水平井多级水力喷射压裂封隔工具

为了使1趟钻能够完成6段以上水平井水力喷射压裂施工,研制了PSK多级水力喷射封隔工具。该工具在多层段施工中可通过拖动管柱的方式先用下段的一级喷枪及封隔器进行3段的射孔及压裂施工,然后以投球的方式开启PSK344-110水力喷射封隔工具的喷枪和封隔器进液通道,封堵封隔器下部管柱,再通过拖动管柱的方式施工3个层段,这样就能够用1趟钻对6段进行施工。6口井的应用情况表明,采用多级水力喷射压裂封隔工具,1趟钻可以施工3～4段,最高施工段数为8段,可以减少入井管柱次数,降低成本和减轻工人的劳动强度,缩短施工作业周期,减少对储层的伤害。     

水力喷射压裂工艺在水平井的应用

水力喷射压裂工艺包括水力喷砂射孔、水力喷射压裂、停泵裂缝闭合、压裂液返排4个阶段。该工艺首先在老井选层压裂施工中应用取得了成功,避免了下桥塞、下顶封、验串等繁琐工序,工艺简单、成本低廉,安全可靠。多级水力喷射压裂工艺在水平井中的成功应用,实现一趟管柱多级水力喷砂射孔,不仅具有以上优势,还节省射孔费用。此技术在二连地区的广泛应用,取得了理想的压裂成果。     

水力喷射压裂的机理分析与应用

水力喷射压裂是一种集喷射射孔、水力压裂及酸化、水力封隔于一体的新型增产改造措施。其利用伯努利方程的基本原理,先将高压流体的势能转化为动能,再将动能转化成势能,实现定点增压。该技术具有准确实施定点造缝,无需机械封隔,节省作业时间,减小作业风险等优势。本文就水力喷射射孔机理、水力喷射压裂机理展开讨论,从理论上阐述了水力喷射压裂的可行性与先进性,并对喷射压裂工艺控制的一些环节进行论述;简要介绍了喷射工具模型、双泵体系,从工程角度探讨了喷射压裂的可操作性。通过对水力喷射压裂的施工实例的描述为以后的水力喷射压裂设计和施工提供借鉴参考。     

水平井水力喷射多级压裂工具研制与应用

为了提高水平井水力喷射多级压裂工具的可靠性和耐用性,增加单井喷射压裂级数,研制了多级压裂喷射器及配套工具。水平井水力喷射多级压裂管柱主要由安全接头、内滑套喷射器、无滑套喷射器及单流阀总成等组成。喷嘴采用整体式喷嘴,材质为钨钴硬质合金,内壁有1层耐磨陶瓷合金强化层,可增大过砂量、加大压裂规模;内滑套进行渗氮处理,提高了内表面的耐冲蚀性能。现场应用结果表明,喷射压裂工具的使用性能可靠,喷嘴的扩径很小,且耐磨性能良好,得到了用户的认可。     

水力喷射孔内射流增压规律数值模拟研究

水力喷射压裂过程中,高压射流会使水力射孔孔道内压力高于环空压力,形成孔内射流增压.孔内射流增压值是进行地面泵压预测和套管压力控制的基础.由于受到实验条件的限制,地面很难获得实际工况下的孔内射流增压值,因此,文章采用计算流体力学(CFD)方法,建立了二维水力喷射流场物理模型,模拟得到了实际 工况下水力喷射孔内射流增压值以及喷嘴压降、环空围压和入口面积比对孔内射流增压的影响规律.结果表明,在实际施工参数条件下,孔内射流增压值可达10.7～12.5 MPa;喷嘴压降和入口面积比是影响孔内射流增压的两个主要因素,而环空围压对孔内射流增压没有影响.     

