水力喷砂射孔技术试验分析

对水力喷砂射孔技术做了简要的介绍，通过地面打靶试验数据的分析，阐述了各施工参数对射孔效果的影响。     

油气井水力喷砂射孔增产技术

针对孤岛油田薄层稠油注气压力高、注水井污染严重、转注聚后吸聚能力下降、外围油田非均质严重、低渗等特点，孤岛采油厂引进了水力喷砂射孔技术。经过在不同地区的应用，取得了较好的效果。本文简要介绍水力喷砂射孔的研究以及现场的应用效果，以利推广应用。     

水力喷砂射孔孔道形态研究

为了进一步认识水力喷砂射孔机理,检测水力喷砂射孔成孔的形态和孔深,考察岩性、排量和喷射时间等参数对水力喷砂射孔的影响,了解裂缝起裂特征,开展了水力喷砂射孔孔道形态研究。完成了露头岩样靶件和水泥靶件的设计与制作,优选了实验参数和配套工具,并完成了喷砂射孔实验和喷砂射孔起裂实验。为了获得真实、直观的孔形结构,配套专用切割工具完成了靶件的解剖、测绘。实验结果表明,水力射孔形成的孔道深度远低于前期室内实验所得出的深度;水力喷砂射孔孔道形态主要为正常射孔靶件的准纺锤形喷孔和正常起裂的纺锤形—剑形组合喷孔两种形态;水力射孔形成的两个喷孔在形态上几乎对称;当靶件起裂后,喷孔深度成倍增加,同时起裂靶件不同方向上喷孔形态和深度不一样。     

水力喷砂射孔在油气田开发中的应用

喷砂射孔技术集射孔，解堵于一体，适合于处理复杂井况条件，通过现场试验和理论研究，形成了一套喷砂射孔现场方案的设计方法，可以根据不同的油气井井身结构，喷射层位，喷射工具，设计喷射过程的施工排量，喷射时间，预测施工过程的压力及喷射深度，优化施工时间。     

水力喷砂定点射孔力学机理

为了解决目前水力喷砂射孔施工设计准确率较低的问题,寻找实用可靠的水力喷射力学参数设计方法,进行了水力喷射与储层岩石力学作用的机理研究。根据能量守恒原理和冲量定理,建立了水力喷砂定点射穿套管、水泥环及地层系统能量方程,推导了水力喷砂定点射穿套管、水泥环及地层各阶段临界冲击力、临界冲击速度和射孔时间等关键力学参数计算模型,据此建立了水力喷砂定点射孔工艺力学分析图版。研究结果表明,水力喷砂定点射穿套管、水泥环及地层所需能量大幅度增加,射孔时间随之增大,但冲击力和冲击速度却相应降低,降低幅度比最大值分别为5.7%和8%。分析认为,建立的水力喷砂定点射孔工艺力学图版能较好地反映水力喷砂定点射孔过程,射孔时间误差为6.8%,为水力喷砂定点射孔力学参数设计与优化、水力压裂起裂基准提供了新的力学模型和理论依据。     

水力喷砂射孔、压裂优化设计

为解决低渗致密油藏、薄油层和有污染的井的射孔作业,套管完井、筛管完井及裸眼井的射孔压裂作业及低渗油藏及水平井的压裂改造,采油工艺研究院自主研发了水力喷砂射孔技术。促进了新型射孔、分级压裂改造技术的发展。进行了水力喷砂压裂工艺设优化设计,通过实验和理论计算给对油管排量、砂比、套管排量等参数优化,为现场施工提供参考依据。     

水力喷砂射孔辅助压裂填砂机理与现场试验

水力喷砂射孔技术可射穿套管和近井地层,产生直径和深度都较常规聚能弹大的孔眼.该技术在胜利油田滨南采油厂郑408-8井上首次进行了现场施工.喷砂射孔前该井处于停产状态,且压裂填砂无法施工;采用该技术后初期自喷生产,最高产液11.6t/d,产油8.7t/d,连续11个月一直维持自喷产量1.0～2.5 t/d.现场应用表明,该技术使用效果明显.     

