射孔水平井分段压裂起裂压力理论研究
10）水平井固井滑套分段压裂技术探讨
10）⽔平井固井滑套分段压裂技术探讨固井滑套——将滑套连接在套管上⼊井后⽔泥固井，在压裂的时候投球打开滑套进⾏压裂，问题：1、⽔泥环有没有影响？2、⼀旦滑套打不开如何处理？3、该⼯艺技术您认为有什么优点或不⾜？暂时想到这⼏个问题，欢迎各位参与讨论，（不限于以上⼏个⽅⾯⽔平井预置滑套分段压裂⼯艺是采⽤套管固井完井⽅式，在套管之间预置滑套，固井完毕后下⼊滑套开关⼯具，对预置滑套进⾏开关，通过套管压裂，该完井⼯艺具有不受分段限制、不受排量限制，可选择性⽣产及选择性重复压裂等优势1.⼀般分段压裂⽔泥环和套管接箍都需要考虑。
2、固井滑套压裂对⽔平井⽽⾔却是较为成熟的技术，但⽬前在油⽥的应⽤范围感觉却是在减少，其主要原因是现在⽔平井的井筒没有那么平滑，井况不好的井⼤有存在，这种情况下，使⽤固井滑套，卡住的危险⾮常⼤，⽬前这种复杂井况国内多采⽤下段塞，部分采⽤限流压裂。
⽔泥环对滑套打开肯定有影响，尤其是第⼀级的压差滑套。
尽管完井管柱时对滑套进⾏了保护处理，但仍然避免不了下⼊时的各种磨损，⽔泥浆会对滑套打开有影响。
本⼈亲⾝经历过⼀⼝井，第⼀级施⼯时，⼀给排量，马上超压。
最后采⽤⼩油管带射孔枪射孔后实施压裂。
采⽤油管射孔，会对下⼀级滑套球座产⽣磨损。
第⼆级施⼯时，滑套就没有明显的打开显⽰。
TAP⽬前有2中⼀种是投球⼀种是投阀，这两种都基于套管固井，具他们的资料介绍裸眼和固井打开压⼒⼀样，但是我觉得⽔泥环的厚度还是会对起裂有⼀定影响，由于⽔平井套管居中度⽆法确保，我认为总有⼀块⽔泥环薄的地⽅，但是具体起裂是在哪⽆法考证；2、威德福有过固井滑套他们的滑套外部有⼀定的特殊处理确保⽔泥不会进⼊滑套内部；同时⽬前国外的滑套有多种，⼤部分在外部外径⽐较⼤确保⽔泥环⽐较薄，如果压不开⽤连续油管带着⽔⼒喷射去做应急处理⼀般滑套外都套了⼀层保护套，类似于硬质塑料壳的东西，在下⼯具前要预设合适剪切销钉个数，防⽌在下井后出现突发情况打不开滑套。
水平井分段压裂技术应用论文
水平井分段压裂技术的研究与应用摘要：腰英台油田属于低渗透油田类型，直井压裂后开采有”三快三低”特征，即三快包括产量下降速度快，含水上升速度快，自然递减速度快；三低包括开采程度低，开采速度低，开采产能低。
围绕低渗透油田开发技术问题，腰英台油田试验水平井分段压裂改造低渗透储层的应用研究，其中主要包括滑套式封隔器分段压裂的应用研究，水力喷射分段压裂的应用研究，腰英台油田现场试验3口井，压裂改造后单井产量最高达到相邻直井的4.5倍，积累了大量的现场经验，为在低渗透油藏大规模应用水平井创造了条件。
关键词：低渗透油田水平井压裂改造分段压裂一、水平井分段压裂发展历程及技术现状[1]国内从1994年开展了水平井的压裂改造试验研究，国内各油田（大庆油田、胜利油田、吉林油田等）已对多口水平井进行了压裂改造的试验，制约水平井分段压裂的关键技术初步得到突破，分段压裂优化设计、分段压裂工具上基本配套完善，保证了水平井压裂技术在低渗透油气藏的应用[2]。
目前国内水平井分段压裂施工工艺有三种：水力喷射分段压裂技术、双封单卡分段压裂技术、滑套式封隔器分段压裂技术。
二、水力喷射分段压裂技术的应用1.水力喷射分段压裂机理1998年，surjaatmadja提出水力喷射压裂方法，并应用于水平井压裂。
水力喷射分段压裂（hjf）是集射孔、压裂、隔离一体化的增产措施，专用喷射工具产生高速流体穿透套管、岩石，形成孔眼，孔眼底部流体压力增高，超破裂压力起裂，造出单一裂缝（如图1）。
1—引鞋；2—多孔管；3—单流阀；4—扶正器；5—喷枪：6—安全接头；7—套管。
2.水力喷射分段压裂—yb1p1的应用2011年9月18日施工，对yb1p1井2320.8～2781.0m水平段分四段进行压裂改造，施工总时间7.97小时，累入地层液量1206.4m3，累入地层砂量111.1m3，最高砂比22.3%，平均砂比19.45%，排量2.4～2.5m3/min，破裂压力最高68.1mpa，最低21mpa，工作泵压50～66.8mpa。
水平井压裂裂缝起裂及裂缝延伸规律探讨
水平井压裂裂缝起裂及裂缝延伸规律探讨摘要：在油气开采中，水平井压裂裂缝是隧道最常见的一种情况，往往是多种因素共同作用的结果，由于裂缝的深度、宽度变化以及裂缝的形成因素均有不同，且根据现场施工条件，对裂缝的处理方法也是不一样的。
严重的情况不仅危害整体性，还会引起稳定性和其它情况的发生，形成恶性循环，都会影响耐久性。
本文主要探讨了水平井压裂裂缝起裂及裂缝延伸规律。
关键词：水平井压裂；裂缝起裂；裂缝延伸规律；探讨引言：由于在日常的生产中，水平井压裂往往具有特殊性，考虑到难度系数较大，我们不能依靠一个人员或者小组，常常必须需要不同团队参与施工。
不论是在哪个段落的水平井压裂，整个队伍都应该是严谨而认真的，做到每一个流程都规范，如果不这样做，施工随时面临着巨大的风险问题。
所以相应地，施工技术也应该着力提升。
团队在施工前就应该努力思考，做好风险备案，在面对各种风险时才能有备无患，实现稳定性的逐步提升。
