不动管柱水力喷射逐层压裂技术在现场成功应用
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中准确造缝；裂缝基本是在射孔通道的顶端产生并延伸，有效控制了起裂方 向和裂缝延伸方向 在一次增产过程中完成水力喷射射孔压裂，简化了工艺程序，节省了施工时 间，提高了作业效率 利用水动力学原理将已经压裂的裂缝进行封隔，不需要机械封隔工具，减少 了作业风险和施工成本 油套联合注入系统改变了井底的流体状况，能有效地解决井底压裂液粘度过
油层套管：177.8mm×10.36mm×N80（抗内压56.3MPa，抗外挤
48.4MPa） 套管头：TF9⅝“-7“-35
采油树：KQ65-35
五、现场应用实例分析
339.7 mm×132.5m 444.5mm×134.0m
井身结构图
244.5 mm×1340.66m
311.2mm×1342.0m
排量(m^3/min)
60
6
五、现场应用实例分析
采用3只选择性喷射工具连续压裂3段，跨度182.34m，三段分别加入
20/40目陶粒29.50m3、14.69m3、41.22m3，平均单层加砂28.5m3 油管施工排量在2.4m3/min左右，环空施工排量在0.57 m3/min左右，最高 泵压66.6MPa，最高套压32.9MPa，最高砂浓度734kg/m3，平均砂浓度 400kg/m3
安全接头 上扶正器 滑套式喷枪 下扶正器 上扶正器 滑套式喷枪 下扶正器 上扶正器 滑套式喷枪 下扶正器 生产筛管 引鞋
不动管柱水力喷射分层压裂工艺 井下管串结构
不动管柱水力喷射分层压裂施工层参数表
层数 （层） 4 油管压力 （MPa） 69.2 油管排量 环空压力 （m3/min） （MPa） 3 单井砂量 （m3） 85.4 32.6 单层砂量 （m3） 41.2
五、现场应用实例分析
六、结论与建议
一、水力喷射射孔压裂原理
1、水力喷射射孔压裂步骤
油管排量
施工步骤
环空排量
步骤1：喷砂射孔
步骤2：关闭环空，射孔孔眼内憋起 高压，压开地层，形成裂缝
步骤3：环空开始注入，裂缝延伸，
开始加砂作业施工 步骤4：上提管串，压裂第二层
一、水力喷射射孔压裂原理
2、水力喷射射孔压裂原理
2.5
3.0
3.5
4.0
0.5
1.0
1.5 油管排量（ m /min）
3
2.0
2.5
3.0
不同喷嘴的喷嘴压降预测
不同喷嘴的施工泵压预测
三、不动管柱水力喷射逐层压裂技术关键
4、环空压力控制
环空压力以不使已经施工层段形成的压裂裂缝就不会重新开启为主要目的
不同环空排量下的井底压力预测图
一、水力喷射射孔压裂原理
水力喷射压裂技术，1998年由Haliburton公司工程技术人员首先提出了水力 喷射压裂思想和方法，首先由哈利伯顿公司成功应用，目前，水力喷射压裂 技术已经在全世界范围内施工了几百口水平井，100多口直井 2005年12月，由长庆油田分公司与Haliburton能源服务公司合作，在靖安油
田靖平1井和庄平3井顺利完成增产作业，这是该工艺在国内首次试验
入靶点：2670m，水平段长495m 177.8 mm×2586.0m
215.9mm×2589.0m
152.4mm×3165.0m
（裸眼）
须三底
原设计轨迹
须一底
实钻轨迹
五、现场应用实例分析
水力喷射工具
不动管柱水力喷射工具入井 起出的喷枪
低密度球返出地面
五、现场应用实例分析
100
施工曲线
10
90
2006年－2007年首先由西南油气田分公司自主研制成功，最先在四川气田成 功实施BQ110井，然后陆续在四川广安气田、新疆吐哈油田获得成功应用
四川气田水力喷射压裂技术发展历程
借鉴：连续油管拖动逐层压裂 ——BQ110 （直井，3层） 探索：与不压井装备配合，拖动普通油管逐层压裂 ——GA002-H9（水平井，两段） 创新：不动管柱水力喷射逐层压裂 ——GA002-X68（大斜度井，两层）、HC001-18-X1（大斜度井，4 层）、 HC001-6-H1（水平井，3段） 拓展：不动管柱分段喷射酸化工艺 —— （MX004-H8， 4层）
40 35 30
延伸压力梯度 =0.022MPa/m 8× 6.0mm喷嘴 75 70 65
喷嘴压降（ MPa）
