高压水射流射孔技术简介

本文介绍了美国近年来开发的一种新型专利技术，即高压水射流射孔技术，又称之为“矛式油层穿透系统”。概述了其机理研究、设备研制、工艺程序及现场试验、应用等。也介绍了该技术的适用范围及发展前景。     

高压水射流深穿透射孔产能影响因素

高压水射流深穿透射孔技术是利用水力能量冲蚀地层,在地层中形成深度为1~3 m的大直径、清洁油气通道而达到增产增注的新型完井工艺。利用有限元数值模拟方法研究了钻井污染带存在情况下,射流射孔的孔径、孔深,地层污染带厚度、地层各向异性和布孔方式5个参数对射孔井产能的影响。研究结果表明,孔深是影响产能的主要因素之一,当射孔深度超过1.5 m时,产能比为常规射孔的2~3倍。但随着孔深的增大,垂向渗透率对产能的影响变大。污染带厚度对射孔产能的影响也较大,对比相同参数下的产能比结果,污染带对产能有约20%的影响。高压水射流射孔尤其适用于薄油层的射孔作业。     

射孔完井渗流场的有限元分析

为优选元坝地区海相碳酸盐岩气藏射孔完井参数,在充分考虑真实天然气的偏差因子、密度及黏度随压力变化的基础上,建立了渗流数学模型,并利用COMSOL Multiphysics软件进行求解计算,得到射孔完井方式下近井壁的渗流场分布.文中从X平面提取若干条割线,进一步分析各割线处压力的分布特点;然后改变射孔完井的各个参数,建立有限元模型,计算出不同参数下射孔完井的产能比.计算结果表明,射孔完井渗流场中,从供给边界到井底压力为明显的“压降漏斗”趋势,与常规解析解趋势一致.在影响射孔完井产能的参数中,主要是孔深、孔密、孔径和相位角,其中孔深对产能的影响最大,其次是相位角.     

高压大排量水力射孔机组的研制

高压水射流技术是利用增压设备和特定形状喷嘴来产生高速水射流,具有极高的能级密度。与传统技术相比,高压水射流技术能够改进油井产量、地层渗透率及采油速度。为此,高压大排量水力射孔机组采用高压水射流技术进行油井完井,可以在某段地层上射出更深且直径更大的孔道,无压实、无伤害,从而提高了井筒周围导流能力与单井产量。现场的应用表明,本套设备更好地改善了施工的高效性和作业的安全性。     

高压水射流射孔井眼应力数值模拟研究

水力射孔技术是一种新型完井方式,利用深穿透水力射孔技术辅助定向压裂,可实现油层改造和油井增产。考虑套管水泥环的影响,采用有限元理论结合ANSYS软件计算了高压水射流水力射孔井眼周围的应力,重点分析了水力射孔参数对井周应力的影响规律,初步研究了直井水力压裂时水力射孔对裂缝起裂的影响。计算结果表明,沿最大水平地应力方向布孔时,孔眼根部的周向拉应力最大,裂缝将会在孔眼根部起裂;选择合理水力射孔参数可有效降低地层破裂压力。研究结果可为高压水射流水力射孔辅助定向压裂提供参数优选的依据。     

高压水射流深穿透射孔技术在江苏油田的应用

在分析常规聚能射孔的缺陷,特别是压实带对油井产能影响的基础上,介绍高压水射流深穿透射孔的技术优点和系统组成。结合低渗油藏特点,确定适合江苏油田油水井的选井条件和射孔工艺参数。通过2口井的现场试验,逐步改进完善井下工具各部分结构,实现现场施工作业设备和施工参数的配套。确定现场施工参数的控制范围,井下装置灵活可靠地运作、进行深穿透射孔。     

高压水射流深穿透射孔技术在江苏油田的应用

在分析常规聚能射孔的缺陷,特别是压实带对油井产能影响的基础上,介绍高压水射流深穿透射孔的技术优点和系统组成。结合低渗油藏特点,确定适合江苏油田油水井的选井条件和射孔工艺参数。通过2口井的现场试验,逐步改进完善井下工具各部分结构,实现现场施工作业设备和施工参数的配套。确定现场施工参数的控制范围,井下装置灵活可靠地运作、进行深穿透射孔。     

