井下水力喷砂压裂工具典型结构及应用

作 者 简 介 ： 薇 （ ８ ） 女 ． 西 渭 南 人 ， ０ ７年 毕 业 于 西安 范 １ ４ ９ ， 陕 ２０ 石 油 大 学 计 算机 科 学与 技 术 专 业 ． 读硕 士研 究 生 。 在
联 系 电 话 ：０ ９ ８ ３ ２ １ （ ２ ） ８ ８ ６ ３
第３ ７巷 第 ６期
第３ ７卷 第 ６期
２０ ０ ９年 ｌ 】月
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设 备 与 工 具
井 下 水 力 喷 砂 压 裂 工 具 典 型 结 构 及 应 用
表1砂堵法隔离水力喷砂压裂井下工具结构参数名称内径mm外径mm长度m连续油管接头44458128022万向接头44458128029剪切接头27948128023扶正器44459270030喷射工具28708128030单向阀25408128037斜口444581280203国内水力喷砂压裂工具的应用中国石油勘探开发研究院廊坊分院研制的井下水力喷砂压裂工具已在国内多个油田进行了应用增产效果明显
以定 向射 孔 ， 需 机 械 封 隔 。 介 绍 了水 力 喷砂 压 裂 系统 的 构 成 、 工 工 艺 及 其 特 点 。 着 重 介 绍 了 目前 国外 典 型 的 无 施 水 力喷 砂 压 裂 工具 ， 阐明 了 国外 喷射 器 结 构及 其连 接 方 式 的发 展 ， 国外 所使 用 两 种 典 型 工 具 的 结构 、 用及 其 操 作 作 步骤 ， 对 这 两 种 井 下 水 力 喷砂 压 裂 工 具 的 应 用进 行 了介 绍 ， 明 了其 适 用 性 。并 对 国 内所 使 用 的 典 型 水 力喷 砂 并 说 压 裂 工具 进 行 了介 绍 ， 出 了工 具 中关键 部件 喷射 器 的基 本 结构 ， 联 系 国 内现 场 实 际 的 应 用 情 况 ， 明 了 水 力 喷 给 并 说 砂 压 裂是 一种 有 效 的增 产技 术措 施 。 最后 建 议 ， 内研 制 井 下 水 力 喷 砂 压 裂 工 具 时 ， 对 喷 嘴 减 磨 和 参 数 优 化 进 国 应
范 薇 胥 云 王振 铎 陈 作。 张光 伟
（ ．西 安 石 油 大学 机 械 工 程 学 院 ， １ 陕西 西 安 ７ ０ ６ ； ．中 国石 油 勘 探 开 发 研究 院 廊 坊 分 院 ， 北 廊 坊 １０ ５ ２ 河 ０５０） ６ ０ ７
摘
要 ： 于 低 渗 透 水 平 井 ， 力喷 砂 压 裂 是 一 种 有 效 的 增 产 技 术 ， 集 合 了水 力喷 射 和 水 力 压 裂 的优 点 ， 对 水 它 可
基金 项 目 ： 国石 油天 然 气股 份 有 限公 司 重 大攻 关 项 目“ 渗透 中 低 水 平 井 压 裂 改造 基础 与配 套技 术 研 究 ” 陕 西 省 教 育 厅 专 项 科 研 计 和
划 项 目 “油 井 水 力 喷 射 酸 化 压 裂 射 流 设 计 理 论 研 究 ” 编 号 ： （
所示 。
３ ）在 套管被 刺穿 之后 ， 砂水 射 流 冲击破 碎岩 含 层， 形成 一定 深度 的孔 道 。基 于伯 努利 方程 ， 喷嘴 出 口速度 最高 压力 就最低 ， 随着 流体 不 断深入 ， 孔道压