25 20 15 8× 5mm 10 5 0 0.0 8× 5.5mm 8× 6mm
预计泵压（ MPa）
60 55 50 45 40 35 30 25 20 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0 油管排量（ m3 /min）
一、水力喷射射孔压裂原理
2、水力喷射射孔压裂原理
环空液体继续 被喷射流引入孔洞中
压力最高处
裂缝继续延伸
一、水力喷射射孔压裂原理
二、国内水力喷射压裂工艺发展阶段
三、不动管柱水力喷射逐层压裂技术关键
四、不动管柱水力喷射逐层压裂技术特点
五、现场应用实例分析
六、结论与建议
二、国内水力喷射压裂工艺发展阶段
低、提前砂堵等问题
一、水力喷射射孔压裂原理
二、国内水力喷射压裂工艺发展阶段
三、不动管柱水力喷射逐层压裂技术关键
四、不动管柱水力喷射逐层压裂技术特点
五、现场应用实例分析
六、结论与建议
五、现场应用实例分析
井型：水平井 水平段长：495m 最大井斜：97.43º 入靶点位置：斜深2670m，垂深2213.8m，井斜85º B点位置：斜深3165m，垂深2196.65m，井斜89.1º 井眼尺寸：177.8mm×2585.99＋152.4mm×3165m（裸眼）
攻关扩大该项技术的应用范围，以便更好的用于低渗油气田的增产改造
开始喷射
由Bernoulli方程
V p C 2
2
流体通过喷射工具，油管中的高压流体能量被转换成动能，产生高 速流体冲击岩石形成射孔通道，完成水力射孔
一、水力喷射射孔压裂原理
2、水力喷射射孔压裂原理
砂段塞冲击 并且形成孔洞
实际应用中通常要使用低砂浓度携砂液来完成水力喷射射孔任务
一、水力喷射射孔压裂原理
环空排量 砂浓度 （m3/min） （kg/m3） 0.86 734
一、水力喷射射孔压裂原理 二、国内水力喷射压裂工艺发展阶段 三、不动管柱水力喷射逐层压裂技术关键 四、不动管柱水力喷射逐层压裂技术特点 五、现场应用实例分析
三、不动管柱水力喷射逐层压裂技术关键
1、射孔位置优选
由于整个水力喷射射孔射厚比较短，为了确保喷射射孔顺利 实施，射孔位置应该选择物性最好、产气可能性最高的位置
二、国内水力喷射压裂工艺发展阶段
三、不动管柱水力喷射逐层压裂技术关键
四、不动管柱水力喷射逐层压裂技术特点
五、现场应用实例分析
六、结论与建议
六、结论与建议
不动管柱水力喷射逐层压裂技术作为一种新工艺成功应用于现场实践，为 油气藏的增产改造提供新技术，尤其为大斜度井、水平井的高效开发提供
了新的技术思路
2、水力喷射射孔压裂原理
起初，喷射流体 冲回到环空中
在孔洞根部 的压力增加
一、水力喷射射孔压裂原理
2、水力喷射射孔压裂原理
孔洞根部的压力 进一步增加
液体开始聚集， 使得压力超过破裂压力
P增压 P环空 P破裂
一、水力喷射射孔压裂原理
2、水力喷射射孔压裂原理
环空液体被喷射流 引入孔洞中
裂缝开始形成， 压裂液进入地层
不动管柱水力喷射逐层压裂技术 在现场成功应用
前
言
四川盆地须家河储层为低孔低渗砂岩储层，该储层在纵向上具有层薄、
横向变化大、层数多等特点，目前采用的分层压裂改造工艺来提高单井产量
主要分层改造工艺有封隔器分层压裂工艺和连续油管拖动分层压裂工艺。 封隔器分层压裂工艺对多产层进行分层段压裂时存在井下工具管串不能取出的 风险，后期修井作业难度大；同时由于多数井为大斜度、大位移井，封隔器由 于在斜井段的摩损，使得正式施工时密封不严，最终导致不能正常施工。连续
9
80
8
砂浓度(15kg/m^3)
70
7
油压
50
砂浓度
5
压力(MPa)
40
4
30
套压 排出排量
3
20
2
10
套管排量
1
0 10:33:52
0 11:13:52 11:53:52 12:33:52 13:13:52 13:53:52 14:33:52 15:13:52 15:53:52 16:33:52
起裂位置
③ 3001.0~3020.0m
3010.0m Ф12.8,k45.3,Sg52.1
2、喷嘴准确定位
无线节箍定位器定位方法和相对深度校正的方法
三、不动管柱水力喷射逐层压裂技术关键
3、喷枪喷嘴优化
原则是调整喷嘴的个数和大小，在井口承压条件下，使喷嘴压降既能实 施水力喷射射孔、压裂所需要的最低压降值，又能达到最高的施工排量