用热流场模拟渗流场在射孔完井中的应用

用热流场模拟射孔完井渗流场,建立了射孔完井热流和裸眼完井热流有限元三维模型。用同一种导热率材料来模拟井筒和孔眼,该材料导热率相对于地层模型导热率为无限大时,能模拟整个射孔完井渗流场。根据该模型,研究了射孔深度、有无钻井污染和压实带情况下,孔眼内流体流速、压实带外边界渗流速度、渗流压力场、全井产量及产能比等,为研究射孔完井优化设计、产能预测等提供了新方法,对射孔完井评价也具有实际的指导意义。     

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。     

高压大排量水力射孔泵机组研制

国外已将水力喷射技术应用于油水井的射孔作业,由于引进的设备压力低、排量小,已不适用于大庆油田.研制了高压大排量水力射孔机组,由柴油机、三缸柱塞泵、控制系统等组成撬装结构,可实现远程监控.额定注水压力为50 MPa,最高注入压力为85 MPa,额定注入流量为300 L/min.为深井、低渗透油藏进行射孔作业,实现油水井增产、增注提供技术支持.     

部分射开井流线数值试井解释模型及压力响应

建立了部分射开井的流线数值试井解释模型,模型包括生产阶段的渗流数学模型和测试阶段的流线数学模型,采用流线方法和有限差分方法分别对生产和测试阶段的数学模型进行数值求解,得到了部分射开井的压力响应特征曲线.对流线分布和压力响应特征曲线的综合分析表明,部分射开井的压力导数曲线出现两条水平直线段.研究了渗透率比、射开厚度比、射孔部位对压力响应特征的影响,结果表明,渗透率比越大,第2条径向流水平直线段出现的时间越早;射开厚度比越小,两条水平直线段的高度差越大;射开部位对压力响应的影响不大.认为渗透率比和射开厚度比对压力响应有较大的影响,是试井解释必须考虑的重要影响因素.     

酸损伤射孔井储集层破裂压力预测模型

酸损伤是解决深层、致密、低渗透砂岩油气藏储集层改造(压裂或者酸化压裂等)过程中高破裂压力难题的有效措施之一.结合损伤力学、断裂力学和有限元基本理论,建立了酸损伤射孔井储集层破裂压力的定量预测模型,模型综合考虑了岩石矿物组成、酸类型、酸用量、温度等对破裂压力的影响.利用所建模型对川西酸损伤射孔井DY1井储集层的损伤变量和...     

低渗透储层非线性渗流模型研究

依据毛管模型及边界层理论,建立了非线性渗流模型.同时利用恒速压汞实验确定了大庆低渗透油田喉道分布密度函数.应用非线性渗流模型与喉道密度分布函数,对低渗透储层中产生非线性渗流的压力梯度区域进行了准确界定,并对影响非线性渗流的因素进行了定量分析.结果表明,在非线性渗流过程中储层渗透率与启动压力梯度均为变量,二者是产生非线性渗流的主要因素.其中,渗透率的影响程度较大,但产生影响的范围较窄;而启动压力梯度的影响程度相对较小,而影响范围较大.     

裂缝性地层射孔井破裂压力计算模型

水力压裂是提高低渗透油气藏采收率的重要技术手段,准确地预测压裂井的破裂压力是水力压裂成功实施的关键步骤。目前的破裂压力计算模型基本都是针对均质地层,对于裂缝性地层破裂压力的预测计算一直是个非常复杂的问题。受地层天然裂缝的作用和影响,在裂缝性地层射孔井中水力裂缝可能会发生3种破裂模式,分别为沿孔眼壁面岩石本体破裂、沿天然裂缝剪切破裂和沿天然裂缝张性破裂。基于弹性力学和岩石力学理论,结合天然裂缝与孔眼相交的空间位置关系,考虑水力裂缝可能发生的3种破裂模式,建立了裂缝性地层射孔井的破裂压力计算模型。实例计算表明,所建立的计算模型能用于准确计算裂缝性地层射孔井的破裂压力,同时也能用于解释裂缝性地层近井地带多裂缝形成机理。     

