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。     

渤海A油田水力喷砂射孔压裂增产技术

渤海A油田储层中低孔渗、储层薄、隔层长、产能低,开发难度大。为实现高质高效开发,采用水力喷砂射孔压裂增产技术在A40井进行先导性探索应用。基于伯努利原理,通过喷嘴喷射的高速流体加上石英砂喷射开套管,带来局部负压,实现层间动态封隔;通过钻杆加砂环空同时补液,实现喷砂射孔和水力压裂一体化。在A40井实际应用,避免了常规射孔对地层的压实作用,改善了近井筒摩阻,减少了储层污染。油井实际产能较钻后配产提高60%,实现了一趟管柱完成两层射孔和压裂作业;水力动态封隔代替机械和化学封隔,降低井下作业复杂情况发生概率,节省器材费用。该技术实施风险低、工艺简单、择井范围宽、效益高,具有较好的推广价值。     

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。     

水力喷砂射孔分段压裂现场施工获得成功

<正>2010年11月11日,新疆油田公司采油工艺研究院科研人员在采油二厂BJ9055井实施了不动管柱三级四层水力喷砂射孔分段压裂施工并获得成功,本次施工液量达到840m3,每米加砂强度最高达5.5m3,是今年该技术在现场施工规模最大的     

泾河油田连续油管水力喷砂射孔环空多簇压裂技术

针对泾河油田长8油藏水平井压后初期产量低且递减快的问题,根据连续油管水力喷砂射孔环空多簇压裂的技术原理,结合压裂裂缝诱导应力场分析,对簇间距、射孔参数和施工参数进行了优化,形成了泾河油田长8油藏连续油管水力喷砂射孔环空多簇压裂施工方案:压裂簇间距15~38 m,射孔位置距离天然裂缝5~10 m,射孔喷射速度大于190 m/s,压裂施工排量4~5 m3/min,前置液比例28%~32%,段加砂量25~45 m3,平均砂比25.5%~27.0%。该技术在9口井进行了现场应用,与优化前相比,一次压开成功率提高39.3%;与单簇压裂相比,平均单井产量提高3.5 t/d。应用结果表明,连续油管水力喷砂射孔环空多簇压裂技术能实现低孔、特低渗砂岩油藏的有效开发,具备推广应用价值。      

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。     

水力喷砂射孔压裂隔上压下工艺技术的实践应用

水力喷射分层压裂技术在复杂油气藏(低渗透油气田、多层、薄层)的储层改造中应用日益广泛,该技术常用于水平井、裸眼井、垂直井等新井的开发投产。在一些老井的储层改造或补层投产过程中,水力喷射分层压裂技术的应用则常受到老井生产历史的限制。本文介绍了一种隔上压下水力喷射分层压裂技术的工艺设计及现场实践应用。现场应用表明,该技术工艺简单,效果显著。     

扇面水力喷砂定向射孔压裂技术在煤层气井中的应用

煤储层具有低压、低渗、低饱和的特点,其力学特性具有杨氏模量较低,上下隔层应力差小,天然割理裂缝发育等特点。目前,煤层气井采用的射孔方式绝大多数为电缆射孔,压裂工艺采用大排量大规模活性水压裂,在压裂施工中不易控制裂缝形态,尤其是裂缝高度。为此,研发了扇面水力喷砂定向射孔压裂技术。该技术是集扇面定向射孔、压裂一体化技术。工艺目的是减小煤层裂缝的复杂形态,在煤层内易形成较长且简单的支撑裂缝以及起到储层防护的作用。该技术主要通过对喷枪水力参数的设计和水力试验,优化喷射器的结构参数,解决了喷砂器精确定位、定向射孔压裂和水力冲蚀等问题,并在现场顺利完成试验应用。压后排采效果比较明显。     

水力喷砂射孔压裂喷嘴的损伤试验与分析

将水力喷砂射孔与水力压裂相结合,一次施工完成射孔和压裂是近几年兴起的油气井增产新工艺。喷嘴是该工艺中的关键部件,弄清喷嘴的损伤特点及其影响因素,对于喷嘴的制造和合理使用都很重要。通过对比国内外水力喷砂射孔喷嘴在室内喷射磨损试验和现场喷射压裂试验结果,得到了不同的喷嘴流道磨损情况。分析喷嘴材料微观组织发现,国内材料WC粒子之间很少冶金结合,在水砂射流的冲击下．粒子容易剥落;国外材料WC以结晶态存在,其耐磨性能远优于国产喷嘴。制造工艺和安装条件也影响喷嘴的使用寿命。     

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。     

高渗储层水力压裂技术

端部脱砂（ＴＳＯ）水力压裂是应用于同渗储层先进的压裂技术，新建立的短而的高导流率裂缝将使井的产量获得极大提高；但如果该高尖层出砂较严重，则同时还应结合应用先进的压裂－充填技术；此外，上述作业中支撑砂的特性、加工和颗粒大小的选择也是重要的。     

射孔对水力压裂多裂缝的影响

为了深刻认识射孔方式如何影响水力压裂的多裂缝问题,在对已报道的实验结果及文献的研究基础上,采用了理论模拟、实例剖析、归纳总结等手段,得到以下结果:(1)射孔方式影响人们对压裂施工压力的大小与多裂缝条数多少的判断.不利的射孔深度、射孔方式能够增加施工压力,影响对等效裂缝条数的判断,减小裂缝的有效宽度,造成加砂压裂困难.(2)射孔方位与多裂缝的形成密切相关.对于具有不利的地应力对比的构造或改造目的层而言,能够造成同方位的多裂缝,导致加砂压裂困难,此时应根据地应力状态选择合理的射孔方式;不同的射孔方式还可能直接造成不同方位的多裂缝,影响压裂改造的效果.(3)射孔长度影响多裂缝的条数.对于裂缝性地层而言,射孔长度与多裂缝条数有着直接的关系,同样影响着加砂压裂的成功与否,而适当缩短射孔段长度对石炭系地层的压裂改造有着积极的意义.结论为:射孔对水力压裂改造中的多裂缝现象具有重要的影响和支配作用.     

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。     

水力喷砂分段压裂优化设计与施工

依据水力喷砂分段压裂的技术特点结合常规加砂压裂设计方法,建立了水力喷砂分段压裂优化设计方法。通过数值计算,给出了喷嘴数量与施工排量的匹配关系曲线和环空压力与排量的关系曲线,借助实验手段,模拟现场油管与环空注入压裂液的比例研究了压裂液混合液的黏弹性恢复能力和耐剪切性能,为现场水力喷砂射孔喷嘴数量、排量和射流速度的设计,加砂压裂油管和环空排量的优化提供了参考。     

水力喷砂压裂工具喷嘴磨损分析

分析了水力喷砂压裂工具喷嘴磨损的机理。水力喷砂射流对喷嘴的磨损主要是喷砂射流中砂粒对喷嘴内壁材料的冲蚀磨损。砂粒对喷嘴内壁面冲蚀磨损作用的形式包括微切削磨损、疲劳磨损、脆性断裂磨损及扩散磨损等。研究表明:喷嘴材料的微观组织结构及物理力学性能、喷嘴内流道结构形状及几何参数、喷嘴内表面粗糙度、喷砂射流中砂粒浓度、砂粒特性(硬度、粒度、形状等)及射流工作参数(射流压力等)对于喷嘴的磨损都有影响。提出了耐磨材料选择,喷嘴内流道结构优化等延长喷嘴寿命的措施。