在正常的作业环境中，施工团队也不能放松警惕，在日常要预先思考应急方案，针对假想的风险作出正确的判断。
整个施工作业完成以后，施工团队要对整体水平井压裂裂缝起裂及裂缝延伸规律进行细致的检查和排查。
1.水平井的优势及压裂在油气开采中，由于水平井所接触油气储层长度比较大，能够很好地增加储层的泄油面积，提高油气产量。
另外在油气开采中，如果储层有天然裂缝，通过水平井可以把天然裂缝贯穿起来，从而更好地对油气资源进行开采。
在油气开采中，如果井筒和最大应力方向相同，就会形成和最小应力方向垂直的纵向裂缝。
对于施工项目的管理的重视，更是防患于未然的关键因素。
很多团队的专业设备少，但是承接的项目却很大，而且数量还在不断地增加，忽视总结经验，也不注意提升自身的技术水平国内许多建设企业，受自身规模影响，更少的企业愿意斥资引进专业设备。
2.水平井压裂裂缝延展规律2.1水平井压裂的两个关键方面：水泥胶结强度在裂缝形成中的作用，以及射孔丛间距对裂缝宽度的影响。
水平井压裂起裂规律研究现状
水平井压裂起裂规律研究现状X冯彦田,王继波,胥元刚(西安石油大学石油工程学院,陕西西安 710065) 摘 要:介绍了国内外在水平井压裂裂缝起裂规律的研究进展,主要包括运用解析法和有限元法两种不同方法,研究了水平井井筒周围地应力分布对裂缝起裂的影响,破裂压力及起裂方位,指出了目前研究中的不足,并对未来的研究方向进行了分析和展望。
关键词:水平井压裂;地应力;破裂压力;起裂方位;研究现状 水力压裂油气井是增产的一项重要技术,利用地面的高压泵组将高粘度液体泵入井中,当目的层段的液体压力超过一定值后,岩石破裂,随着支撑剂的运移和沉降,逐渐形成一条高渗的填砂裂缝。
水平井压裂与常规直井压裂相比,水平井本身所具有的特殊性和复杂性,钻遇地层情况复杂。
因此,水平井压裂起裂与直井压裂起裂有很大的区别:水平井压裂裂缝的起裂与井筒周围的应力分布、射孔、完井方式、井筒压力以及天然裂缝都密切相关。
众所周知,水平井压裂方面的相关研究在国外一些发达的产油国得到了较早、较全面的认识、研究;而我国在近十年对水平井的开发利用以及压裂方面也做了很多工作并取得了可喜的成绩。
自从Gig er[1]首次提出水平井水力压裂的概念以来,水平井水力压裂的发展已经得到了广泛的认识和深刻的研究。
从那时开始,伴随着水平井技术的不断发展以及在水平井施工过程中各种外来因素的影响和地质构造方面复杂性、多变性的存在,为了提高水平井压裂的成功率,在进行水平井压裂设计时必须考虑各种因素的综合影响——如钻井、射孔后原始地应力在井筒以及孔眼周围的重新分布;起裂条件的分析以及起裂压力的计算以及裂缝的起裂形态研究等。
因此,对于水平井压裂裂缝起裂规律的研究分析无疑是后续工作的基础又是水平井压裂成功的关键。
1 地应力分布模型的发展现状在地应力场的研究方面,已经有许多学者专家做了大量的研究工作:M.M.Hossain[2]给出了斜井井筒应力分布的计算模型,并运用叠加原理在斜井周围应力分布的数学模型下经推导得出了柱坐标系下水平井井筒水平段任意一点处的应力分布;余雄鹰[3]等根据Yew[17]改进的坐标系统,利用三维弹性力学建立了斜井井筒应力分布模型;陈勉等[4]考虑到岩石介质孔隙压力、压裂液渗流效应及作业条件对裂缝起裂的影响,利用多孔弹性理论,采用叠加原理建立了斜井井筒周围的应力分布;程远方等[5]假设岩石是小变形多孔弹性体,利用叠加原理并考虑到钻井液渗流效应,建立了井眼围岩应力分布规律;徐严波[6]考虑了地层温度变化产生的热应力的影响,建立了新的水平井筒周围应力分布的数学模型;王培义等[7]初步研究了水平井水力压裂机理,建立了水平井井眼的应力分布模型;刘翔[8]运用解析方法研究了射孔后孔眼围岩的地应力分布;而胡永全等[9]首次将射孔井套管和岩石化为两种不同性质的材料,按线弹性有限元方法计算近井地带应力场。
关于水平井分段压裂技术的研究
关于水平井分段压裂技术的研究为了提高超低渗透油田的开发效益，更好的提高油田采收效率或对低渗透油田的水平井进行增产改造，很多油田都采用了一些增产技术。
水平井分段压裂技术是一项先进的完井技术，更是低渗透、低压油田开发的重要手段之一。
通过最近几年的油气藏开发试验，形成了包括水平井压裂、射孔工艺以及配套压裂体系的水平井分段压裂技术，但是就我国水平井分段压裂技术在油气藏的应用还需进一步完善。
文章主要就油气藏水平井分段压裂技术进行研究，并展望了水平井分段压裂技术的发展趋势。
标签：水平井；油气藏；分段压裂引言对于低渗透油田来说，水平井分段压裂技术是储层增产的重要手段之一。
随着水平井分段压裂技术的不断改造与反战，水平井分段压裂技术的开发效益在低渗透油田中越来越明显。
但是水平井的长度也在不断增长，水平井分段压裂技术的改造也越来越困难。
通过最近几年的试验研究，形成了包括水平井压裂优化、射孔工艺以及配套压裂体系的水平井分段压裂技术，并且取得了非常好的效果。
1 水平井分段压裂技术对于近几年油气田开发的实践表明，对于低渗透、薄储层、稠油油气藏以及小储量的油气藏等等，其中水平井开发是最好的开发方式。
但是因为受到低渗透储层地质的条件受到限制，低渗透储层水平井只有通过分段压裂技术，才能取得增产的效果，因此水平井分段压裂技术显的非常重要。
