域
本发明涉及油气田酸化处理技术领域，特别涉及一种油气田水击致裂酸化一体装置及使用方法。
背景技术
油气井酸化处理是一种使油气井增产的有效方法，它是通过井眼向地层注入工作酸液，利用酸与地层中可反应矿物的化学反应，溶蚀储层中的连通孔隙或天然水力裂缝壁面岩石，增加孔隙、裂缝的可渗流能力，从而使油气井增产的一种工艺措施。
在油气田的现有酸化处理技术中，因酸液与岩石的反应速度过快、需酸溶的远井部位被堵塞地层吸酸能力差、过酸速度低，酸液在尚未到达远井部位时，有时候其有效浓度已大幅度降低，导致酸液的有效作用范围和溶蚀程度受限、处理地层半径和强度不足，使用缓速酸又因费用高不宜多用而受限，对于油气产能较低的低品位储层还会受性价比制约；其次是现有酸化、酸压等化学解堵增渗处理技术中，注酸和酸后反排需要分别起下两次独立的施工管柱，起下反排管柱的作业时间远大于酸岩反应的时间，则错失了最佳的返排残液时机，导致了因反排残酸操作不够及时和返排抽吸排量不足，且返排井底压力不能测得，致反应物在地层内发生沉淀二次堵塞地层，从而使酸化的效果难以保证；第三是注入酸液仍然会优先进入渗透性相对较高的层位及部位，与期望的吸酸剖面多有较大差距，现有酸化处理工艺尚不具备酸化前对地层实用高效的致裂处理工艺方法。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种油气田水击致裂酸化一体装置及使用方法，先进行水击致裂处理地层形成更多更长的裂缝裂隙，再进行射流酸化作业，提高了酸化的范围和效果。
本发明提到的一种油气田水击致裂酸化一体装置，其技术方案是：包括接箍和提升短节，还包括外筒、浮动阀轴、助力弹簧、激发器上本体、浮子阀芯、喷嘴、复位弹簧、下接头、激发器下本体和下滑套，所述激发器上本体的上端连接外筒，所述外筒的上端通过提升短节连接接箍，激发器上本体的下端连接激发器下本体，激发器下本体的底部连接下接头；所述激发器上本体内腔安设有浮子阀芯，浮子阀芯的上端连接浮动阀轴，在浮动阀轴的下部安设助力弹簧；所述的激发器下本体的内腔安装下滑套和复位弹簧，所述下滑套通过剪钉连接在激发器下本体的外壁，复位弹簧位于下滑套的下侧；在下滑套的外侧的激发器下本体的外壁上安装有多个喷嘴，激发器下本体的外壁下侧安装有多个导流孔。
优选的，上述的外筒的内腔上部设有上限位凸起，在上限位凸起的下侧安装上弹簧和内滑套，在外筒的下侧外壁上设有延时传压微孔和平衡孔。
优选的，上述的激发器上本体包括激发器上接头、中间主体、激发器下接头、过液孔、阀轴安装孔、浮子阀芯开关腔，所述中间主体的上端为激发器上接头，下端为激发器下接头，在激发器上接头与中间主体的连接处内腔设有阀轴安装孔和过液孔，在中间主体的内腔设有浮子阀芯开关腔。
优选的，上述的浮子阀芯开关腔为中间粗，上下两端细的空腔，且上下两端与浮子阀芯相互接触形成密封截流。
优选的，上述浮子阀芯包括浮子阀芯主体、连接螺孔和上端面，所述的浮子阀芯主体的顶部为上端面，在上端面的中心设有纵向设置的连接螺孔，通过连接螺孔与浮动阀轴的下端螺纹连接。
优选的，上述外筒包括上限位凸起、上连接螺纹、外筒主体、下限位凸起、内滑套安装腔、外筒下接头和上弹簧安装腔，所述外筒主体的上端设有上连接螺纹，外筒主体的内腔设有上限位凸起和下限位凸起，上限位凸起和下限位凸起之间为上弹簧安装腔，所述外筒主体的底部设有外筒下接头，在外筒下接头与下限位凸起之间为内滑套安装腔。
优选的，上述内滑套安装腔的内壁上设有多个密封槽。
优选的，上述延时传压微孔的孔径小于平衡孔的孔径。
本发明提到的油气田水击致裂酸化一体装置的使用方法，包括以下过程：
一、反循环洗井：启动地面泵车反循环洗井，将高压液体沿着油管与套管之间的环形空间送入到井下，再由导流孔进入激发器下本体的内腔，带动浮子阀芯上行，停浮在浮子阀芯开关腔的开度最大的中段位置，高压液体向上流动，带动井下污物沿着油管内腔反洗到地面；
