水力喷砂分段压裂技术

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现阶段,水力喷砂分段压裂工艺具有以下主要适应 性:
(1)适用于新井改造; (2)完井方式上,可应用于裸眼完井、筛管完井、套管完井,油 田主要应用于51/2“套管井,气田应用于41/2“套管井和6“裸眼井; (3)储层改造方式上,可应用于酸压或加砂压裂; (4)井深一般小于5000m。
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3、水力喷砂分段压裂施工工艺过程
喷射器是影响喷射效果和施工效率的关键部 件。
主要影响因素:
Ø 喷嘴流道形状 Ø 喷嘴直径 Ø 喷嘴布放方式 Ø 喷嘴材质 Ø 喷射器材质 Ø 喷射方式
喷嘴螺旋布放时孔内流速分布图
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(2)偏心定位器
当液流以较高速度流经偏心定位器时,在压力作用下,由于两个内 腔不同心,流体与内腔管壁交接处会出现旋流,产生向下的力,推动定 位器旋转方向。
• 水马力 (HHP) = 压力 (psi) x 排量 (BPM) 40.8
• 附加的备用泵 (50% - 100%)
(3)压裂施工
①正循环用压裂液基液替满井筒。 ②射孔:砂比8-10%的20-40目石英砂。 ③关闭套管旋塞。 ④第一段压裂作业:油管和套管按设 计注入。
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⑤停泵关井。 ⑥反循环洗井,上提管柱至第二个喷 射位置。 ⑦按设计完成第二段压裂作业。 ⑧依次完成全部压裂施工,最后起管 柱完井。
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(4)单流阀
• 保证射孔、压裂过 程中油管中液体只从 喷射器喷嘴中喷出; • 进行反循环洗井。
单流阀实物图 单流阀示意图
(5)眼管
反循环洗井过程中防止一些大杂物进入油管,堵塞喷嘴,另外, 为反循环洗井提供更大的过流通道。
眼管示意图
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(6)堵头
• 下管柱时,起着导 向作用; • 封堵油管,保证反 循环洗井过程中液体 只从喷嘴和筛管通 过。
• 可实现定方位射孔; • 扶正作用,保证施工时各个喷嘴的喷距相同。
偏心定位器示意图
(3)万向节
• 提高钻具在复杂井眼井中的
通过能力,易于起下管柱;
• 与偏心定位器配合调整喷射
方位,使之与设计方位一致;
• 钻具活动空间增大,提高管 柱起钻解卡解堵的成功率。
15°
功能:在一定范围内在径向上和轴 向上可以自由活动。
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汇报提纲
一、原理及主要做法 二、关键工具及性能 三、前期试验及认识 四、近年技术研究与发展 五、应用情况
一、原理及主要做法
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1、水力喷砂分段压裂的技术原理?
水力喷砂分段压裂技术是通 过高速水射流射开套管和地层并 形成一定深度的喷孔,流体动能 转化为压能,在喷孔附近产生水 力裂缝,实现压裂作业。由于喷 孔内的压力要高于环空压力,喷 射压裂具有自动隔离的效果。
水力喷砂分段压裂技术
中国石油长庆油田分公司 二○一一年六月
前言
水力喷砂分段压裂技术起源于60年代末70年代初的水力喷砂射孔技术,作为 增产技术的一种,前期仅应用于射孔领域,直到1998年,Surjaatmadja提出水力喷 射压裂方法,水力喷砂开始延伸到压裂领域,形成了水力喷砂压裂技术,并应用于 水平井压裂,改变了裸眼水平井不能压裂的历史,在国外应用了数千口井。
2005年,以长庆油田为代表的国内油田开始引入水力喷射压裂工艺,针对射流 增压、喷孔形态等关键理论认识,开展了大量物模实验,许多研究成果改变了传统 理论认识,根据研究成果,长庆油田改进了水力喷砂压裂技术,在油田形成了水力 喷砂与小直径封隔器联作拖动压裂技术,在气田形成不动管柱多级滑套水力喷砂压 裂技术,至目前,在长庆油田应用了124口井,压后增产3倍以上,在长庆气田应用 47口井,增产3-5倍,目前已成为油气田水平井改造的主体技术之一。
二、关键工具及性能
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工具组成:
万向节+偏心定位器+喷射器+喷射器+单流阀+眼管+堵头
万向节
偏心定位器
单流阀
堵头
喷射器 水力喷砂压裂工具示意图
眼管
接头
调整短节 偏心定位器
万向节
喷射器+单流阀
工具实物图
眼管+堵头
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(1)喷射器
喷射器水力喷砂射孔压裂中的核心部件,由喷射器本体和喷 嘴组成。
• 产生高速射流,射开套管和地层,压开地层,实现射孔、压裂施工 一体化; • 根据储层特点,通过调整喷嘴位置、数量、大小可实现不同方位、 不同施工排量、压力下的压裂施工; • 提供高速射流,实现段间水力自动封隔功能。
h + P = const 2
其中: —表流量 —液体的局部压力
ρ—液体的密度 C—常量
P套 P油
Pc(地应力)
P入 P围
P孔
压力分布示意图
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2、水力喷砂压裂的技术优势及适应性
①可用于裸眼、套管完井等多 种完井方式; ②实现射孔压裂一体化; ③在一定条件下,可以实现水 力自动封隔; ④一趟管柱可以进行多段压 裂,施工周期短,有利于降低 储层伤害; ⑤工艺具有降破压功能,储层 易压开。
堵头实物图
三、前期试验及认识
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2006-2008 年 , 照 搬 国 外水力喷砂压裂的做法,在 以吴420长6为代表的油田开 展了早期的水力喷砂压裂现 场试验,其中仅吴420井区 完试16口井。
长庆油田区域分布图
吴旗油田
水平段长度:300-500m 改造段数:3-5段 单段加砂量:25-35m3 油管排量:1.8-2.0m3/min 套管排量:0.6m3/min 平均砂比:30-40% 支撑剂:20-40目石英砂
水力喷砂与小直径封隔器联作拖动压裂:
通井洗井 下喷射工具 射孔 压裂下层 反循环洗井 拖动油管 射孔 压裂上层 反循环洗井 起管柱完井
不动管柱多级滑套水力喷砂压裂:
通井洗井 下喷射工具 射孔 压裂下层 观察裂缝闭合 投球打开滑套 射孔 压裂上层 重复直至压完最后一层 完井
(1)通洗井
用合适尺寸通井规通井,并用活性水将井筒清洗干净。 其它要求: ①试压 :对套管试压,确保套管完好。 ②油管校深 :由于油管伸长量计算误差较大,因此,需对油管进行 校深作业(主要对直井段),一般在油管传输测三样时进行校深(在直 井段下入校深短节,通过GR校深)。
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(2)压前准备
按设计要求下入压裂施工管柱,并完成压裂设备、配液等施工准 备。
其它要求: ①油管和环空两套注 入系统。 ②套管闸门要求带旋 塞阀:方便喷砂结束 后快速关井。
水力喷砂压裂系统地面组成示意图
油管注入系统
套管注入系统
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③为保障足够的喷射排量和射孔阶段的连续,应合理选择压裂设备,施 工前对每台设备进行检查。
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