中高渗疏松砂岩水力喷射压裂水动力封隔特性

为确定海上疏松砂岩高渗透条件下水力喷射孔内流体增压特性是否满足岩石定点起裂条件,采用了计算流体力学方法,基于达西定律推导出速度与渗透率关系方程,建立了考虑岩石孔眼边界高渗条件下水力喷射孔眼内流体动力学模型,实验验证模型可靠,得出了地层渗透率、喷嘴压降、环空围压等关键参数对孔内流体增压的影响规律。结果表明,疏松砂岩高渗透性是降低其水力喷射压裂水动力封隔能力的关键因素,孔内流体增压值随储层渗透率升高呈现非线性递减;喷嘴压降与孔内流体增压值呈线性增加关系,但孔内流体增压值的增长斜率随储层渗透率升高而降低;环空围压对孔内流体增压值无显著影响;敏感性分析表明,影响孔内流体增压的参数排序：储层渗透率>喷嘴压降>环空围压。研究结果可为海上水力喷射压裂水力学参数优化设计提供理论依据。     

水力喷射多级压裂管柱改进及应用

为提高水平井水力喷射压裂工具的耐用性及可再利用性,研制了水力喷射多级压裂管柱,优化了喷嘴、内滑套、剪钉和喷射器等零部件结构。喷嘴设计为整体式,喷嘴内径为4~6mm,喷嘴防溅片直径为40~50 mm,喷嘴内壁有一层厚度为1.0~1.5 mm陶瓷合金强化层;内滑套进行渗氮处理,提高耐冲蚀性,球与球座密封方式为球面接触密封。现场应用结果表明,喷嘴耐磨性能良好,内滑套几乎没有磨损,喷射工具使用性能可靠。     

低渗透油田水力压裂垂直缝增产效果的数值模拟评价

用三维三相全组份对低渗透油田水力压裂垂直缝井的自然能量衰竭式开采过程进行了同歧并与不压裂的自然能量衰竭式开采过程进行了比较。结果表明,考察不力压裂垂直缝增产效果应从考察井的瞬时产量的变化和考察动态生产过程两个方面进行,水力压裂垂直缝在前期提高了井的产量,随着时间的推移其效果逐渐减弱至消失,这不仅是传统上认为的压裂闭合造成的结果,而且是因为改变了渗流场造砀;水力压裂垂直缝提高了开采速度,但对采收率的     

水力喷射压裂技术

水力喷射压裂技术综合了水力喷射射孔、水力压裂、封隔及其流体泵入等多种技术,具有准确实现定向射孔造缝,无需封隔,降低地层污染,节省作业费用和时间等优点.中原油田水力喷射压裂技术现场应用效果明显.水力喷射器不足之处在于喷嘴耐磨性较差,使用寿命较短,在后续研发中需对喷嘴结构和耐磨性进行优化设计.     

连续管水力喷射压裂机理与试验研究

面对我国日益增加的"多井低产"问题,连续管水力喷射压裂技术作为一项能够有效提高单井产量的新技术而备受关注。依托国家863计划的重点课题,探索了连续管水力喷射压裂机理;基于孔内压力分布的数值模拟,验证了水力射流射入孔内的增压作用与水力封隔作用导致孔内压力升高的作用机理,分析了主要参数对孔内压力分布的影响;以连续管管径为重要特征参数,提出了连续管水力喷射压裂3种作业方式。基于试验研究,验证了连续管水力喷射压裂机理和数值模拟计算结果,认为在相同喷嘴压降下,孔内压力随着围压增加近似于呈线性增大;在井眼垂深较大、地层破裂压力较高时,推荐使用高一些的喷嘴压降,以获得更好的增压作用与水力封隔效果;对于连续管水力喷射压裂,通常采用管径不小于50·8mm(2英寸)的连续管。     

水力压裂裂缝转向数值模拟研究

水力压裂产生的裂缝方向取决于地应力状态,垂直裂缝井压裂前储层中的应力分布,尤其是水平主应力方向控制着裂缝的起裂方位和延伸方向。分析了影响储层地应力场、裂缝方位及几何尺寸的因素,在此基础上,建立了压裂裂缝转向的应力场和渗流场数学模型并进行模型求解。对压裂裂缝转向机理进行了定量研究。     