（1）水平井压裂数目是影响水平井开发效益的重要因素之一。
我国一些油气藏，在油藏评价和压后产量的预测基础上，建立了压裂数目优化的模型，同时为水平井分段压裂技术提供了可靠的依据，从而使油田更大的发挥了水平井的增产潜力，提高了最终的采收率。
根据水平井井身的地质、结构特点来考虑避免缝间干扰以经济避开水线推进的方向原则，有效优化缝的间距。
但是随着水平井分段压裂技术在油气藏中的应用不断增多，其基础理论的研究也不断完善。
为了更好的了解水平井筒支撑剂的沉降规律，确保油气藏顺利、安全的进行，对0.5mm 的石英砂在不同介质中临界沉降的速度进行了准确的测定，其中影响支撑剂沉降的主要原因有很多，比如：砂比、流体的粘度等。
射孔水平井爆燃气体压裂裂缝起裂研究
爆 燃气体 压裂技 术是储 层 改造 的新 方法 ，它可 以克服 水力压 裂 的上 述弊端 ，达 到提 高单 井产 能的 目 的。 目前 ，爆 燃气 体压裂 技术 主要应用 于直 井 ，相 关 的理 论及工 艺研究 也趋 于成熟 。在水平 井上 进行爆 燃气体 压裂 ，在 国内却并 不多见 ， 目前仅 仅 停 留在 试 验 阶段 ，水 平井 井 身 结构 复 杂 性 的特 点决 定 了其不 同于直 井 的压裂特 征 。水 平井压 裂过 程 中，裂缝 的起裂位 置 、裂 缝初始 方位 和起裂压 力取决 于井
射 孑 水 平 井 爆 燃 气 体 压 裂 裂 缝 起 裂 研 究 Ｌ
孙 志 宇 ，刘长 印 苏 建 政 ，李 宗 田 （ 中国石油 化工股份有限公司石油勘 探开发研究院， 北京’。 。 。。 ） 。
［ 要 ］ 爆燃 气体 压 裂 技 术 可 实 现 水 平 井 的 经 济高 效 开 采 ，压 裂 过 程 中水 平 井 方 位 、 射 孔 相 位 与裂 缝 起 裂 摘
［ 稿 日 期 ］ ２０ 收 ０ ９—１ ～２ ２ ０
［ 基金项目］国家油气重大专项 （０ ８ Ｘ ５ ０—０ ～５ 。 ２ ０ Ｚ ０ ０ ５０ ６０ ） ［ 者 简 介 ］ 孙 志宇 （ ９ ６一 ，男 ，２ ０ 年 大 学毕 业 ，博 士 ，工程 师 ，现 主 要从 事 储 层 压 裂 改 造 方 面的 研 究 工 作 。 作 １７ ） ０２
井 壁应 力分 布 模 型
关 于射孔水 平井井 壁处 的应力 ，可 利用 裸 眼 井 的分 析 方法 将 岩 石看 作 是 无 限小 变 形 的多 孔 弹性 介
质 ，采用 叠加原 理将井 筒周 围的岩石 受力 分为井 筒 内爆燃 气体 压力 、原地应 力 、射 孔造 成 的应 力叠 加的 联合 作用 。下面 分析在 以上综 合力作 用下 的水平 井井筒 周 围的应力 场分布 （ 压应 力取 负 ，拉应 力取 正） ， 分析 过程 中采 用水 平井 柱坐标形 式 ，其所受 分力 如 图 １ 示 。 所
水平井泵送桥塞分层射孔压裂技术
三、工艺特点
1、使用可钻式桥塞
2、使用防喷装置
由于射孔枪和工具推进过程中以及坐封和射孔时井口都是带 压的，所以必须使用电缆井口防喷装置。防喷管内径应大于桥 塞外径。
电缆井口防喷装置(下图是Elmar公司的图片)
盘根盒（防喷盒）
阻流管 密封脂注入头 球阀 上工具捕集器 防喷管 下工具捕集器
防喷器BOP
40cm
CCL 点火头 射孔枪 多级装置 射孔枪 多级装置 射孔枪 第一点火头 桥塞火头送进工具 桥塞 9.5cm+15.5cm
桥塞零长10.16m 第一枪：5.7m；第二枪：3.72；第三枪：1.78
3、压裂 每次射孔后都进行压裂。
4、钻塞 使用连续油管钻塞。
5、建页HF-1井射孔+压裂日志表格
时间 9月12日16:00 9月13日2:00 9月13日9:0011:00 9月13日17:00 9月14日上午
9月14日下午
9月14日晚上
9月15日3:07
工序 下第一层射孔枪 校深、打压点火 硫化氢溢流防喷演习和压裂演习
备注 13.5MPa 压降至5MPa 继续打压升至13.5MPa 稳压1min 泄压至0
17:19坐封桥塞 17:36射孔枪第一级点火、 17:40第二级点火、 17:43射孔枪第三 级点火
投球坐封 2000型压裂车传送凡尔到位，破裂压力33MPa 施工压力25-33MPa 停 泵压力16MPa 施工排量10.0-10.5m3/min 砂量59m3 前置液量332m3 携砂液量 1381.7m3 顶替液量21m3 平均砂比4.4% 入地液量1734.7m3 （入地总液量 3212.5m3）
射孔多级点火装置核心部件
4、无起爆药的爆炸桥丝起爆系统（EBWs）： 普通电火工品固有安全性低，含有敏感的起爆药或点
水平井压裂裂缝起裂与扩展
水平井压裂裂缝起裂与扩展引言：通过国内外研究人员实践表明：由于水平井具有单井产量高、穿透度大、泄油面积大、油气储量利用率高及能避开障碍与环境复杂的区域等特点。
对于低渗透油藏、薄差储层油藏、储量较小的边际油藏以及稠油油气藏等，水平井压裂是这类油藏最佳的开采方式。
最近一段时期，随着学者们的不断研究以及钻井完井等工艺技术水平的提高，水平井开发技术成为人们开发低渗透油田的研究重点并被广泛应用。
