【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油、天然气开采，进一步的，涉及一种石油、天然气钻采酸化压裂用井下工具，尤其涉及一种液压脉冲式可溶分段酸压滑套及脉冲酸压施工方法。
技术介绍
1、酸化压裂是碳酸盐岩储层增产、增注的重要措施。水平井酸化压裂往往沿用直井改造技术进行笼统酸化压裂、水平井连续油管定点酸化或局部酸化压裂。近年来，随着分段完井工具和喷射工具研制的突破，水平井分段改造技术得到了迅速的发展，总体来说可分为限流改造、机械封隔、连续油管、水力喷射以及化学隔离等5类分段改造技术。其中，机械封隔分段酸化压裂为目前水平井分段酸化压裂的主流技术。由于碳酸盐岩储层有别于砂岩储层，其具有储层厚度更大、非均质性更强等特点，对其进行增产改造过程中酸液优先进入高渗层位，使得低渗层位得不到有效动用；且碳酸盐岩储层增产改造产生的蚓孔会进一步增大高高渗层位与低渗层位之间的渗透率极差，导致对于油井增产效果极为重要的低渗层位得不到有效改造。因此，针对碳酸盐岩这类的致密油气资源酸压增产方式，最重要的是在保证裂缝延伸的同时，促进复杂缝网的形成。
2、将水力脉冲作用与酸压技术结合形成脉冲酸压工艺，其作用效果明显。水力脉冲作用产生连续的脉动应力波作用在裂缝表面，不断反射并叠加，地层岩石在水力脉冲的交变载荷作用下产生疲劳损伤，可大大降低地层岩石强度。一方面，其可以降低地层破裂压裂；另一方面，脉冲作用改变了地层岩石表面的应力状态，有助于形成复杂的缝网。进一步的，脉冲酸压可将形成的裂缝进一步溶蚀，提高裂缝导流能力，促进复杂缝网的形成。
3、目前，常规的脉冲酸压包括两种
4、另一种方式是向井下下入水力脉冲发生工具，在井下激发产生水力脉冲并作用在地层岩石，其中一种冲压振荡器由多级冲压爆破片、钢球、冲压室和单流阀组成。施工时，由泵车在井口向油管打压，当井口压力上升到与油管内液柱所产生的压力之和大于冲压爆破片爆破压力时，冲压片爆破，此时井筒内高压液体转化为高速流体进入冲压室，再经单流阀流出冲压室完成对地层的一次水击振动。由于水击振动压力大于地层的破裂压力，因此在水击振动地层的瞬间会产生多条不规则裂缝，再依次投入多级钢球，对地层进行多次水击振动处理，可以使裂缝加深。水击振动地层完成后，注入酸液来完成对地层的酸化压裂。
5、然而，上述两种脉冲酸压方式又具有各自的缺点：对于通过地面压裂泵调控施工压力的方式进行脉冲酸压时，其脉冲压力由地面激发产生，压力波传到地层岩石处能量衰减较大，同时，由于频繁改变泵排量也对压裂泵的寿命和性能提出了更高的要求。此外，通过研究表明，对于脉冲酸压，脉冲频率在一定范围(如18-20hz)之间的作用效果更显著，但仅通过调控地面泵组的方式很难实现此频率范围的压力波动；对于井下冲压振荡器，其采用投球的方式以激发水力脉冲，投球的级差限制了水力脉冲的作用次数，此外，施工后由于工具难以取出，滑套的缩颈部位为油气井后续下入工具作用造成阻碍，为油气井后期生产维护带来困难。
6、由此，本专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种液压脉冲式可溶分段酸压滑套及脉冲酸压施工方法，以克服现有技术的缺陷。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种液压脉冲式可溶分段酸压滑套及脉冲酸压施工方法，可保证在碳酸盐岩酸压过程中在井底激发适宜频率的水力脉冲，并降低能量衰减，提高有效能量占比，促进地层形成复杂缝网，同时可简化施工流程，缩短施工周期；同时在酸压施工结束后能够创造出全通径的井筒环境，为后续井下作业提供良好的井筒条件。
2、本专利技术的目的可采用下列方案来实现：
3、本专利技术提供了一种液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其用于以水力脉冲形式输出酸压工作液，所述液压脉冲式可溶分段酸压滑套包括：
4、滑套外筒，所述滑套外筒上设有与其内部连通的过流孔；
5、旋转阀总成，所述旋转阀总成包括阀芯、阀球和导流环，所述阀芯为两端开口的筒状，所述阀芯内具有连通其两端开口的腔道，所述阀芯和所述导流环均位于所述滑套外筒内，所述阀球位于所述腔道内且可对所述腔道进行封堵；
6、所述导流环上设有多个导流孔，沿所述酸压工作液的流向，所述导流环位于所述阀芯的上游；所述阀芯的外壁与所述滑套外筒的内壁之间形成有导流流道和分流流道，所述导流流道呈螺旋状，所述滑套外筒的轴向上至少具有第一位置和第二位置，当所述阀芯位于所述第一位置时，所述阀芯的外壁对所述过流孔进行封堵；所述导流孔用于改变送入至所述滑套外筒内的所述酸压工作液的流向并将所述酸压工作液引流至所述导流流道，流经所述导流流道的所述酸压工作液能推动所述阀芯沿所述滑套外筒由所述第一位置移动至所述第二位置，且推动所述阀芯能在所述第二位置持续旋转预设时间，以使当所述阀芯位于所述第二位置时，所述分流流道与所述过流孔间隔连通，由所述导流流道流至所述分流流道的所述酸压工作液以水力脉冲形式从所述过流孔射出；
7、所述阀球为整体或表面可溶解于所述酸压工作液的可溶球体，所述阀球用于在酸压施工结束后至少部分位置溶解，以使所述腔道导通。
8、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述阀芯的外壁上设有呈螺旋状的多条导流凸筋，多条所述导流凸筋沿所述阀芯的周向分布，以在相邻两所述导流凸筋与所述滑套外筒的内壁之间形成导流流道。
9、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述阀芯的外壁上设有呈块状或条状的多条分流凸筋，多条所述分流凸筋沿所述阀芯的周向间隔分布，以在相邻两所述分流凸筋与所述滑套外筒的内壁之间形成分流流道；