薄油层射孔水平井井筒内流动与油藏渗流耦合模型（） 摘要: 关键词: 中图分类号:TE34

为真实反映薄油层内水平井及近井地带流体流动情况,针对水平井近井渗流问题,以水平生产段为研究对象,根据压力与流量在边界处的连续性,同时考虑井筒内的加速度附加压力降,建立了薄油层射孔水平井井筒内流动与油藏渗流耦合数学模型。利用该模型进行实例分析,结果表明:近井地带压力分布呈波浪线形;沿井筒方向,近井地带压力随着井长增加而降低;井筒内流体流速呈阶梯增加趋势。建立的模型直观地考虑了射孔位置与数量,为水平井完井设计提供了理论基础。     

异常高压油藏开发方式及渗流特征室内研究

根据有效压力原理,通过实验和加压方式的变化,模拟在不同开发方式下,地层压力下降不同时对储层伤害的影响。通过岩心在不同受力情况下的变形特征及渗流特性分析认为:对异常高压油藏,可以通过改变初期油井工作制度(如开关井、控制采油速度、减小快速开采)引起的压力快速下降,减小对储层的伤害,进而减小对油井产能的影响。文中研究结果为此类油藏科学合理的开发提供了理论依据。     

高压高产气井屈曲管柱冲蚀损伤机理研究

天然气在油管内高速流动对管柱造成冲蚀损伤,严重威胁气井生产和作业的安全。装有封隔器的管柱在井下各载荷作用下易发生屈曲变形,此时高压气体对管柱的冲蚀作用将更加严重,易造成井下管柱失效甚至井场事故。为此,根据发生屈曲后正弦弯曲和螺旋弯曲管柱内流道特点,以天然气流体动力学理论为基础,针对克拉2气田一口高压高产气井建立了油管的计算流体动力学模型（CFD模型）和气井出砂时砂粒对屈曲油管的冲蚀模型。对天然气在螺旋弯曲和正弦弯曲流道内流动规律进行了数值模拟,研究了砂粒对油管内壁的冲蚀速度和剪切力,得到天然气对弯曲油管的作用力以及屈曲管柱内的冲蚀规律,为实时准确地预测高产气井管柱的冲蚀损伤状态提供了依据,为管柱冲蚀损伤预防措施的提出提供了理论基础。 引用格式:练章华,魏臣兴,宋周成,等.高压高产气井屈曲管柱冲蚀损伤机理研究［J］.石油钻采工艺,2012,34（1）:6-9.     

水平井筒分层流型压降计算模型研究

井筒流动是一种沿井筒不断有流体流入的变质量流体流动 ,因此其压降计算有别于常规管流。在混合损失计算模型的基础上 ,应用动量守恒原理推导出了新的水平井筒气液两相分层流型压降计算模型。该模型较全面地考虑了井筒流动各方面的参数 ,将井筒压力损失划分为摩擦损失、加速损失、重力损失和混合损失等 4部分 ,其中加速损失主要源于径向流入引起的加速损失 ,以及由于持液率的变化引起气、液流速变化而导致的加速损失。计算实例表明 ,水平井筒气液两相流动中的井筒压降均随着管壁入流量和轴向流量的增加而增大 ;入流角对井筒压降的影响主要表现为混合损失占井筒损失的比例随入流角的增加而增加 ;新的水平井筒压降模型与油藏渗流相耦合 ,可为水平井产能研究提供理论指导。     

非线性渗流地层水平气井二项式产能方程

水平井是开发低渗透气藏最有效的方法之一,而低渗透气藏存在着启动压力梯度效应以及高速非达西渗流时的紊流效应。通过建立和求解包含水平气井井身结构参数、近井区高速非达西渗流条件下气体紊流因素以及启动压力梯度效应的水平气井渗流模型,推导出描述水平气井产能的二项式产能方程。在此基础上,依据理论推导和计算,对水平气井和直井的产能进行对比,研究启动压力梯度以及非达西渗流对水平气井产能的影响。结果表明启动压力梯度对水平气井产量影响呈一线性下降关系,非达西流动引起水平气井产能的降低,并且非达西流动对水平井的影响小于对直井的影响。