二、国内水力喷射压裂工艺发展阶段
三、不动管柱水力喷射逐层压裂技术关键
四、不动管柱水力喷射逐层压裂技术特点
五、现场应用实例分析
六、结论与建议
四、不动管柱水力喷射逐层压裂技术特点
没有形成压实带污染，减轻近井筒地带应力集中，有利于提高近井筒地带渗 透率
利用水力喷射定向射孔，可以将喷射工具准确下到设计造缝位置，能够在井
作业完一层后，投球打开上喷枪的滑套，同时关闭已施工的下层， 从而实现不动管柱转层
使用低密度球，地面加装收球器，压后反洗井球即返至地面收球器
井深3086m，下工具仅1天，4层压裂耗时1天，大大缩短了试油周期 压后产气1.3×104m3/d，比同井场同层压裂后的直井产量增加50%
一、水力喷射射孔压裂原理
油管由于管径小，摩阻高，施工排量达不到加砂压裂的需要
随着在世界范围内的多个油田得到迅速应用，取得了显著的增产效果。 国内采取引进、技术合作以及自主创新等方式对该技术不断改进完善
一、水力喷射射孔压裂原理
二、国内水力喷射压裂工艺发展阶段
三、不动管柱水力喷射逐层压裂技术关键
四、不动管柱水力喷射逐层压裂技术特点
该技术在一次增产过程中完成水力喷射射孔和压裂，一个层段压裂完成后 直接移到下一施工层段，不用频繁起下管柱，简化了工艺程序，节省了施 工时间，提高了作业效率 喷枪喷嘴优化、 射孔位置优选、 喷嘴准确定位以及环空压力控制是确保该 工艺技术成功的关键 现场应用效果表明该技术能够达到有效改造储层，提高单井产量的目的， 为了进一步提高该工艺的压裂改造效果，建议多开展现场试验，通过技术
油层套管：177.8mm×10.36mm×N80（抗内压56.3MPa，抗外挤
48.4MPa） 套管头：TF9⅝“-7“-35
采油树：KQ65-35
五、现场应用实例分析
339.7 mm×132.5m 444.5mm×134.0m
井身结构图
244.5 mm×1340.66m
311.2mm×1342.0m
排量(m^3/min)
60
6
五、现场应用实例分析
采用3只选择性喷射工具连续压裂3段，跨度182.34m，三段分别加入
20/40目陶粒29.50m3、14.69m3、41.22m3，平均单层加砂28.5m3 油管施工排量在2.4m3/min左右，环空施工排量在0.57 m3/min左右，最高 泵压66.6MPa，最高套压32.9MPa，最高砂浓度734kg/m3，平均砂浓度 400kg/m3
安全接头 上扶正器 滑套式喷枪 下扶正器 上扶正器 滑套式喷枪 下扶正器 上扶正器 滑套式喷枪 下扶正器 生产筛管 引鞋
不动管柱水力喷射分层压裂工艺 井下管串结构
不动管柱水力喷射分层压裂施工层参数表
层数 （层） 4 油管压力 （MPa） 69.2 油管排量 环空压力 （m3/min） （MPa） 3 单井砂量 （m3） 85.4 32.6 单层砂量 （m3） 41.2
五、现场应用实例分析
六、结论与建议
一、水力喷射射孔压裂原理
1、水力喷射射孔压裂步骤
油管排量
施工步骤
环空排量
步骤1：喷砂射孔
步骤2：关闭环空，射孔孔眼内憋起 高压，压开地层，形成裂缝
步骤3：环空开始注入，裂缝延伸，
开始加砂作业施工 步骤4：上提管串，压裂第二层
一、水力喷射射孔压裂原理
2、水力喷射射孔压裂原理
2.5
3.0
3.5
4.0
0.5
1.0
1.5 油管排量（ m /min）
3
2.0
2.5
3.0
不同喷嘴的喷嘴压降预测
不同喷嘴的施工泵压预测
三、不动管柱水力喷射逐层压裂技术关键
4、环空压力控制
环空压力以不使已经施工层段形成的压裂裂缝就不会重新开启为主要目的
不同环空排量下的井底压力预测图
一、水力喷射射孔压裂原理
水力喷射压裂技术，1998年由Haliburton公司工程技术人员首先提出了水力 喷射压裂思想和方法，首先由哈利伯顿公司成功应用，目前，水力喷射压裂 技术已经在全世界范围内施工了几百口水平井，100多口直井 2005年12月，由长庆油田分公司与Haliburton能源服务公司合作，在靖安油
田靖平1井和庄平3井顺利完成增产作业，这是该工艺在国内首次试验
入靶点：2670m，水平段长495m 177.8 mm×2586.0m
215.9mm×2589.0m