水力喷砂射孔分段压裂技术在水平井中的应用

水力喷砂射孔分段压裂技术是将射孔、分层压裂融为一体的新型增产措施,无需下封隔器,一趟管柱即可完成多层段射孔压裂,提高了措施的有效性和安全性。通过实施该技术,可以避免常规射孔作业对地层的伤害,在一定程度上控制井筒附近裂缝起裂和延伸,与常规压裂技术相比有明显的优势。该技术成功应用于华北地区的水平井中,对提高油井的采收率有重大意义。     

水力喷砂射孔参数优化室内实验研究

为了更有效地将水力喷砂射孔压裂技术应用于油藏开采中,对水力喷砂射孔参数进行室内实验研究。研究主要包括对不同岩样强度下喷射速度、射孔时间、喷嘴尺寸以及流体介质的优选。实验表明:喷射速度越高,射孔深度越深,同时喷嘴磨损程度增加;喷嘴尺寸越大,射孔效果越好;喷射速度越高,所需最佳喷射时间越短;喷射液体类型对射孔深度影响不大。该实验研究为水力喷砂射孔压裂工艺中关键参数的选取提供了重要依据。     

水力喷砂射孔参数实验研究

通过室内模拟实验，对影响水力喷砂射孔能力的7个参数（射流压力，射流排量，射流磨料性质，磨料体积分数，磨料粒度。岩性和围压）进行了系统研究。初步得出了各参数对射流破岩能力的影响规律，实验表明，水力喷砂射孔能力随压力和排量的增加而增加；磨料粒度和体积分数都存在着一个最优值。磨料体积分数为6%-8%，磨料粒度为0.4-0.6mm；磨料的性质对水力喷砂射孔能力有一定的影响；岩石的性质和围压对射孔能力有很大影响；固定条件下存在着最大射孔深度和最优喷射时间。     

磨料射流射孔压裂一体化工具的设计

磨料射流射孔技术的工作原理是利用机械冲顶、磨铣或者水力冲击的方式在套管上形成水射流通道,然后利用高压水射流冲蚀地层,从而在地层中形成具有一定深度和孔径的油气渗流通道。研究了长庆油田的地质与水力压裂状况,并根据磨料射流射孔的技术状况设计了磨料射流射孔压裂一体化工具。通过对油井实施磨料射流射孔压裂一体化操作,在地层中形成了具有高渗透能力的通道。利用该工具可节省作业时间,降低生产成本。     

水射流射孔对套管冲击压力的数值模拟

为了进一步认识水力喷砂射孔过程及射孔成孔的形态,分析了靶距、砂粒体积分数和喷射速度对套管射孔压力的影响。采用射流理论、材料冲蚀理论和计算流体力学,利用计算机仿真软件,对不同靶距、砂粒体积分数和射流速度下的喷砂射孔进行数值研究。研究结果表明,随着靶距的减少,套管壁上的射孔压力增加; 随着靶距的增加,套管壁上产生的射孔压力面积增加; 射孔压力随着砂粒浓度和喷射速度的增加而增加。该研究结果可为水力喷砂射孔及套管射开孔型的优化研究提供参考。     

磨料射流射孔增产技术研究与应用

介绍了磨料射流射孔机理、参数影响规律室内试验和油井射孔现场试验结果。研究表明，磨料射流射孔过程可分为脆性和延展性材料切割两个不同阶段，并得出了主要参数(包括压力、排量、磨料类别、磨料粒度、磨料体积分数、围压和岩石性质等)对射孔深度的影响规律和合理的参数范围。在地面模拟试验井，24～27MPa压力条件下射孔和割缝深度达0.50m以上；10口井11井次现场施工证明，磨料射流射孔工艺技术降低破裂压力5～10MPa，油井增产效果明显。     

涡轮钻具花键轴流道水力损失分析及尺寸优选

为确定涡轮钻具花键轴上过流槽安装位置、形状、倾斜角度、长度和宽度等的最佳组合,利用CFD软件模拟花键轴流道的流场,根据模拟结果用伯努利方程计算水力损失和局部阻力系数,并对过流槽倾斜角度和断面面积与局部阻力系数之间的关系用Polynomial五次曲线模型和Logistic曲线模型进行非线性回归分析。分析结果认为,随着倾斜角度的不断增大,花键轴内流体的能量损失及局部阻力系数先减小后增大;在不同流量下,随着横断面面积的增大,花键轴进出口压降随之减小,但当横断面面积增大到一定程度后,其对能量损失和局部阻力系数的影响不大。