10、所述分流凸筋在所述阀芯周向上的宽度大于所述过流孔在所述滑套外筒周向上的宽度，且所述分流凸筋在所述阀芯轴向上的长度大于所述过流孔在所述滑套外筒轴向上的长度。
11、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述导流凸筋的数量大于所述分流凸筋的数量。
12、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述过流孔的数量为多个，多个所述过流孔沿所述滑套外筒的周向间隔排布。
13、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述导流环能沿所述滑套外筒轴向移动地设置于所述阀芯的上方，多个所述导流孔沿所述导流环的周向排布。
14、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述导流孔为斜孔，所述导流孔的中心轴线与所述滑套外筒的径向之间具有第一入流角α；
15、所述导流凸筋的延伸方向与所述滑套外筒的径向之间具有第二入流角β；
16、所述第一入流角α和/或所述第二入流角β本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其用于以水力脉冲形式输出酸压工作液，其特征在于，所述液压脉冲式可溶分段酸压滑套包括：
2.如权利要求1所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，所述阀芯的外壁上设有呈螺旋状的多条导流凸筋，多条所述导流凸筋沿所述阀芯的周向分布，以在相邻两所述导流凸筋与所述滑套外筒的内壁之间形成导流流道。
3.如权利要求2所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，所述阀芯的外壁上设有呈块状或条状的多条分流凸筋，多条所述分流凸筋沿所述阀芯的周向间隔分布，以在相邻两所述分流凸筋与所述滑套外筒的内壁之间形成分流流道；
4.如权利要求3所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，所述导流凸筋的数量大于所述分流凸筋的数量。
5.如权利要求3所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，所述过流孔的数量为多个，多个所述过流孔沿所述滑套外筒的周向间隔排布。
6.如权利要求2所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，所述导流环能沿所述滑套外筒轴向移动地设置于所述阀芯的上方，多个所述导流孔沿所述导流环的周向排
7.如权利要求6所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，所述导流孔为斜孔，所述导流孔的中心轴线与所述滑套外筒的径向之间具有第一入流角α；
8.如权利要求6或7所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，所述导流环包括呈喇叭口状的导流部和呈直筒状的连接部，所述导流部的缩口端与所述连接部相连，多个所述导流孔沿所述导流部的周向排布，相邻两所述导流孔之间通过连接筋分隔。
9.如权利要求8所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，所述连接部的底部沿其周向开设由装配槽，所述装配槽的底壁上开设有环形的第一容置槽，所述阀芯且靠近所述导流环的一端能转动地嵌设有多个第一滚珠，且多个所述第一滚珠的至少部分位置能滚动地嵌设于所述第一容置槽内；
10.如权利要求1所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，所述腔道的内壁上具有锥形过渡台阶，所述阀球坐封于所述过渡台阶处。
11.如权利要求1所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，所述阀芯的外壁与所述滑套外筒的内壁之间设置至少两个动密封组件，当所述阀芯位于所述第一位置时，在所述滑套外筒的轴向上，两个所述动密封组件分别位于所述过流孔的两侧。
12.如权利要求11所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，沿所述阀芯的轴向上间隔设有至少两个密封槽，所述动密封组件设于对应的所述密封槽内，且所述动密封组件与所述滑套外筒的外壁密封相接。
13.如权利要求1所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，当所述阀芯位于所述第一位置时，所述滑套外筒与所述阀芯之间通过定位螺钉相连，流经所述导流流道的所述酸压工作液能推动所述阀芯切断所述定位螺钉，并由所述第一位置移动至所述第二位置。
14.如权利要求1所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，所述液压脉冲式可溶分段酸压滑套还包括固定于所述滑套外筒内的支撑环，所述阀芯且靠近所述支撑环的一端开设有环形的第二容置槽，所述支撑环且面向所述阀芯一侧的端面上能转动地嵌设有多个第二滚珠，当所述阀芯位于所述第二位置时，所述第二滚珠的至少部分位置能滚动地嵌设于所述第二容置槽内，以使所述阀芯相对于所述支撑环能沿所述滑套外筒的周向转动。