力 不 断 升 高 ， 道 端 处 压 力 最 高 ， 图 ２所 示 。 孔 如
水 力 喷 砂 压 裂 隔 离 方 法 的 发 展 经 历 了 动 态 分 流 、 械 分 隔 和 砂 堵 法 隔 离 ３ 主要 阶 段 。 目前 ， 机 个 国
外普 遍采 用砂 堵 隔离法 。
１ ２ 水 力 喷 砂 压 裂 操 作 步 骤 ．
收 稿 日期 ： ０ ９ ０４—３； 回 日 期 ： ０ ９ ０ — ４ ２ ０ ２ 改 ２ ０ — ９ ２
常常仅 出现 在水 平段 两 端 ， 大部 分 水 平井 段 得 不 到
改 造 。 水 力 喷 砂 压 裂 工 艺 实 质 上 是 由 水 力 喷 砂 射 ］
孔 与水 力压 裂联 合 组成 ， 以快 速 准 确 地进 行 多 处 可
压 裂 而 不 使 用 机 械 封 隔 装 置 ， 此 ， 别 适 合 用 于 水 因 特 平 井 改造 。
０ Ｉ ６ ） 分 研 究 内 容 ７ Ｋ３ ８ 部
１ ）在需 要压 裂 的地 方 放 置 含 有 多 个 喷 嘴 的 喷 射工 具 ， 使 喷射 工具定 位 。 并 ２ ）泵人 携带 石英砂 的高压 流体 ， 喷射 工 具 喷 经 嘴喷出， 刺穿 套管穿 透 岩石形 成孔 道 。在 油管 内， 高 压 流体 的压能 通过 喷 嘴 转 换 成水 射 流 的动 能 ， 速 高
范 薇 等 ： 下 水 力喷 砂 压 裂 工 具 典 型 结 构 及 应 用 井
充分 考虑 所使 用 材 料 的性 能 。后 来 ， 们 为 了缩 短 人 工具 配置 的 等待 时 间 ， 改 了喷射 器 的设计 ， 修 出现 了 带有 多个 圆孔 的 喷射 器 （ 图 ４ ， 圆孔 上 安 装 所 见 ）在 需 的喷 嘴 ， 根据 现 场 需 要 用 塞 子堵 住 不 需 要 的 圆 并 孔， 采用 这种 方式 可 以提前 制 造喷 射器 ， 根据 具体 情 况确 定 喷嘴 的数量 、 尺寸 和在 喷射 器上 的分 布 。
１ 水 力 喷砂 压 裂 系统 的构 成 及 特 性
图 １ 水 力 喷砂 压 裂 系统 示惹
１ １ 水 力 喷 砂 压 裂 系 统 的 构 成 ．
水 射流很 快 在套管 上射 开一 个孔 道 ， 般情况 ， 一 射穿
套 管 只 需 ２ ～ ３ 。 ０ ０ ｓ
水力 喷砂压 裂 系统 主要是 由喷射 工具 、 油管 、 配 套施 工车 、 油管 提升 装置 和井 口装 置 等组 成 ， 图 １ 如
水 力喷 砂压 裂工 艺 自 ２ ０世 纪 ９ 年 代 末 问 世 以 ０
来， 已在低渗 透油 藏开 发 中得 到 广泛应 用 ， 为一 种 成
有 效开 采薄 储层 、 渗 透 、 油 油气 藏 的技 术措 施 。 低 稠
常规水 平井 压裂会 带 来 多余 的多重 压 裂 裂 缝 ， 缝 裂
行 进 一 步研 究 。
关 键 词 ： 平 井 ； 力喷 射 ； 孔 ； 力 压 裂 ； Ｊ 水 水 射 水 Ｓ ＨＷ６ １井 ０
中 图分 类 号 ： Ｅ ２ ． ； Ｅ ３ ． Ｔ ９５ ２ Ｔ ９４ ２
文献 标 识 码 ： Ｂ
文章 编 号 ： 。 卜０ ９ （ ０ ９ ０ — ０ ４ ０ １ ０ ８ ０ ２０ ）６ ０ ７ —４