水平井与垂直井、普通定向井的裂缝起裂机理都有明显区别。
水平井自身存在复杂性与特殊性，钻遇地层环境比较复杂，水力裂缝在发生破裂时所需的起裂压力比垂直井的破裂压力高得多，通常会发生裂缝不张开，导致压裂失败。
深入研究水平井裂缝起裂机理，找出合理的起裂规律是水平井压裂施工成功前提保障。
第1章水平井井壁上的应力状态水力压裂时裂缝的形成主要是决定于井壁的应力状态。
一般认为：当井壁上出现有一个超过岩石抗拉强度的拉伸应力时，井壁便开始破裂。
1.1 由于地应力所产生的井壁应力地应力是由地壳岩层的重力场或即上覆地层压力及地质构造应力场所组成的。
一般可认为, 地应力中的一个主应力是垂直于地壳表面的,其余两个主应力则是水平的。
如果只考虑上覆地层载荷引起的重力作用(即不存在地质构造运动力)，且认为地下岩石处于纯弹性状态,可将初始的地应力分解为垂道方向的正主应力σz和两个相等的水平方向的正主应力σx入和σy。
式中h-底层的埋藏深度；ρ-上覆岩层的平均容重，其理论值可取。
00231kg/cm3;μ-岩石的泊松比。
在有些构造运动活跃的地区会出现异常大的侧应力(水平应力) , 井且在通常的情况下三个原地主应力是不相等的。
设取压应力的符号为正, 拉应力为负, 三个主应力分别表示为σ1,σ2和σ3 (σ1>σ2>σ3>0) , 根据地质构造形成时的受力特点, 正断层、逆断层和平推断层发育的区域里, 三个主应力的方向是不相同的(图1)。
水平井分段压裂技术总结_焊工个人技术总结
水平井分段压裂技术总结_焊工个人技术总结一、技术介绍水平井分段压裂技术是一种常用的增产措施，适用于油气田中水平井的开发。
该技术通过在水平井中多个段位上进行压裂，有效地扩大油层裂缝面积，提高油气田产能。
二、技术原理水平井分段压裂技术主要依靠密集水平井钻井技术和压裂技术。
通过钻井将水平井井眼定位于油气层上部，然后进行多段水平井建设。
接下来，利用射孔技术在每个水平井段上进行射孔，并注入压裂液体。
当压力超过岩石强度时，油层会产生裂缝，使原本不可渗透的岩石成为可渗透的储集层。
三、技术优势1. 提高产能：水平井分段压裂技术能够通过增加油层裂缝面积来提高储量和产能。
2. 作业效率高：由于一次完成多个段位的压裂，相比传统的垂直井，水平井分段压裂技术可以节约时间和成本。
3. 原油采集效果好：多段压裂可以提高原油采集率，并有效延长油井使用寿命。
四、技术挑战1. 合理的压裂液设计：每个水平井段所需的压裂液量和设计参数可能会有所不同，需要进行准确的设计和深入的分析。
2. 井段隔离：每个水平井段在压裂过程中需要实现良好的隔离，以免影响其他井段的操作效果。
3. 温度变化：水平井在不同深度会有温度的变化，需要对温度进行合理的考虑和控制，以确保压裂液体性能的稳定。
1. 工艺准备：在进行焊接之前，我先对管道进行清洗和处理，确保焊接的表面是干净和平整的。
我根据焊接需求准备所需材料和设备。
2. 焊接操作：我使用了TIG（氩弧焊）技术进行焊接。
我在管道接头上加上焊接胶水，并用钳子握住管道固定在焊接台上。
然后，我将电极从氩弧焊机上伸出，点亮氩弧，并将电极轻轻接近管道焊接处的金属面。
通过控制电极的运动和焊接参数，我确保焊接点的质量和稳定性。
3. 质量检查：在完成焊接后，我用放大镜对焊接点进行仔细检查。
我检查焊接点是否有气泡、裂纹或其他缺陷，并进行记录。
如果发现问题，我会及时修复或更换焊接点。
通过我的努力和技术，我保证了水平井管道的质量和稳定性，为水平井分段压裂技术的成功实施做出了贡献。
水平井射孔参数对压裂起裂压力的影响分析
0前言近几年，中国石油油气勘察陆续迈进了新的储量增加高峰期，储层改造技术发挥着至关重要的作用，推动着原油产量的平稳提升以及天然气产量的快速增加。
但是，随着低渗透、非常规油气藏储量的升高，储量有效动用也面临着新的难题。
水平井技术是当前突破储量有效动用难题的有效手段之一，其可同步增加开采成功率以及压裂效果。
基于此，为了保证水平井技术的有效应用，探究水平井射孔参数对压裂起裂压力的影响就具有非常重要的意义。
1实验模型构建1、模型建立基本理论在储层岩体体积碾压碎裂的整个阶段，极易形成裂缝，相关裂缝具有网格状、不规则、数量多的特点。
储集体中的油气流在密集分布的裂缝内会向着各个方向渗透，并最短距离贯通，遵循拉伸起裂准则[1]。
拉伸起裂准则主要是认定表现出较强塑性特征的储层岩石具有正值的拉应力与负值的压应力。
此时，岩石受到最大主应力与岩石自身抗拉强度Ps 的关系就可以表示为：如式子①所示，若假定储层岩石自身抗拉强度为5.60MPa，则在最大主应力超过5.60MPa 时，压石就会出现起裂，反之则不会发生起裂。
基于此，在后续实验分析过程中，就可以事先确定一边界条件后再控制射孔参数的大小为定值。
进而向储层岩石射孔作业后的轨迹内表面施加压裂力，得出力作用下的射孔位置拉应力最大值，利用获得的最大值进行岩石自身抗拉强度对比。
若对应拉应力最大值与岩石自身抗拉强度一致，则再次位置的压力就为储层岩石的压裂起裂压力，反之则需要进行压裂起裂压力的增大，直到获得两者一致为止。
