技术摘要：
本方案涉及一种自激震荡式脉冲水力压裂工具及方法，以实现浅层低渗油气藏高效增产和降本增效的目的，克服常规水力压裂裂缝复杂程度有限和实现规模化脉冲致裂储层和加砂的难题。该工具包括：可拆卸连接的喷射器、单流阀体和震荡器；喷射器的侧壁上设置有喷嘴；单流阀体  全部
背景技术：
致密砂岩气、煤层气和页岩气等低渗油气藏已成为我国油气产量贡献主力储层， 但该类油气藏获得经济产量需进行增产作业。特别是这类浅层油气藏单井产量往往较低， 经济效益常处于盈亏边际线，一种低成本且提产效果好的增产措施对于这类油气井非常重 要。常规水力压裂通过泵注大量液体和支撑剂到低渗油气藏中，增加渗流通道和提高渗流 能力，但增渗能力有限、工序步骤较多且发展较成熟使得降成本的空间有限。探索一种既能 有效增渗，又能降低成本的储层改造工具和方法对于这类浅层油气藏增产提效至关重要。 脉冲水力压裂方式就是一种较常规水力压裂增产效果更佳的工艺，相应地，需匹配合理地 脉冲水力压裂工具和方法。 专利CN201810616550公布了一种脉冲式喷射加砂工具，包括本体上开有通孔，在 通孔内安装有转子，在本体上安装有喷嘴。在转子上开过流槽，转子能够在本体的通孔内转 动，在转动过程中，当过流槽与喷嘴对准时，流体通过过流槽进入喷嘴产生高速射流，当两 者不对准时，喷嘴被转子堵住，本发明能把连续的高速射流变为断续的脉冲式高速射流。专 利CN201510318339授权了一种自激振荡式井底混砂工具及方法，包括在工具本体的中部设 有腔体，且腔体一端开口，一端封闭，腔体开口端从左到右依次设有的上游喷嘴、震荡腔、下 游喷嘴和导压喷砂腔组成，震荡腔和导压喷砂腔的直径大于上游喷嘴和下游喷嘴的直径， 导压喷砂腔的外壁上设有与工具本体外部相通的导压喷砂孔。可以使高浓度携砂液在流动 的同时产生振动，将原来的地面调节砂浓度转化为井底调节，做到了砂浓度实时调整，提高 了对储层的改造效果。文献《PFT95-Ⅰ型脉冲压裂工具研制》公开了一种脉冲压裂工具，包括 安全投手、扶正器、喷射器、合金单流阀体、混砂器、定位器和带孔丝堵等，该工具耐冲蚀，射 孔效果好，井底混砂均匀；通过调整地面油管及环空排量实时控制井底砂浓度。除上述专利 和文献外，还有部分文献报道了一些脉冲水力压裂工具和方法，但主要应用于脉冲加砂，起 到有效混合砂子目的，没有采用脉冲水力能量来致裂储层，形成更复杂缝网。或者是采用了 脉冲水力能量致裂储层，但无法完成加砂。 因此，为了高效开发浅层低渗油气藏，采用脉冲水力压裂方式形成更复杂缝网，提 高储层渗流能力，是一种有效的方法。本发明提供了一种自激震荡式脉冲水力压裂工具及 方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种自激震荡式脉冲水力压裂工具及方法，以实现浅层低 渗油气藏高效增产和降本增效的目的，克服常规水力压裂裂缝复杂程度有限和实现规模化 脉冲致裂储层和加砂的难题。 4 CN 111577235 A 说　明　书 2/6 页 本发明的技术方案为： 本发明提供了一种自激震荡式脉冲水力压裂工具，包括： 从上至下依次形成可拆卸连接的喷射器、单流阀体和震荡器； 所述喷射器的侧壁上设置有多个喷嘴； 所述单流阀体和所述震荡器之间形成第一震荡腔； 所述震荡器内形成有第二震荡腔，所述第二震荡腔位于所述第一震荡腔下方，并与所 述第一震荡腔相连； 其中，在所述单流阀体因被送入封堵球而形成封堵后，所述喷嘴用于将通过油管泵入 的含砂液体向外喷射以使在自激震荡式脉冲水力压裂工具外围设置的套管上形成射孔； 在套管上形成射孔后，封堵住所述单流阀体的封堵球被反向洗出； 在封堵球被反向洗出后，通过油管泵入的高排量液体经过所述喷射器和所述单流阀体 后再进入所述第一震荡腔和所述第二震荡腔内进行震荡，形成高频率高压脉冲液体；所形 成的高频率高压脉冲液体通过所述第二震荡腔的出口进入到套管和自激震荡式脉冲水力 压裂工具之间形成的环空腔体内，并与泵入到环空腔体内的高含砂液体混合，所形成的混 合液体穿过套管上形成的射孔对套管外的目标压裂层段进行压裂。 优选地，多个喷嘴呈螺旋式分布在所述喷射器的侧壁上，各所述喷嘴的喷射方向 分别与所述喷射器的中心轴线之间形成一定夹角。 优选地，第一震荡腔的体积小于第二震荡腔的体积，第一震荡腔生成的高频率高 压脉冲流体的频率为第二震荡腔生成的高频率高压脉冲流体的频率的10-30%，第一震荡腔 生成的高频率高压脉冲流体的压力增加值小于第二震荡腔生成的高频率高压脉冲流体的 压力增加值。 优选地，第二震荡腔的出口和第二震荡腔的入口的直径是第二震荡腔的最大直径 的30-80%。 