二、水击致裂地层：在反循环洗井完成后，操作地面泵入液流排量增大，在截流压差作用下，浮子阀芯快速上行到接近浮子阀芯开关腔的顶点位置，关断上行的液流通道，此时，油管与套管之间形成的环形空间内大排量高速度下行的液流在惯性动能和重力势能的双重作用下，激发产生水锤脉冲波液体，水锤脉冲波液体受下部封隔器的阻截，被迫进入对应的地层的射孔部分，当冲击压力峰值接近和高于地层破裂压力时，便在地层内产生冲击裂缝裂隙；然后，在延时传压微孔的作用下，内滑套会上移，从而开启平衡孔，从而使浮子阀芯在上部压力和助力弹簧反弹力作用下向下移动，从而打开了浮子阀芯开关腔的液流上行流道，液流恢复上行，一个水击周期结束后，再重复操作进行下一个水击周期，持续多次的水击脉冲压裂地层岩石，使其产生疲劳裂隙并延展，完成地层的水击致裂作业；
三、射流酸化作业：关闭套管闸门，通过地面泵车向油管内打压注入酸液，酸液沿着提升短节、外筒、激发器上本体的内腔下行，高压的酸液推动浮子阀芯下移，直至抵靠在下滑套的上端，随着酸液压力的提高，剪断剪钉使下滑套下移并压缩复位弹簧，下滑套下移后露出多个喷嘴，高压的酸液经多个喷嘴高速喷入地层，沿着步骤二的水击致裂的裂缝快速到达裂缝的末端，有效提高了对地层的酸化范围和效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果具体如下：
本发明先通过反循环洗井，将井下污物沿着油管内腔反洗到地面；再进行水击致裂地层，在截流压差作用下，浮子阀芯快速上行到接近浮子阀芯开关腔的顶点位置，关断上行的液流通道，此时，油套管形成的环形空间内大排量高速度下行的液流在惯性动能和重力势能的双重作用下，激发产生水锤脉冲波液体，进入对应的地层的射孔部分，在地层内产生冲击裂缝裂隙；然后，在延时传压微孔的作用下，内滑套上移并开启平衡孔，使浮子阀芯在上部压力和助力弹簧反弹力作用下向下移动，从而打开了浮子阀芯开关腔的液流上行流道，一个水击周期结束后，再重复操作进行下一个水击周期，直至完成地层的水击致裂作业；然后，再进行射流酸化作业，通过地面泵车向油管内打压注入酸液，高压的酸液经多个射流喷嘴高速射入地层，沿着水击致裂的裂缝快速到达裂缝的末端，实现对远端地层有效酸化和溶蚀缝隙壁面的双重作用效果，进而将酸液的最佳反应浓度快速顶替到远端更需溶蚀空隙的部位，保障远井部位的酸液仍有适合的浓度供溶解堵塞物，起到优化酸岩反应距离及范围、大幅度改善和提高了酸化溶蚀地层半径、提升酸化效果、节省用酸总量的作用，酸化后的裂缝壁面变得凹凸不平，也使得裂缝在闲合后还能保持较高的返排和渗流能力，有效提高了对地层的酸化范围和效果。
附图说明
图1是本发明的循环洗井工作过程的工具结构示意图；
图2是本发明的水击致裂地层过程的工具结构示意图；
图3是本发明的射流酸化作业过程的工具结构示意图；
图4是本发明的整体管柱安装结构原理示意图；
图5是激发器上本体的第一种实施例的结构示意图；
图6是浮子阀芯的第一种实施例的结构示意图；
图7是浮子阀芯的第一种实施例的俯视图；
图8是外筒的结构示意图；
图9是激发器上本体的第二种实施例的结构示意图；
图10是浮子阀芯的第二种实施例的结构示意图；
图11是激发器上本体的第三种实施例的结构示意图；
图12是浮子阀芯的第三种实施例的结构示意图；
上图中：接箍1、提升短节2、外筒3、上弹簧4、内滑套5、延时传压微孔6、平衡孔7、浮动阀轴8、助力弹簧9、激发器上本体10、浮子阀芯11、喷嘴12、导流孔13、复位弹簧14、下接头15、激发器下本体16、下滑套17、剪钉18、上限位凸起3.1、上连接螺纹3.2、外筒主体3.3、下限位凸起3.4、密封槽3.5、内滑套安装腔3.6、外筒下接头3.7、上弹簧安装腔3.8、激发器上接头10.1、中间主体10.2、激发器下接头10.3、过液孔10.4、阀轴安装孔10.5、浮子阀芯开关腔10.6、浮子阀芯主体11.1、连接螺孔11.2、上端面11.3、套管100、油管200、油气田水击致裂酸化一体装置300、皮碗400、封隔器500、单流阀600。