2、软件选择受岩土体本构关系边界条件纷繁复杂性影响，无法利用解析法获得准确度较高的数值。
此时，就可以利用有限元法，实现多种复杂边界条件的设置以及材料非线性本构关系的计算。
本次研究选择了ABAQUS 2017有限元软件对水平井螺旋射孔水利压裂工艺参数对压裂起裂压力的影响[2]。
3、模型参数选取及边界设置根据分析目标，建立了水平井螺旋射孔条件下的局部力学模型[3]。
模型中设定的射孔方式均为射孔弹射孔即聚能射孔，螺旋射孔孔眼夹角为90.00°，射孔方式为射孔形成的扇形面、井筒轴线成90.00°位置（如图１）。
水平井压裂机理研究进展
仅大 大提高 了钻探 效率 ， 而且 钻孔成功 率达到 １０ 。 ０
５ 存在 的册 Ｅ ． Ｍ３地质 出版社 ， ９． １ １ ９ Ｅ３ 岩芯钻探规程［ 【 北京 ： ２ Ⅳ］ ． 地质出版社 ，９２ １８．
Ｅ ３ 固体矿产钻探工艺Ｅ ． ４ Ｍ３ 北京 ： 地质出版社 ，９ ９ １ ９．
模型， 并分 析 了 井 斜 角 和 方 位 角 对 裂 缝 起 裂 压 力 的 影 伸 的数值 模 拟模 型 ， 常见 的模 型 有 二 维 、 三维 和三 维 拟
响 。陈勉教 授等 ｒ利用 多孔 弹性 理论 ， 用 叠加 原 理 建 裂缝 延伸 模 型 。 ７ 采 Ｌ ｕ和 Ｙｅ Ｅ ｗｌ ｑ利用 复杂 位 势 函数 给 出 了下 部 裂 缝 立 了斜 井井 筒周 围 的应 力分 布 ， 根据 裂 缝起 裂 角 的多 值 性， 提出 了斜 井 起 裂 压 力 和 起 裂 角 的计 算 模 型 及 其 判 和 上部裂 缝 的应力 分布 ， 用 裂缝 尖端 周 围 的应变 能 密 应
用， 水平井 压裂 的设 想就可 以实 施 。 与直井压裂 相 比 ， 平井压 裂更为复杂 。主要表现 水
在以下方 面 ： 缝与井 筒 的夹 角关 系 、 裂 裂缝 条 数 和位置 等因素都直 接 影 响 水平 井 的增 产效 果 ， 量 预 测难 度 产 大； 多条裂缝 同时 延伸 ， 缝 间 的干扰 强烈 、 裂 近井 摩 阻
高、 压裂 模拟难 度大 ； 口水 平井 压 裂 相 当于 多 口直 井 一 压裂 ， 工规模大 ， 需设 备 多 ， 本 高 。所 以 ， 能简 施 所 成 不 单 的利用 直井 的压 裂理 论来 指 导水 平 井压 裂 。 由于 没 有一套成 熟 的理论来 指 导水平 井 的水 力 压裂 优 化设 计
水平井水力喷射分段压裂技术研究与试验
水平井水力喷射分段压裂技术研究与试验
汇报提纲
一、前言
二、水力喷射分段压裂机理与参数
水力喷射分段压裂机理 管内和环空水力参数计算 孔眼压力分布数模与物模 水力射孔孔眼应力与起裂
水力喷射射孔参数优化实验
三、水力喷射分段压裂工具研制 四、现场施工工艺设计与现场试验 五、结论与展望
一、前 言
1.1 问题的由来
• 压裂改造是油气井特别低渗增产的主要措施 ， 占石油储量
25 ～ 30% 产能由压裂增产。美国约 40% 油井、 70% 新气井是压 裂投产。世界范围内，压裂增产比例越来越高。
• 低渗起裂压力和驱动压力高 , 裂缝起裂位置及扩展方向难 以控制，直接影响压裂效率和成功率，世界性难题。国家 863 计划支持，水力射孔应力分布、起裂压力、扩展方向 、 射流定向射孔/分段压裂研究， •水平井快速发展，开采不同类型油气藏（气顶/底水/稠油/ 裂缝等）已逐步大量应用，国外公司都在研究水平井分段改
二、水力喷射分段压裂机理与参数
2.3 孔眼内速度及压力分布计算
套管壁孔径10mm、喷射压力40MPa 孔眼最大直径100mm、孔深500mm
套管壁孔径15mm、喷射压力45MPa 孔眼最大直径100mm、孔深500mm
二、水力喷射分段压裂机理与参数
2.4 孔眼内速度及压力分布实验
1. 喷嘴直径在3～7mm、喷距在0～70mm内调节；
造、完井工具。自主的水力射孔/分段/压裂一体化技术。
一、前 言
60年代末70年代初，美国NSF资助了一项庞大的研究计划，
寻求一种高效的切割破岩方法，提出并试验了25种新方法，
电火花、激光、火焰、等离子体、电化学、高压水射流等， 最后一致公认最可行有效的是高压水射流破岩方法。 高压水射流技术是近二、三十年来发展起来的一门新技术， 正越来越广泛地应用于煤炭、石油、化工、冶金、船舶、航
关于水平井分段压裂的研究及探讨
关于水平井分段压裂的研究及探讨【摘要】能源作为现代社会的稀缺资源，直接影响着人们的生产生活，对能源的开发也是极为重要的工程。
在石油储存量较小且渗透性较差的油田内，水平井是较为有效的开发方式。
如果遇到油气层渗流阻力较大、渗透率极低的情况，则需要将其压开数量不等的裂缝，加强油气的渗透性及减少渗流阻力。
本文简单阐述了水平井分段压力技术的原理，各种类型的分段压裂技术，包括封隔器分段压裂、段塞分段压裂、封隔器配合滑套喷砂器分段压裂、水力喷射分段压裂、TAP分段压裂技术等，为从事能源行业的人员提供一定的技术参考。
【关键词】水平井分段压裂技术研究由于各个油田的地质情况不一样，在开发的过程中许多特殊情况，如低渗透油气藏、稠油油气藏、储量较小、渗透阻力大等情况，需要采用水平井，其优势在于生产效率高、泄油面积大、储量的动用度较高。
