一种低渗储层酸化低频脉动式水力压裂发生装置

本发明涉及一种低渗储层酸化低频脉动式水力压裂发生装置，属于压裂作业中储层酸化。

背景技术：

1、油气田开发中的低渗储层酸化压裂作业对油气田的开发起着增产增注的重要作用，但低渗储层酸化压裂作业在低渗储层中的运用存在诸多问题，在一定程度上限制了低渗储层酸化压裂作业在油气田开发中的作用。

2、低渗储层酸化压裂作业是在土体破碎时，注入适量的预酸，以溶解坚硬的岩层或块状物，提高土壤的渗透性，待反应完成后，地表的物质会迅速溶解，形成气体，并在化学反应的作用下，不断地扩散范围，土层的缝隙、孔壁也会不断膨胀，酸液的流动会变得更加明显，这样就能增加油气田的产量；在微观上，采用低渗储层酸化压裂作业可以减少由于复杂的地质条件而造成的油田生产过程中出现的油气流动困难，减少了油田开发中的风险。

3、由于地层渗透率低，酸化过程中酸液在地层中很难扩散，酸液难与地层矿物发生反应，常规的基质酸化和在线酸化等措施有效期短；从储层结构性的角度，低渗储层纵向上小层多、非均质性强，有效动用难度大，横向上难以实现酸液均匀分布，具有极强的非均质性，从渗流角度来看，各平面也存在很强的各向异性，表面在大孔道，微裂缝及微孔隙上，有效作用距离短，研究已经发现，渗透率的各向异性是提高低渗储层酸化程度的关键，也就是低渗储层酸化作业的重要因素。

4、在常规酸化水力压裂中，酸液推进均匀进入裂缝内，并且在推进时避免酸液在裂缝平面的指进和舌进。在大孔道内，酸液推进速度快；在微孔隙内，推进速度慢，即使酸液进入孔隙也很快成为乏酸，特别是需要酸化的储层部分酸液无法到达，没法得到有效酸化效果，所以，低渗储层酸化中，确保酸液的均匀推进也一直是制约酸化水力压裂作业的难点，常规工艺条件下的施工难以有效控制。

5、目前，已有大量的研究人员针对提高低渗储层酸化效果进行研究，并提出一些措施，但是大部分措施是化学方面的进展，在工作液中注入各种催化剂，减少酸液进入裂缝外储层矿物的反应，本发明是物理方面的改进，通过在井下自激式脉动使得酸液获得脉动作用，不断向裂缝尖端渗流，提高储层酸化能力。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供一种低渗储层酸化低频脉动式水力压裂发生装置，在酸化作业中，使工作液获得一定的低频脉动作用，该发明具有结构简单，方便实用，安全可靠，且能够有效提高低渗储层酸化的要求。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

3、一种低渗储层酸化低频脉动式水力压裂发生装置，包括：

4、缸体总成，其为中空筒状结构；

5、活塞，设置于所述缸体总成的空腔中，所述活塞整体呈锥台状结构，所述活塞的上端为封闭端且竖向开设有一列泄压孔，下端为开口端，所述活塞内开设有沿其轴向延伸的导流通道，所述导流通道的两端分别与所述开口端、所述泄压孔连通；所述活塞的上部设有节流装置；

6、承托座以及设置于所述承托座上的堵头，所述承托座亦设置于所述缸体总成的空腔中且位于所述活塞的下端，所述堵头呈圆锥体形结构，且与所述导流通道适时接触，沿所述承托座的周向方向均匀布置有若干导流孔；

7、复位件，套设在所述堵头上。

8、所述的低渗储层酸化低频脉动式水力压裂发生装置，优选地，还包括上接头和下接头，二者均为中空筒状结构，所述上接头与所述缸体总成的上端连接，所述下接头与所述缸体总成的下端连接，所述上接头、所述节流装置、所述导流通道、所述导流孔、所述下接头相互连通。

9、所述的低渗储层酸化低频脉动式水力压裂发生装置，优选地，所述活塞的底部外周开设有凹槽，所述凹槽内套有胶圈。

10、所述的低渗储层酸化低频脉动式水力压裂发生装置，优选地，所述堵头的锥度为2：(10-12)，高度为120mm～180mm，直径范围为0～20mm。

11、所述的低渗储层酸化低频脉动式水力压裂发生装置，优选地，所述缸体总成与所述活塞的配合锥度范围为1：(20～25)。

12、所述的低渗储层酸化低频脉动式水力压裂发生装置，优选地，所述泄压孔包括泄压孔一、泄压孔二和泄压孔三，孔径范围依此为1mm～2mm，3mm～4mm，5mm～6mm。