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，参照图1-图4，本发明提到的一种油气田水击致裂酸化一体装置，包括接箍1、提升短节2、外筒3、浮动阀轴8、助力弹簧9、激发器上本体10、浮子阀芯11、喷嘴12、复位弹簧14、下接头15、激发器下本体16和下滑套17，所述激发器上本体10的上端连接外筒3，所述外筒3的上端通过提升短节2连接接箍1，激发器上本体10的下端连接激发器下本体16，激发器下本体16的底部连接下接头15；所述激发器上本体10内腔安设有浮子阀芯11，浮子阀芯11的上端连接浮动阀轴8，在浮动阀轴8的下部安设助力弹簧9；所述的激发器下本体16的内腔安装下滑套17和复位弹簧14，所述下滑套17通过剪钉18连接在激发器下本体16的外壁，复位弹簧14位于下滑套17的下侧；在下滑套17的外侧的激发器下本体16的外壁上安装有多个喷嘴12，激发器下本体16的外壁下侧安装有多个导流孔13。
参照图8，本发明提到的外筒3的内腔上部设有上限位凸起3.1，在上限位凸起3.1的下侧安装上弹簧4和内滑套5，在外筒3的下侧外壁上设有延时传压微孔6和平衡孔7。
参照图5，本发明提到的激发器上本体10包括激发器上接头10.1、中间主体10.2、激发器下接头10.3、过液孔10.4、阀轴安装孔10.5、浮子阀芯开关腔10.6，所述中间主体10.2的上端为激发器上接头10.1，下端为激发器下接头10.3，在激发器上接头10.1与中间主体10.2的连接处内腔设有阀轴安装孔10.5和过液孔10.4，在中间主体10.2的内腔设有浮子阀芯开关腔10.6。
上述的浮子阀芯开关腔室10.6为中间粗，上下两端细的空腔，且上下两端与浮子阀芯11相互对应接触形成密封截流的阀座密封面。
参照图6，本发明提到的浮子阀芯11包括浮子阀芯主体11.1、连接螺孔11.2和上端面11.3，所述的浮子阀芯主体11.1的顶部为上端面11.3，在上端面11.3的中心设有纵向设置的连接螺孔11.2，通过连接螺孔11.2与浮动阀轴8的下端螺纹连接。
参照图8，本发明提到的外筒3包括上限位凸起3.1、上连接螺纹3.2、外筒主体3.3、下限位凸起3.4、内滑套安装腔3.6、外筒下接头3.7和上弹簧安装腔3.8，所述外筒主体3.3的上端设有上连接螺纹3.2，外筒主体3.3的内腔设有上限位凸起3.1和下限位凸起3.4，上限位凸起3.1和下限位凸起3.4之间为上弹簧安装腔3.8，所述外筒主体3.3的底部设有外筒下接头3.7，在外筒下接头3.7与下限位凸起3.4之间为内滑套安装腔3.6。
另外，上述内滑套安装腔3.6的内壁上设有多个密封槽3.5，可以安装密封圈来实现密封。
还有，上述延时传压微孔6的孔径小于平衡孔7的孔径，延时传压微孔6可以使内滑套5延迟一段时间上移，从而使水击致裂冲击地层的时间保持一定瞬间。
参照图4，本发明在下入井下时，通过油管200连接油气田水击致裂酸化一体装置300、封隔器500和单流阀600形成管柱，然后下入到套管100内，在油气田水击致裂酸化一体装置300的外侧安设皮碗400。
本发明提到的油气田水击致裂酸化一体装置的使用方法，包括以下过程：
一、反循环洗井：启动地面泵车反循环洗井，将高压液体沿着油管200与套管100之间的环形空间送入到井下，再由导流孔13进入激发器下本体16的内腔，带动浮子阀芯11上行，停浮在浮子阀芯开关腔10.6的开度最大的中段位置，高压液体向上流动，带动井下污物沿着油管200内腔反洗到地面；
二、水击致裂地层：在反循环洗井完成后，操作地面泵入液流排量增大，在截流压差作用下，浮子阀芯11快速上行到接近浮子阀芯开关腔10.6的顶点位置，关断上行的液流通道，此时，油管200与套管100之间形成的环形空间内大排量高速度下行的液流在惯性动能和重力势能的双重作用下，激发产生水锤脉冲波液体，水锤脉冲波液体受下部封隔器500的阻截，被迫进入对应的地层的射孔部分，当冲击压力峰值接近和高于地层破裂压力时，便在地层内产生冲击裂缝裂隙；然后，在延时传压微孔6的作用下，内滑套5会上移，从而开启平衡孔7，从而使浮子阀芯11在上部压力和助力弹簧9反弹力作用下向下移动，从而打开了浮子阀芯开关腔10.6的液流上行流道，液流恢复上行，一个水击周期结束后，再重复操作进行下一个水击周期，持续多次的水击脉冲压裂地层岩石，使其产生疲劳裂隙并延展，完成地层的水击致裂作业；