为了达到进一步提高水平井的产量，需要对水平井进行压裂，从而形成数量较多的裂缝，提高油气的产量，提升生产效率，但是由于水平井的跨度较大，要达到理想的压裂效果要求分段工具具有性能良好、体积合适、操作性强等特征，才能有效的提高单位油井的油气产量，实现经济效益及资源的充分开发[1]。
1水平井分段压裂工艺的基本原理水平井压裂后，其裂缝的形状、性能均有所区别，主要和水平井筒轴线方向及地层的主要应力的方向有着较为密切的关系。
该项工艺能够提高产量的原理为压裂使石油的渗流方式发生了改变。
进行压裂处理之前，石油的径向流流线主要处于井底的位置，渗透受到较大的阻力，压裂完成后，径向流流线与裂缝壁面呈平行关系，渗流受到的阻力较小。
裂缝的主要形态有以下几种：①横向裂缝：当水平井筒和主要应力的方向为呈垂直关系时，即会形成横向裂缝；②纵向裂缝：当水平井筒与主要应力的方向呈平行关系时，即会形成纵向裂缝；③扭曲裂缝：当水平井筒和主要应力有一定的角度时，即会构成扭曲裂缝。
压裂后形成的横向裂缝适用于渗透性较差储藏层，其可以明显的促进油井改造。
水力喷砂射孔压裂联作技术研究与应用
➢ 水力喷射分段压裂 (MHJF) 是集射
孔、压裂、隔离一体化新型增产措施，
无需封隔器、一趟管柱多段压裂,提 （1）机械分段压裂
高效率和安全性，减少施工风险、降 低伤害和成本
（2）限流法分段压裂 （3）砂塞或液胶塞 （4）投球法
前言
关键技术难点：
➢喷砂射孔参数及效率 ➢喷射起裂、水力封隔 ➢喷射压裂工具（喷嘴）
三、现场施工工艺设计与应用 衬管裸眼完井水平井喷射分段压裂－XS311H井
新沙311H Ⅰ、Ⅱ类储量
B A
➢气体/液体欠平衡钻井、φ139.7mm衬管完井 ➢完钻井深3010m，垂深2480m，水平段长385m ➢层位：JS31 孔隙度13.6%、渗透率0.25md
三、现场施工工艺设计与应用
衬管裸眼完井水平井喷射分段压裂－XS311H井
喷射起裂及 水力封隔
压裂液 喷射压裂工
具
喷砂射孔参 数效率
序号
项目名称
项目来源
批准号
1
高压水射流辅助水平井定向压裂研究
国家863计划课题
2002AA615090
连2
高压水射流辅助定向压裂技术
国家863计划滚动课题
2005AA615020
续3
连续管技术与装备-射流增产技术研究
国家863计划课题
2006AA06A106-05
➢ 高压＋低压 ➢ 高压：高速射流在孔内增压3～ 8MPa ➢ 低压：喷嘴出口局部低压区—— 环空卷吸作用，强化封隔效果
关键：控制喷射压力和环空压力排量
一、水力喷射分段压裂机理与参数
2 管内和环空水力参数计算
调整排量，精确控制Pv和Pa
喷射排量和射流冲击力计算 管内流体压降损失计算 环空流体压降损失计算
水平井压裂裂缝起裂及延伸规律研究
裂缝起裂压力（MPa）
40
σh=40
30
σh=35
σh=30
σh=25
σh=20 20
0
15
30
45
60
75
90
水平井井筒方位角（度）
平移断层应力状态下最小主应力与破裂压力关系
26
2.水平井压裂裂缝起裂规律研究
c.逆断层 H h v
70
裂缝起裂压力（MPa）
60
σ v/σ H =0.4
50
σv=25 σv=30 σv=35 σv=40 σv=45
15
30
45
60
75
水平井井筒方位角（度）
平移断层应力状态下垂向应力与破裂压力关系
90
29
2.水平井压裂裂缝起裂规律研究
c.逆断层
60
55
σH/σh=1.1
裂缝起裂压力（MPa)
50
45
40
井筒方位角为0度
井筒方位角为30度
井筒方位角为45度
水平井压裂裂缝起裂 及延伸规律研究
单位：中国石油大学（华东） 曲占庆 温庆志 齐 宁
单位：胜利油田采油工艺研究院 张波 2019.9
1
2
汇报提纲
前 言
水平井压裂裂缝起裂规律 水平井压裂裂缝延伸规律 结论与认识
3
1.前 言
水平井作为一门先进的技术，在国内外得到了越来越广 泛的应用，由于水平井轨迹不同，钻遇地层复杂，水平井 应力分布、裂缝起裂、裂缝延伸规律、裂缝内的温度场、 产能预测方法、压裂设计与直井有很大不同。 对水平井水力压裂的理论研究还不够深入，没有一套成 熟的理论来指导水平井的压裂优化设计和现场施工，使得 水平井水力压裂成功率不高而且风险也比较大。
水平井分段压裂管柱受力分析研究及应用
管柱受力分析 软件研制
如公式（1）所示。
θ θ T2 cos 2 = T1 cos 2 + dlq cos α ± µFn 2 2 Fn = Fndp + Fnp µFn D M = M + 2 1 2 F = − (T + T )sin θ + nqdl = − (T + T )sin θ + n qdl 1 2 1 2 3 ndp 2 2 r r Fnp = dl q ⋅ m = dlm 3 q α = (α + α ) / 2 1 2 θ = arccos(cos α 1 cos α 2 + sin α 1 sin α 2 cos(ϕ 2 − ϕ 1 )) Fp1, Fp 2, Fp 3...Fpn .