15.如权利要求1所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，所述液压脉冲式可溶分段酸压滑套还包括第一接头和第二接头，所述滑套外筒的两端分别与所述第一接头和所述第二接头相连，以将所述滑套外筒与油管相连。
16.如权利要求15所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，所述滑套外筒的两端分别与所述第一接头和所述第二接头螺纹连接，所述滑套外筒与所述第一接头和所述第二接头的连接位置上分别设有至少一个密封圈。
17.如权利要求15或16所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，所述滑套外筒、所述第一接头和所述第二接头均采用耐腐蚀、高强度金属材料制成，所述滑套外筒、所述第一接头和/或所述第二接头的内壁设有防腐层。
18.如权利要求14所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，所述阀芯、所述导流环和所述支撑环均采用可在所述酸压工作液中溶解或被腐蚀的金属材料制成，且所述阀芯、所述导流环和所述支撑环在所述酸压工作液中溶解或被腐蚀的速率低于所述阀球在所述酸压工作液中溶解的速率。
19.如权利要求18所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，所述阀芯、所述导流环和所述支撑环的表面设有防腐层。
【技术特征摘要】
1.一种液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其用于以水力脉冲形式输出酸压工作液，其特征在于，所述液压脉冲式可溶分段酸压滑套包括：
2.如权利要求1所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，所述阀芯的外壁上设有呈螺旋状的多条导流凸筋，多条所述导流凸筋沿所述阀芯的周向分布，以在相邻两所述导流凸筋与所述滑套外筒的内壁之间形成导流流道。
3.如权利要求2所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，所述阀芯的外壁上设有呈块状或条状的多条分流凸筋，多条所述分流凸筋沿所述阀芯的周向间隔分布，以在相邻两所述分流凸筋与所述滑套外筒的内壁之间形成分流流道；
4.如权利要求3所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，所述导流凸筋的数量大于所述分流凸筋的数量。
5.如权利要求3所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，所述过流孔的数量为多个，多个所述过流孔沿所述滑套外筒的周向间隔排布。
6.如权利要求2所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，所述导流环能沿所述滑套外筒轴向移动地设置于所述阀芯的上方，多个所述导流孔沿所述导流环的周向排布。
7.如权利要求6所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，所述导流孔为斜孔，所述导流孔的中心轴线与所述滑套外筒的径向之间具有第一入流角α；
8.如权利要求6或7所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，所述导流环包括呈喇叭口状的导流部和呈直筒状的连接部，所述导流部的缩口端与所述连接部相连，多个所述导流孔沿所述导流部的周向排布，相邻两所述导流孔之间通过连接筋分隔。
9.如权利要求8所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，所述连接部的底部沿其周向开设由装配槽，所述装配槽的底壁上开设有环形的第一容置槽，所述阀芯且靠近所述导流环的一端能转动地嵌设有多个第一滚珠，且多个所述第一滚珠的至少部分位置能滚动地嵌设于所述第一容置槽内；
10.如权利要求1所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，所述腔道的内壁上具有锥形过渡台阶，所述阀球坐封于所述过渡台阶处。
11.如权利要求1所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，所述阀芯的外壁与所述滑套外筒的内壁之间设置至少两个动密封组件，当所述阀芯位于所述第一位置时，在所述滑套外筒的轴向上，两个所述动密封组件分别位于所述过流孔的两侧。
12.如权利要求11所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，沿所述阀芯的轴向上间隔设有至少两个密封槽，所述动密封组件设于对应的所述密封槽内，且所述动密封组件与所述滑套外筒的外壁密封相接。
13.如权利要求1所述的液压脉冲式可溶分段酸压滑套，其特征在于，当所述阀芯位于所述第一位置时，所述滑套外筒与所述阀芯之间通过定位螺钉相连，流经所述导流流道的所述酸压工作液能推动所述阀芯切断所述定位螺钉，并由所述第一位置移动至所述第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘会锋，张勇，徐宁，赵贺谦，赖泽武，韩昊辰，谢伟，李兴杰，王瑜才，陈省身，付鑫，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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