三、射流酸化作业：关闭套管闸门，通过地面泵车向油管200内打压注入酸液，酸液沿着提升短节2、外筒3、激发器上本体10的内腔下行，高压的酸液推动浮子阀芯11下移，直至抵靠在下滑套17的上端，随着酸液压力的提高，剪断剪钉18使下滑套17下移并压缩复位弹簧14，下滑套17下移后露出多个喷嘴12，高压的酸液经多个喷嘴12高速喷入地层，沿着步骤二的水击致裂的裂缝快速到达裂缝的末端，有效提高了对地层的酸化范围和效果。然后，关井进行酸岩反应，在酸岩反应时间完成后，实施开井反排残酸液操作，避免排酸延迟而导致的沉淀堵塞，也避免了再下入一趟施工管柱，导致起下反排管柱的作业时间远大于酸岩反应的时间，错失最佳的返排残酸时机，因此，也避免了因反排残酸操作不够及时，致反应物在地层内发生沉淀二次堵塞地层、酸化的效果难以保证的问题。
实施例2，本发明提到的一种油气田水击致裂酸化一体装置，包括接箍1、提升短节2、外筒3、浮动阀轴8、助力弹簧9、激发器上本体10、浮子阀芯11、喷嘴12、复位弹簧14、下接头15、激发器下本体16和下滑套17，所述激发器上本体10的上端连接外筒3，所述外筒3的上端通过提升短节2连接接箍1，激发器上本体10的下端连接激发器下本体16，激发器下本体16的底部连接下接头15；所述激发器上本体10内腔安设有浮子阀芯11，浮子阀芯11的上端连接浮动阀轴8，在浮动阀轴8的下部安设助力弹簧9；所述的激发器下本体16的内腔安装下滑套17和复位弹簧14，所述下滑套17通过剪钉18连接在激发器下本体16的外壁，复位弹簧14位于下滑套17的下侧；在下滑套17的外侧的激发器下本体16的外壁上安装有多个喷嘴12，激发器下本体16的外壁下侧安装有多个导流孔13。
与实施例1不同之处是：
参照图9-图12，本发明提到的激发器上本体10采用的内腔为锥形结构，其中部的横截面积大，上下两端的横截面积小，其上下两端的内壁与浮子阀芯11的结构相适应，使浮子阀芯11外壁在与激发器上本体10的上下端的内壁相接触时，可封隔液流，起到截流的作用。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的相应简单修改或等同变换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种油气田水击致裂酸化一体装置，包括接箍（1）和提升短节（2），其特征是：还包括外筒（3）、浮动阀轴（8）、助力弹簧（9）、激发器上本体（10）、浮子阀芯（11）、喷嘴（12）、复位弹簧（14）、下接头（15）、激发器下本体（16）和下滑套（17），所述激发器上本体（10）的上端连接外筒（3），所述外筒（3）的上端通过提升短节（2）连接接箍（1），激发器上本体（10）的下端连接激发器下本体（16），激发器下本体（16）的底部连接下接头（15）；所述激发器上本体（10）内腔安设有浮子阀芯（11），浮子阀芯（11）的上端连接浮动阀轴（8），在浮动阀轴（8）的下部安设助力弹簧（9）；所述的激发器下本体（16）的内腔安装下滑套（17）和复位弹簧（14），所述下滑套（17）通过剪钉（18）连接在激发器下本体（16）的外壁，复位弹簧（14）位于下滑套（17）的下侧；在下滑套（17）的外侧的激发器下本体（16）的外壁上安装有多个喷嘴（12），激发器下本体（16）的外壁下侧安装有多个导流孔（13）。
2.根据权利要求1所述的油气田水击致裂酸化一体装置，其特征是：所述的外筒（3）的内腔上部设有上限位凸起（3.1），在上限位凸起（3.1）的下侧安装上弹簧（4）和内滑套（5），在外筒（3）的下侧外壁上设有延时传压微孔（6）和平衡孔（7）。