2
（4）计算压裂过程中跨封段管柱所受最大合力以及相应应力； （5）计算管柱的各种安全系数（受拉、受压、压外、挤毁）以及封隔器的安全校核。 本模块的计算可适用于各种形式的水平井分段压裂用的封隔器。
图 2 跨封段管柱压裂注液时受力分析 3 软件研发 根据上文的模型，在课题组前期开发的井下管柱受力分析设计软件的基础上[4,5]，开发了水平井 分段压裂管柱受力分析设计软件。该软件包括如下五个模块。 （1）三维井眼描述模块。采油比较精确的空间曲线和圆柱螺线法描述三维井眼轨迹。 （2）管柱设计绘图模块。包括套管结构的描述和油管柱与井下工具的结构图绘制。 （3）流体温度压力计算模块。利用差值计算得出对应工况下全井段的流体温度压力曲线。 （4）管柱受力分析模块。计算出管柱随其自身轨迹的轴力、侧向力、摩擦力。 （5）管柱变形分析模块。可以对管柱的压缩量，伸长量等进行辅助分析。 （6）跨封段管柱受力分析。计算不同工况下各种效应对跨封段管柱受力大小的分析。 （7）管柱总体的安全评估。评估现场施工管柱失效模式：脱扣、本体拉断、螺旋屈曲卡死、封 隔器压差过大、工具失效等。 （8）管材以及工具数据库模块。常用的油管、套管、封隔器等技术数据的管理。 4 软件算例分析 选取东部某油田一口水平井进行试算，计算结果分析如下。 4.1 封隔器坐封 管柱整体受力分析结果如图 3 所示，上部管柱变形分析结果如图 4 所示，跨封段管柱受力分析 结果如图 5 所示。综合分析图 3~图 5 可以得出：坐封时跨封段受力比较小，相对比较安全。
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射 孔 水 平 井 分 段 压 裂 起 裂 压 力 理 论 研 究
吕志 凯 何 顺 利 ， 富平 陆 红 军。 王 文 雄 ， 罗 ， ，
（．石 油工 程 教 育部 重 点 实验 室 （ 国石 油 大学 （ 京 ） ， 京 １ ２４ ；．中国 中化 石 油勘 探 开 发有 限公 司 ， 京 １０ ３ ；．中 国 石 油 １ 中 北 ）北 ０２ ９２ 北 ０ ０ １３ 长 庆油 田分公 司 超 低渗 透 研 究 中心 ， 陕西 西 安 ７ ０ ６ ；．中 国石 油长 庆 油 田分 公 司油 气 工 艺研 究 院 ， １ ０１ ４ 陕西 西 安 ７ ０６ ） １０ １
第 ３ ９卷 第 ４期
２１ Ｏ １年 ７月
石
油
钻
探
技
术
Ｖｏ１３９ ． ＮＯ ．４
ＰＥＴＲＯ１ ＥＵ Ｍ ＤＲＩ Ｉ ＬＬ ＮＧ ＴＥＣＨ ＱＵＥＳ ＮＩ
＿１ ， ０ １ ｌ １ ２ １ ｌ．
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ油 气 开 采
ｄ ｉ１ ． ９ ９ｊｉ ｎ １ ０ — ８ ０ ２ １ ． ４ ０ ５ ｏ：０ ３ ６ ／．ｓ ． ０ １０ ９ ． ０ １ ０ ． １ ｓ
摘 要 ： 综合 考 虑 井 筒 内压 、 始 地 应 力分 布 、 压 水 力 裂 缝 的诱 导 应 力 等 因 素 ， 据 叠 加 原 理 及 弹 性 力 学 理 原 先 根 论 ， 立 了射 孔 水 平 井 分段 压 裂起 裂 压 力 计 算模 型 ， 析 了初 始 及 后 续 裂 缝 的起 裂 规 律 。研 究 结 果 表 明 ， 始 裂缝 建 分 初 产 生 的 诱 导 应 力 分 布 受 裂 缝 间距 影 响 。 当初 始 裂 缝 缝 长 一 定 时 ， 井 筒 方 向诱 导 应 力 逐 步 降低 ， 至 地 应 力 场 趋 沿 直