优选地，所述单流阀体内形成的内孔从上到下依次包括:依次连接的第一圆柱型 腔体、圆柱形腔体和第二圆柱型腔体，所述第一圆柱型腔体的内径大于所述圆台形腔体的 内径，所述圆台形腔体的内径大于所述第二圆柱型腔体的内径； 送入至所述单流阀体内的封堵球直径为所述圆台形腔体的内径的110-130%，且送入至 所述单流阀体内的封堵球直径小于所述喷射器的内孔内径。 优选地，所述第二震荡腔的内部腔体轮廓包括抛物线型或椭圆型，且所述第二震 荡腔的内部腔体对称式分布； 所述第二震荡腔的出口呈圆柱形、圆锥形或倒圆锥形。 优选地，多个所述喷嘴的螺旋分布角度为60°、90°、120°或180°； 各所述喷嘴的喷射方向与所述喷射器的中心轴线之间的夹角为15°、30°、45°、60°、 90°。 本发明实施例还提供了一种自激震荡式脉冲水力压裂方法，包括如下步骤： 步骤1，通井、洗井与试压：使用通井管柱和工具对全井段进行通井；通井完成后，循环 洗井，直至出液杂质含量低于0.5%；洗井完成后，取出通井管柱和工具，按照设定要求对井 口进行试压； 步骤2，连接与下入脉冲水力压裂工具：使用油管连接权利要求1至7任一项所述的脉冲 5 CN 111577235 A 说　明　书 3/6 页 水力压裂工具，并将连接后得到的整体工具下入至套管内与第一段目标压裂段对应的需要 射孔部位； 步骤3，投球与喷砂射孔：泵将封堵球通过油管送入至单流阀体内，封堵球到位后在单 流阀体内形成封堵；再通过泵向油管内泵注含砂液体，含砂液体通过油管进入到喷射器内， 并通过喷嘴对套管上与第一段目标压裂段对应的需要射孔部位进行射孔； 步骤4，反循环与取出所投球：向脉冲水力压裂工具与套管之间形成的环空腔体内泵注 液体，液体通过第二震荡腔的出口反循环进入所述第二震荡腔和所述第一震荡腔后将封堵 在单流阀体内的封堵球洗出； 步骤5，对第一段目标压裂段进行压裂：使用泵通过油管向脉冲水力压裂工具内泵注高 排量液体，高排量液体经过所述喷射器和所述单流阀体后再进入所述第一震荡腔和所述第 二震荡腔内进行震荡，形成高频率高压脉冲液体；所形成的高频率高压脉冲液体通过所述 第二震荡腔的出口进入到套管和自激震荡式脉冲水力压裂工具之间的环空腔体内，并通过 套管上形成的射孔对第一段目标压裂段进行压裂；在第一段目标压裂段被压裂生成一定裂 缝后，向脉冲水力压裂工具与套管之间的环空腔体内泵注高含砂液体，高含砂液体和高频 率高压脉冲液体在环空腔体内混合，混合后的液体对所生成的裂缝进一步扩展和进行加 砂；同时，通过控制进入油管内的液体排量和控制进入环空腔体内的高含砂液体中的含砂 量实时调节砂浓度，直至完成第一段目标压裂段压裂； 步骤6，打砂塞：在完成对第一段目标压裂段的压裂后，上提管柱，通过泵向脉冲水力压 裂工具与套管之间的环空腔体内泵入砂子，在井底形成额定长度的砂塞； 步骤7，对第二段目标压裂段进行压裂：重复步骤3至5； 步骤8，对剩余目标压裂段进行压裂：重复步骤6、3、4、5； 步骤9，冲砂：在所有目标压裂段压裂结束后，进行循环冲砂，冲砂完毕后，取出油管和 脉冲水力压裂工具； 其中，每对2-4目标压裂段完成压裂后，更换一次脉冲水力压裂工具中的喷嘴和震荡 器。 本发明的有益效果为： 该脉冲水力压裂工具结构简单，稳定性好，能一次起下管柱作业实现多段压裂，降低了 作业次数，节省了压裂费用。通过第一震荡腔和第二震荡腔震荡后所形成的高频高压脉冲 水力能量较常规水力压裂方式能形成更复杂缝网，同时伴随的脉冲加砂，能增加液体携砂 距离和提高砂子对生成裂缝的支撑效果，提高了压裂改造效果，有利于提高单井产量。配套 的方法步骤工艺措施简单、易操作，配套使用油管和环空腔体作为液体泵入通道，可实现大 排量大液量方式压裂，同时解决了常规脉冲压裂工具无法同时实现脉冲压裂和脉冲加砂的 难题，适用于经济效益低下的浅层低渗油气藏推广使用。 附图说明 图1为本发明的工具的结构示意图； 图2为本发明的喷射器的剖面结构示意图； 图3为本发明的喷射器的结构示意图； 图4为本发明的单流阀体的结构示意图； 6 CN 111577235 A 说　明　书 4/6 页 图5为本发明的第二震荡腔的示意图一； 图6为本发明的第二震荡腔的示意图二； 图7为本发明第一震荡腔和第二震荡腔工作原理示意图； 附图标记说明：1—喷射器，11—喷嘴，2—单流阀体，21—封堵球，201—第一圆柱型腔 体，202—圆台形腔体，203—第二圆柱型腔体，3—震荡器，301—第一震荡腔，302—第二震 荡腔，303—入口，304—出口，4—套管，401—环空腔体。