3.根据权利要求2所述的油气田水击致裂酸化一体装置，其特征是：所述的激发器上本体（10）包括激发器上接头（10.1）、中间主体（10.2）、激发器下接头（10.3）、过液孔（10.4）、阀轴安装孔（10.5）、浮子阀芯开关腔（10.6），所述中间主体（10.2）的上端为激发器上接头（10.1），下端为激发器下接头（10.3），在激发器上接头（10.1）与中间主体（10.2）的连接处内腔设有阀轴安装孔（10.5）和过液孔（10.4），在中间主体（10.2）的内腔设有浮子阀芯开关腔（10.6）。
4.根据权利要求3所述的油气田水击致裂酸化一体装置，其特征是：所述的浮子阀芯开关腔（10.6）为中间粗，上下两端细的空腔，且上下两端与浮子阀芯（11）相互接触形成密封截流。
5.根据权利要求4所述的油气田水击致裂酸化一体装置，其特征是：所述浮子阀芯（11）包括浮子阀芯主体（11.1）、连接螺孔（11.2）和上端面（11.3），所述的浮子阀芯主体（11.1）的顶部为上端面（11.3），在上端面（11.3）的中心设有纵向设置的连接螺孔（11.2），通过连接螺孔（11.2）与浮动阀轴（8）的下端螺纹连接。
6.根据权利要求5所述的油气田水击致裂酸化一体装置，其特征是：所述外筒（3）包括上限位凸起（3.1）、上连接螺纹（3.2）、外筒主体（3.3）、下限位凸起（3.4）、内滑套安装腔（3.6）、外筒下接头（3.7）和上弹簧安装腔（3.8），所述外筒主体（3.3）的上端设有上连接螺纹（3.2），外筒主体（3.3）的内腔设有上限位凸起（3.1）和下限位凸起（3.4），上限位凸起（3.1）和下限位凸起（3.4）之间为上弹簧安装腔（3.8），所述外筒主体（3.3）的底部设有外筒下接头（3.7），在外筒下接头（3.7）与下限位凸起（3.4）之间为内滑套安装腔（3.6）。
7.根据权利要求6所述的油气田水击致裂酸化一体装置，其特征是：所述内滑套安装腔（3.6）的内壁上设有多个密封槽（3.5）。
8.根据权利要求7所述的油气田水击致裂酸化一体装置，其特征是：所述延时传压微孔（6）的孔径小于平衡孔（7）的孔径。
9.根据权利要求8所述的油气田水击致裂酸化一体装置的使用方法，其特征是包括以下过程：
一、反循环洗井：启动地面泵车反循环洗井，将高压液体沿着油管（200）与套管（100）之间的环形空间送入到井下，再由导流孔（13）进入激发器下本体（16）的内腔，带动浮子阀芯（11）上行，停浮在浮子阀芯开关腔（10.6）的开度最大的中段位置，高压液体向上流动，带动井下污物沿着油管（200）内腔反洗到地面；
二、水击致裂地层：在反循环洗井完成后，操作地面泵入液流排量增大，在截流压差作用下，浮子阀芯（11）快速上行到接近浮子阀芯开关腔（10.6）的顶点位置，关断上行的液流通道，此时，油管（200）与套管（100）之间形成的环形空间内大排量高速度下行的液流在惯性动能和重力势能的双重作用下，激发产生水锤脉冲波液体，水锤脉冲波液体受下部封隔器（500）的阻截，被迫进入对应的地层的射孔部分，当冲击压力峰值接近和高于地层破裂压力时，便在地层内产生冲击裂缝裂隙；然后，在延时传压微孔（6）的作用下，内滑套（5）会上移，从而开启平衡孔（7），从而使浮子阀芯（11）在上部压力和助力弹簧（9）反弹力作用下向下移动，从而打开了浮子阀芯开关腔（10.6）的液流上行流道，液流恢复上行，一个水击周期结束后，再重复操作进行下一个水击周期，持续多次的水击脉冲压裂地层岩石，使其产生疲劳裂隙并延展，完成地层的水击致裂作业；
三、射流酸化作业：关闭套管闸门，通过地面泵车向油管（200）内打压注入酸液，酸液沿着提升短节（2）、外筒（3）、激发器上本体（10）的内腔下行，高压的酸液推动浮子阀芯（11）下移，直至抵靠在下滑套（17）的上端，随着酸液压力的提高，剪断剪钉（18）使下滑套（17）下移并压缩复位弹簧（14），下滑套（17）下移后露出多个喷嘴（12），高压的酸液经多个喷嘴（12）高速喷入地层，沿着步骤二的水击致裂的裂缝快速到达裂缝的末端，有效提高了对地层的酸化范围和效果。
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