201008水力喷砂射孔与起裂大型物模实验

汇报人：胡强法 2010.08中国 西安
CNPC Drilling Research Institute Jianghan Machinery Research Institute
中国石油集团钻井工程技术研究院江汉机械研究所
江汉机械研究所——创建于1964年，是中国石油天然气集团 公司最早的直属研究院所之一，位于湖北省荆州市。
2、水射流钻径向水平井技术
3、超短半径水平井技术
4、连续管水力作业工具
中国石油集团钻井工程技术研究院江汉机械研究所
水力喷砂射孔与起裂大型物模实验
主要汇报内容
一．问题的提出
二．相关实验的局限
三．本次实验的特点
四．试验靶件的解剖与数据分析
五．主要结论
中国石油集团钻井工程技术研究院江汉机械研究所
一、问题的提出
“全尺寸全真模拟”—3
完整的解剖：得到真实的孔形结构与参数
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四、试验靶件的解剖与数据分析
1、正常喷射孔的孔形特征
橄榄形（泪滴形），四个部分： 套管穿孔+入口反溅+缩径+主体段
中国石油集团钻井工程技术研究院江汉机械研究所
四、试验靶件的解剖与数据分析
2、裂缝孔的孔形特征
中国石油集团钻井工程技术研究院江汉机械研究所
一、问题的提出
3、长庆提出的问题与要求
应用的特点：主要用于低渗透；喷砂射孔与压裂连作 要求：提供可直接引用的实验数据，优化现场施工参数与工艺，改 善作业效果
试验目标：“全尺寸全真模拟”
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二、相关试验的局限
——石油装备质量检测与监督
——核心刊物《石油机械》杂志 ——石油装备与技术开发
合同用工 132人
51-, 4
46-50, 17 41-45, 38
年龄结构
30以 下, 33 31-35, 22
1、连续管技术与装备
2、高压水射流增产技术 3、油田水处理技术与装备 4、油田杆管缺陷检测技术与装备 5、金属材料表面处理工艺技术
1、新疆油田采油工艺研究院的试验
靶件分块预制后拼装，接缝影响 混凝土制作，主要依据强度指标，与地层对应不够 靶件开裂、破碎严重，孔型参数失真
试验最大孔深620mm
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二、相关试验的局限
2、中国石油大学的试验
参数差距：喷嘴直径3.7mm 岩样疏松 靶件开裂、破碎严重，也存在孔型参数失真
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五、主要结论
喷射起裂孔的孔型，增加了冲刷形成的剑型通道，可成倍增加射孔深 度。起裂后保持高速喷射，有利于改善联通效果
喷砂射孔的通道决定起裂时的近井裂缝面。射孔通道的连通性不受裂 缝闭合的影响，压裂是不易出现“包饺子”的问题
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国际压裂酸化大会
2010 Annual World Congress of Hydraulic Fracturing & Acidizing
水力喷砂射孔与起裂 大型物模实验
Simulating Experiments of Hydrajet Perforating and Fracture Initiation Process
Thanks for your attention!
谢谢大家
敬请批评指正
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60 0 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780 840 900 960 1020 1080 1140 1200 1260 1320 1380 1440 1500 1560
参数
油压MPa 排量×0.1m3/min
套压MPa 砂比%
3
时间，s
三、本次实验的特点
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水射流增产技术
围绕低成本增产
注重与连续管技术的结合
清水射流 1、水力深穿透技术 磨料射流 5、磨料射流钻孔技术 6、新型喷砂射孔与压裂技术
新型喷砂射孔（定向、深穿透） 水力喷射压裂 水射流辅助压裂 水射流辅助连续管压裂
中国石油集团钻井工程技术研究院江汉机械研究所
中国石油集团钻井工程技术研究院江汉机械研究所
五、主要结论
1. 高度仿真的大型物模试验，为低渗透地层喷砂射孔压裂连作的应用研 究提供了极有价值的基础数据
观察到三类孔型结构，对应于喷砂射孔的不同阶段：正常喷射孔、裂 缝孔、喷射起裂孔。推荐按照“正常喷射孔”的参数，评价低渗透地 层喷砂射孔的性能（不应计入裂缝通道） 正常喷射孔的孔型结构，包含入口反溅段结构，不是通常认为的完整 流线型结构
射流速度理论值超过200 m/s后，起 裂后，高速含砂射流沿裂缝喷射，冲 刷形成狭长剑形扁孔道，明显大于正 常喷射孔长度，主体部分为剑形扁孔
中国石油集团钻井工程技术研究院江汉机械研究所
四、试验靶件的解剖与数据分析
3、喷射起裂孔孔形特征
孔型，五个部分：四部分+剑型冲刷 射孔通道决定近井裂缝面 近井连通性不受裂缝闭合影响
高级, 53
36-40, 18
学历结构
中专, 4 其他, 4 大专, 14 研究 生, 34
职称结构
其他, 4 教授, 3 初级, 31
本科, 76
中级, 41
中国石油集团钻井工程技术研究院江汉机械研究所
连续管技术与装备
国内最早开展连续管技术研究和提供现场支持 国产首台橇装式小直径连续管装置，已销售4台 国产首台1-1/2〞连续管作业车，已有4台在现场使用 国产首台2-3/8〞连续 系统的工艺工具研究：注剂悬挂、速度管柱、井下工具 管作业车
1、水力喷砂射孔技术
一种完井方式和增产手段
可部分替代枪弹射孔
中国石油集团钻井工程技术研究院江汉机械研究所
一、问题的提出
2、水力喷砂射孔技术的发展
早期应用：五六十年代或更早，喷嘴寿命短、应用不广泛 九十年代，射流技术发展：优化参数、提高寿命；与连续管结合 2002年以来，工艺发
岩性的针对性：与地层对应的长6露头岩样
模拟井筒结构：套管、水泥环、地层
中国石油集团钻井工程技术研究院江汉机械研究所
三、本次实验的特点
“全尺寸全真模拟”—2
设备与工具的一致性：与现场施工相同的地面设备、喷射器
参数的一致性 ：与现场施工一致的排量、泵注程序
靶件9-施工曲线，2008年10月22日 16:02开始 33 30 27 24 21 18 15 12 9 6 0 中国石油集团钻井工程技术研究院江汉机械研究所
试验最大孔深780mm 中国石油集团钻井工程技术研究院江汉机械研究所
二、相关试验的局限
3、Oklahoma大学的试验
参数差距：喷嘴直径3.175mm 低渗透岩样，水泥环差异 靶件开裂，孔型参数有失真
主体段深30mm
试验最大孔深685mm 中国石油集团钻井工程技术研究院江汉机械研究所
三、本次实验的特点