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｕ ｒ ｓｔｏ ｎｄ ｌ ｓ ｉｉｙ ｔ ｏ ｙ， ｈｅ ｒ ｔｃ １ ｓ ｄ ｏ ｈｅ ｓ ｐｅ ｐｏ ｉｉ ｎ ａ ｅａ ｔｃｔ ｈｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｅ ｉａ ｍｏ ｌ ｆ ｉ ｔａ ｉ ｐ ｅ ｓ ｒ ｄｅ ｏ ｎｉｉ ｔｏｎ ｒ ｓ ｕ ｅ ｃ ｌ ｕ ａ ｉ ｎ ｉ ｔ ｇ ｄ ｆ ａ ｔ ｒｎｇ ｏ ｒ ｏ ａ ｅ ａ ｃ ｌ ｔｏ ｎ ｓ ａ ｅ ｒ ｃ ｕ ｉ ｆｐｅ ｆ ｒ ｔ ｄ ｈｏｒｚ ｎｔ ｌｗｅｌｗａ ｅ ｅ ｏ ｄ ｗｈ ｌ ｏ ｉ ｒｎｇ ｔ ｆｅ ｔ ｏ ｉｏ ａ ｌ ｓ ｄ ｖ ｌ ｐｅ ｉｅ ｃ ｎｓｄｅ ｉ ｈｅ ｅ ｆ ｃ ｆ ｗｅ ｌ ｏｒ ｅ ｓ ｒ ｆ ｒ ａ ｉ ｎ ｓ ｒ ｓ ｉｔ ｉ ｔｏ ａ ｄ ｓ ｒ ｓ ｎｄ ｅ ｄｒ ｕ ｉ ｒ ｃ ｕｒ ． ｅ ｃ ｎ ｎ — ｌｂ ｅｐｒ ｓ ｕ ｅ， ｏ ｍ ｔｏ ｔ ｅ ｓ ｄ ｓ ｒｂｕ ｉ ｎ， ｎ ｔ ｅ ｓｉ ｕｃ ｄ ｂｙ ｈｙ ａ ｌｃ ｆａ ｔ ｅ Ｔｈ ｈａ ｇｅｏｆｉ ｉ ｔａ ｎ ｕ ｅ ｕｅ ｔｆ ａ ｔ ｒ ｓ ｉ ｔａ ｉ ｎ ｗａ ｔ ｉｄ． ｅ ｒ ｓ ｔ ｈ ｉ ｌａ ｄ ｓ ｂｓ ｑ ｎ ｒ ｃ ｕ ｅ ｎｉｉｔｏ ｓ ｓ ｕｄ ｅ Ｔｈ ｅ ｕｌｓｓ ｏｗ ｈａ ｈｅ ｓ ｒ ｓ ｎ ｃ ｄ ｂ ｎ ｔａ ｒ ｃ ｔ ｔｔ ｔ ｅ ｓ ｉ ｄｕ ｅ ｙ ｉ ｉｉ ｌ ａ ｆ ｔ ｒ ｓ ｉ ｌ ｅ ｃ ｄ ｂｙ ｆａ ｔ ｒ ｐ ｃｎｇ． ｈｅ ｈｅ ｉ ｉｉ ｌｆ ａ ｔ ｅ ｌｎｇ ｈ ｉ ｏ ｔ ｎｔ ｔ ｎｄｕ ｅ ｔ ｅ ｓａ ｏｎ ｕ ｅ ｉ ｎｆｕ ｎ ｅ ｒ ｃ ｕ ｅ ｓ ａ ｉ Ｗ ｎ ｔ ｎ ｔａ ｒ ｃ ｕｒ ｅ ｔ ｓ ｃ ｎｓ ａ 。 ｈｅｉ ｃ ｄ ｓｒ ｓ ｌ ｇ ｗｅｌ ｌｂｏｒ ｅ ｒ ａ ｅ ｒ ｄｕ ｌｙ ｕｎ ｉ ｔ ｔｅ ｓ ｓ ｒ ａ ｈ ｉ ｉｉｌｆ ｍａ ｉ ｔ ｅ ｓ ｓ Ｆｒ ｃ ｕｒ ｎｉｉ ｔｏｎ ｏ ｅ — ｅ ｄ ｃ ｅ ｓ ｓ ｇ ａ ａ ｌ ｔｌ ｈｅ ｓ ｒ ｓ ｅ ｅ ｃ ｎ ｔａ ｏｒ ｔｏｎ ｓ ｒ ｓ ｅ ． ａ ｔ ｅ ｉ ｔａ ｉ ｆ ａ ｐ ｒ
Ｆｒ ｃ ｕ ｉ ｇ ｉ ｒ ｏ ａ ｅ ｏ ｉ ｏ ｔ ｌＷ ｅ ｌ ａ ｔ ｒ ｎ ｎ Ｐｅ ｆ ｒ ｔ ｄ Ｈ ｒ ｚ ｎ ａ ｌｓ
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于 原 始 地 应 力 场 ； 孔 水平 井裂 缝 起 裂 受射 孔 方位 角 的 影 响 ， 佳 射 孔 方 位 由井 筒周 围 地 应 力 分 布 决 定 ； 压 裂缝 射 最 先
产 生 的 诱 导 应 力 场 会 导 致 后 续 裂 缝 的 起 裂 压 力 增 大 ， 种 影 响会 随 着 裂缝 半缝 长 的 增 大 而 增 强 ； 缝 长 一 定 时 ， 这 半 起 裂 压 力 的 增 加 幅 度 随 着 裂 缝 间距 的 增 加 递 减 。
Ｃ ｎｅ ｆ Ｓ ｐ ｒｌ Ｐ ｒ ａ ｉ ｔ ｅ ｒｏｒ Ｃ ａ ｇ ｉｇ ０ Ｚ ｉ ｄ Ｂ ａ ｃ Ｘ ａ ， ｈ ａ ｘ ， １０ １ Ｃ ｉａ ｅｔ ｏ ｕ ｅ－ ｗ ｅｍｅｂｌｙ Ｒ ｓ ｖ ｉ； ｈ ｎ ｑ ｅ ｒ ｎｈ， ’ ｎ Ｓ ａ ｎ ｉ ７ ０ ６ ， ｈｎ ； ｒ ｏ ｉ ｅ ｎ ｆ ｌ ４ ．０ Ｚ＆ Ｇ ｓＴ ｃ ｎ ｌｇ ｓａ ｃ ｎｔｔｔ ， ｈ ｎ ｑｎ Ｚ ｉｌ ａ ｃ Ｘ ａ Ｓ ａ ｎ ｉ ７ ０ ６ ， ｈ ｎ ） ａ ｅｈ ｏｏ ｙ Ｒｅｅ ｒｈ Ｉ ｓｉ ｅ Ｃ ａ ｇ ｉｇ０ ｆ ｅｄ Ｂｒ ｎ ｈ， ’ ｎ， ｈ ａ ｘ ， １ ０ １ Ｃ ｉａ ｕ
关键词 ： 孔 完井 水 平井 分段压 裂 应力场 诱 导应力 起 裂压力 射 中图分类号 ： ３７７ ＴＥ ５ ． 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ １ ０ ９ （ ０ １ ０ — ０ ２ ０ １０ — ８ ０ ２ ｌ ）４ ０ ７ —５
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｄ ａ ｌｃ Ｆｒ ｃ ｕ ｅ Ｉ ｔａ ｉ ｎ Ｐｒ ｓ ｕ ｅ ｏ ｔ ｇ ｄ ｔ ｄ ｎ Ｈｙ ｒ ｕ ｉ ａ ｔ ｒ ｎｉｉ ｔｏ ｅ ｓ ｒ ｆＳ ａ ｅ