基于FLUENT的水力喷砂射孔器喷嘴优化设计

针对水力喷砂射孔器上常用锥直形喷嘴射流性能不佳以及冲蚀磨损严重问题,基于锥直形喷嘴能量损失机理,对喷嘴入口收缩段结构进行了优化设计;借助FLUENT软件,通过射流特性和耐冲蚀磨损2方面对比分析,优选出性能最佳的喷嘴结构。分析结果表明:喷嘴射流性能不高的关键在于入口收缩段处的局部水头损失;在相同来流条件下,等变速形喷嘴射流能量损耗低,耐冲蚀性能佳,综合性能最优。综合射流特性和喷嘴冲蚀考虑,等变速形喷嘴的最佳结构参数为:出口直径6 mm,入口直径12 mm,圆柱段长度18 mm,收缩段长度10 mm。所得结论对喷嘴结构优化具有一定的指导意义。     

水力机械割缝射孔工艺的研制与应用

俄罗斯研制的水力机械割缝射孔工艺程序简单 ,射孔枪的结构新颖 ,可以在其造缝后使井马上投入开采。该工艺适用于不同地质条件的油田 ,特别适用于油层压力低于静水压力的老油田。在俄罗斯的特洛伊兹克油田实施该工艺后月平均产量增加了 4倍。该工艺不仅能应用在采油井中 ,而且还可应用在注水井中。可以在各种复杂的工艺作业过程中实施射孔 ,如完井、油井大修、油层堵水和油层水力压裂等。     

双复射孔器

分析了现有射孔器存在的问题。论述了复式射孔枪和射孔弹的原理结构。双复式射孔器主要由复式射孔枪、复式射孔弹两部分组成。复式射孔枪是由内枪和外枪双层枪组合而成，可以尽量减薄枪壁的厚度并解决枪体胀径超标问题。外枪采用小直径薄底盲孔，以减小射流通过盲孔的能量损耗，不预制泄压孔；内枪采用全封闭结构，以实现复式射孔弹能量的集束释放。复式射孔弹是由增效头（内装火药）与肩台装药式射孔弹两部分同轴组合而成。复式射孔弹拉近了射流峰压与火药燃气峰压的时差，加速了火药燃气脉冲沿射流方向同轴加载的过程。射孔弹采用肩台式装药，进而增强扩孔造缝的威力。因为该型射孔器既可以适当扩大枪径，又具有穿孔深、孔容大、造缝、解堵力强、减小对套管损伤等特点，因此提出在新井（或新层）特别是中、低渗透油层中射孔，应当首选双复式射孔器。     

冻土射孔器

冻土施工,采用爆破方案时,其关键环节是凿炮眼。炮眼直径不可太大,否则,装药后炮眼不易压实,放炮时容易出现空炮,起不到爆破作用。在冻土层上,用手工凿直径和深度都比较合适的炮眼,是个既费力、费工又难以保证质量的工作。为解决这一难题,我指挥部李春祥同志搞出冻土射孔器的方案,油建二大队按图制作。冻土射孔     

双复射孔器

该文分析了现有射孔器存在的问题。论述了复式射孔枪的原理结构，复式射孔弹的原理结构，提出新井（或新层）应当首选双复式射孔技术的观点。双复式射孔器主要由复式射孔枪、复式射孔弹两部分组成。复式射孔枪是由内枪和外枪双层枪组合而成的。采用双层枪可以尽量减薄枪壁的厚度并解决枪体胀径超标问题。为适当扩大枪体外径和内径提供了条件，达到增加枪内炸高、提高射孔弹穿深的目的。外枪采用小直径薄底盲孔，以减小射流通过盲孔的能量损耗。外枪不预制泄压孔，仙枪采用全封闭结构，以实现复式射孔弹能量的集束释放。复式射孔弹是由增效头（内装火药）与肩台装药式射孔弹两部分同轴组合而成。复式射孔弹拉近了射流峰压与火药燃气峰压的时差，加速了火药燃气脉冲沿射流方向同轴加载的过程。射孔弹采用肩台式装药，进而增强扩孔造缝的威力。因为该型射孔器既可以适当扩大枪径，又具有穿孔深、孔容大、造缝、解堵力强、减小对套管损伤等特点，因此提出在新井（或新层）特别是在中、低渗透油层中射孔，应当首选双复式射孔器。     

水力喷射射孔效果初探

用理论分析和计算的方法对常规聚能射孔与工艺与水力喷射射孔工艺进行了评价对比。根据水力喷射射孔的渗流及假设条件与分支水平井基本一致的特点，利用分支水平井产能分析方法，对水力喷射射孔的产能效果进行了研究，并对影响其效果的因素进行了分析和讨论。研究结果认为，这两种射孔工艺对产能的影响基本一致，且孔深和孔密对其产能的影响较大；射孔效果方面，水力喷射射孔要好于常规聚能射孔，尤其是射孔难度较大的井和重点井，采用水力喷射射工艺会有较大；射孔效果方面，水力喷射孔要好于常规聚能射孔，尤其是射孔难度较大的井和重点井，采用水力喷射射孔工艺会有更好的产能效果，但使用过程中工艺，费用较高，可作为聚能射孔工艺的补充。     

全通径射孔器研究

全通径射孔器是一种新型的射孔系统，可代替常规油管传输射孔系统，并能有效避免炸枪事故，便于射孔压差值的控制，更有利于开展测射联作和实施增产措施，为生产测 动态监测提供良好的井眼条件。     

射孔器参数优化设计

该文介绍了几种国内外射孔器参数的优化设计方法，着重分析了大孔径、高孔密射孔弹的设计原理和目前国内研制的大孔径、高孔密射孔器，同时还对相位角优化设计做了简单介绍。     

应用射孔流体试验改善射孔器性能

本文依据API RP19B射孔器评价推荐方法第四节，模拟井下条件进行射孔孔眼流动试验。并指出这种试验能够比较全面地模拟不同岩层特性，射孔器检测更为可靠，因而能更准确地评价射孔器的性能，进行射孔器优选，并用于射孔器设计制作。     

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。     

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。     

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。     

选择恰当的射孔器

20年前,射孔器的选择基本上仅限于套管射孔器或过油管射孔器,所有射孔器均由电缆 传送。聚能射孔弹可以针对不同尺寸、枪型产生最大穿深。那时,射孔时很少考虑射孔伤害及油藏特征。但人们却注意到了射孔密度,射孔相位,入口直径对井的产能有重大影响。利用负压射孔可以消除射孔伤害。普通完井、砾石充填和压裂增产对射孔均有不同的要求,不仅要求聚能射孔弹类型不同,而且射孔密度和射孔相位也不相同。与不同尺寸和重量的套管配合使用,可给出许多射孔枪、聚能射孔弹、射孔密度和射孔相位结合。这里简要介绍不同类型的射孔要求;普通完井、防砂、控砂和压裂增产。     

先锋超深透射孔器

先锋超深穿透射孔器主要用于油气井射孔作业,经石油工业油气田射孔器材质量监督检验中心、美国石油学会检测,最高穿孔深度为1539mm。文章介绍了先锋超深透射孔器的产品结构及工作原理、产品技术参数、产品技术水平及现场应用情况。现场应用表明,该型射孔器形成的射孔孔道有效穿透地层伤害带,提高了油气井的产率,同时降低了岩层的破裂压力,为后续酸化压裂等增产措施创造了良好的井筒条件,较好地解决了低孔隙度、低渗透率、低丰度、高致密储层或高伤害地层的射孔完井技术难题。     

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.