13、所述的低渗储层酸化低频脉动式水力压裂发生装置，优选地，各泄压孔之间相距3mm，所述泄压孔一的中心距离所述活塞的上端面为10mm～15mm，所述泄压孔三距离所述活塞的下端面为90mm～150mm。

14、所述的低渗储层酸化低频脉动式水力压裂发生装置，优选地，所述节流装置外径为10mm～15mm，中心孔直径为1mm～2mm。

15、所述的低渗储层酸化低频脉动式水力压裂发生装置，优选地，所述导流通道为圆柱形孔。

16、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

17、1、本发明通过井下自激式脉动装置，使得酸液获得低频脉动作用，低频脉动促使酸液能够在孔隙或裂缝中均匀推进，避免了指进与舌进现象的出现，增强酸化波及面积，提高低渗储层酸化效果。

18、2、本发明装置是由完全工作液推动机械活塞产生脉动波，在低渗储层酸化压裂作业应用中，考虑到技术对于施工设计和管柱设计的适应性，保证关键的脉动频率、脉动压力波动幅度输出参数在合理范围，可以不改变常规酸化压裂工艺与酸化施工参数的设计基础，直接将低频脉动作用于低渗储层裂缝孔隙，施工安全，并且即使工具在井下施工中失效也完全不影响原有的酸化压裂施工过程，简单可靠。

19、3、本发明发明结构简单，该发明在工作时会使工作液产生剪切作用，促使酸液在喷砂器到裂缝间沿程中所遇摩阻降低。

20、4、本发明装置能够直接应用于低渗储层的酸化增产作业、注水井增注酸化作业及油气井酸洗作业等，适用范围广泛，具有极好的应用前景。

技术特征：

1.一种低渗储层酸化低频脉动式水力压裂发生装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的低渗储层酸化低频脉动式水力压裂发生装置，其特征在于，还包括上接头(1)和下接头(9)，二者均为中空筒状结构，所述上接头(1)与所述缸体总成(2)的上端连接，所述下接头(9)与所述缸体总成(2)的下端连接，所述上接头(1)、所述导流通道(4)、所述导流孔、所述下接头(9)、所述节流装置(15)相互连通。

3.根据权利要求1所述的低渗储层酸化低频脉动式水力压裂发生装置，其特征在于，所述活塞(3)的底部外周开设有凹槽，所述凹槽内套有胶圈(5)。

4.根据权利要求1所述的低渗储层酸化低频脉动式水力压裂发生装置，其特征在于，所述堵头(6)的锥度为2：(10-12)，高度为120mm～180mm，直径范围为0～20mm。

5.根据权利要求1所述的低渗储层酸化低频脉动式水力压裂发生装置，其特征在于，所述缸体总成(2)与所述活塞(3)的配合锥度范围为1：(20～25)。

6.根据权利要求1所述的低渗储层酸化低频脉动式水力压裂发生装置，其特征在于，所述泄压孔包括泄压孔一(12)、泄压孔二(13)和泄压孔三(14)，孔径范围依此为1mm～2mm，3mm～4mm，5mm～6mm。

7.根据权利要求6所述的低渗储层酸化低频脉动式水力压裂发生装置，其特征在于，各泄压孔之间相距3mm，所述泄压孔一(12)的中心距离所述活塞(3)的上端面为10mm～15mm，所述泄压孔三(14)距离所述活塞(3)的下端面为90mm～150mm。

8.根据权利要求1所述的低渗储层酸化低频脉动式水力压裂发生装置，其特征在于，所述节流装置(15)的外径为10mm～15mm，中心孔直径为1mm～2mm。

9.根据权利要求1所述的低渗储层酸化低频脉动式水力压裂发生装置，其特征在于，所述导流通道(4)为圆柱形孔。

技术总结
本发明涉及一种低渗储层酸化低频脉动式水力压裂发生装置，包括：缸体总成，其为中空筒状结构；活塞，设置于所述缸体总成的空腔中，所述活塞整体呈锥台状结构，所述活塞的上端为封闭端且竖向开设有一列泄压孔，下端为开口端，所述活塞内开设有沿其轴向延伸的导流通道，所述导流通道的两端分别与所述开口端、所述泄压孔连通；承托座以及设置于所述承托座上的堵头，所述承托座亦设置于所述缸体总成的空腔中且位于所述活塞的下端，所述堵头呈圆锥体形结构，且与所述导流通道适时接触，沿所述承托座的周向方向均匀布置有若干导流孔；复位件，套设在所述堵头上。本发明具有结构简单，且全程机械驱动，能够有效提高低渗储层酸化的水力压裂效果。

技术研发人员：倪维军,杨国昊,马成云,翟喜桐,马龙飞
受保护的技术使用者：西安石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15