水力喷射压裂关键机理探讨

为了更深入地了解水力喷射压裂技术的部分机理,通过模拟水力喷射射孔孔内的压力分布并分析其规律,进行了现场工况条件下喷嘴压降对孔内压力的定量分析和不同喷嘴直径条件下喷嘴压降与排量关系的计算,结论为:射流速度的衰减将动能转化为静压能,致使孔内压力升高;增加射流喷射压力有助于获得较大的孔内增压;喷嘴要产生较大的压降,需要较大的作业排量.     

水力压裂中的应力阴影效应与数值计算

从岩石的细观非均质特性出发,采用岩石破裂失稳的渗流-应力-损伤耦合分析系统,设计了一系列的数值试验揭示水力裂缝间的应力阴影效应。试验条件下的研究结果表明：①应力阴影效应受水平应力差系数、注入孔间距、岩石非均质性、压裂顺序的影响,表现为排斥和吸引2种力学行为,体现在裂缝尖端应力伞面积、裂缝宽度和长度方面;②随着岩石均质度的提高,应力阴影效应对尖端应力伞的影响变弱,裂缝尖端应力伞的面积逐渐减小;③水平应力差较小时,井孔间距对应力阴影效应的贡献要大于远场应力;高水平应力差时,远场应力对“Stress shadow”的影响要强于井孔间距;④应力阴影效应伴随着裂缝的动态扩展而不断变化,裂缝尖端的应力伞面积和缝长具有很强的相关性,二者服从幂函数分布。通过这一研究,可以为水平井多裂缝射孔间距优化提供一定的理论依据。     

水力喷射压裂技术在特殊井中的应用

水力喷射压裂技术是利用水射流的独特性质进行储层改造的新技术,适用于低渗透油藏直井和水平井.其具有不使用任何机械密封装置即可实现一段或多段分层压裂的特点.解决了套变、小套管、管外窜槽、油水层隔层条件差以及地层应力异常等特殊井无法分层改造问题,为水平井改造提供了安全简便的压裂技术.该技术工艺简单,改造针对性强.     

水力喷射压裂改造技术在直井上的应用

水力喷射压裂技术是集射孔和压裂于一体的新型增产改造技术,适用于低渗油（气）藏及油（气）水关系复杂、底水发育、油（气）层多薄互层等储层的增产改造。从水力喷砂射孔原理入手,分析了其技术特点及影响水力喷砂射孔效果的因素。同时,就该技术在长庆油田直井实际应用中存在的问题做以简单分析,提出改进措施。     

水力喷射环空压裂技术在合川区块的应用

连续油管喷砂射孔环空压裂工艺依据Bernoulli原理,利用安装在连续油管上的水力喷射装置产生的高速流体穿透套管、水泥环,在地层岩石中射开一定深度的孔眼,通过油套环空泵注施工,改造完成后用支撑剂掩埋已施工层段,用以隔离已压裂段和其后的未压裂段,最后用连续油管冲砂并开始生产。现场应用表明,该工艺可减轻地层伤害、缩短施工周期、降低开发成本、提高作业安全性并显著增加产能,对开发低渗透、薄互层的油气田具有较大的适应性。     

水力喷射分层加砂压裂液室内研究及现场试验

针对目前加砂压裂增产新工艺水力喷射分层压裂加砂对压裂液性能新的特殊要求。在实验室开展了满足该新工艺施工要求的压裂液配方体系的研究．对优化压裂液液体配方、交联剂组成、交联比等进行了室内性能试验。研究出满足该新工艺的压裂液配方和现场应用技术。室内性能评价表明,研制的压裂液满足水力喷射分层压裂加砂对压裂液高剪切后携砂的要求,并在四川须家河广安、合川等区块大斜度井、水平井的水力喷射分层压裂施工中得到成功应用,累计增加天然气产量11．1365×10^4m^3／d。