152.4mm×3165.0m
（裸眼）
须三底
原设计轨迹
须一底
实钻轨迹
五、现场应用实例分析
水力喷射工具
不动管柱水力喷射工具入井 起出的喷枪
低密度球返出地面
五、现场应用实例分析
100
施工曲线
10
90
2006年－2007年首先由西南油气田分公司自主研制成功，最先在四川气田成 功实施BQ110井，然后陆续在四川广安气田、新疆吐哈油田获得成功应用
四川气田水力喷射压裂技术发展历程
借鉴：连续油管拖动逐层压裂 ——BQ110 （直井，3层） 探索：与不压井装备配合，拖动普通油管逐层压裂 ——GA002-H9（水平井，两段） 创新：不动管柱水力喷射逐层压裂 ——GA002-X68（大斜度井，两层）、HC001-18-X1（大斜度井，4 层）、 HC001-6-H1（水平井，3段） 拓展：不动管柱分段喷射酸化工艺 —— （MX004-H8， 4层）
40 35 30
延伸压力梯度 =0.022MPa/m 8× 6.0mm喷嘴 75 70 65
喷嘴压降（ MPa）
25 20 15 8× 5mm 10 5 0 0.0 8× 5.5mm 8× 6mm
预计泵压（ MPa）
60 55 50 45 40 35 30 25 20 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0 油管排量（ m3 /min）
一、水力喷射射孔压裂原理
2、水力喷射射孔压裂原理
环空液体继续 被喷射流引入孔洞中
压力最高处
裂缝继续延伸
一、水力喷射射孔压裂原理
二、国内水力喷射压裂工艺发展阶段
三、不动管柱水力喷射逐层压裂技术关键
四、不动管柱水力喷射逐层压裂技术特点
五、现场应用实例分析
六、结论与建议
二、国内水力喷射压裂工艺发展阶段
低、提前砂堵等问题
一、水力喷射射孔压裂原理
二、国内水力喷射压裂工艺发展阶段
三、不动管柱水力喷射逐层压裂技术关键
四、不动管柱水力喷射逐层压裂技术特点
五、现场应用实例分析
六、结论与建议
五、现场应用实例分析
井型：水平井 水平段长：495m 最大井斜：97.43º 入靶点位置：斜深2670m，垂深2213.8m，井斜85º B点位置：斜深3165m，垂深2196.65m，井斜89.1º 井眼尺寸：177.8mm×2585.99＋152.4mm×3165m（裸眼）
攻关扩大该项技术的应用范围，以便更好的用于低渗油气田的增产改造
开始喷射
由Bernoulli方程
V p C 2
2
流体通过喷射工具，油管中的高压流体能量被转换成动能，产生高 速流体冲击岩石形成射孔通道，完成水力射孔
一、水力喷射射孔压裂原理
2、水力喷射射孔压裂原理
砂段塞冲击 并且形成孔洞
实际应用中通常要使用低砂浓度携砂液来完成水力喷射射孔任务
一、水力喷射射孔压裂原理
环空排量 砂浓度 （m3/min） （kg/m3） 0.86 734
一、水力喷射射孔压裂原理 二、国内水力喷射压裂工艺发展阶段 三、不动管柱水力喷射逐层压裂技术关键 四、不动管柱水力喷射逐层压裂技术特点 五、现场应用实例分析
三、不动管柱水力喷射逐层压裂技术关键
1、射孔位置优选
由于整个水力喷射射孔射厚比较短，为了确保喷射射孔顺利 实施，射孔位置应该选择物性最好、产气可能性最高的位置
二、国内水力喷射压裂工艺发展阶段
三、不动管柱水力喷射逐层压裂技术关键
四、不动管柱水力喷射逐层压裂技术特点
五、现场应用实例分析
六、结论与建议
六、结论与建议
不动管柱水力喷射逐层压裂技术作为一种新工艺成功应用于现场实践，为 油气藏的增产改造提供新技术，尤其为大斜度井、水平井的高效开发提供
了新的技术思路
2、水力喷射射孔压裂原理
起初，喷射流体 冲回到环空中
在孔洞根部 的压力增加
一、水力喷射射孔压裂原理
2、水力喷射射孔压裂原理
孔洞根部的压力 进一步增加
液体开始聚集， 使得压力超过破裂压力
P增压 P环空 P破裂
一、水力喷射射孔压裂原理
2、水力喷射射孔压裂原理
环空液体被喷射流 引入孔洞中
裂缝开始形成， 压裂液进入地层
不动管柱水力喷射逐层压裂技术 在现场成功应用
前
言
四川盆地须家河储层为低孔低渗砂岩储层，该储层在纵向上具有层薄、
横向变化大、层数多等特点，目前采用的分层压裂改造工艺来提高单井产量
主要分层改造工艺有封隔器分层压裂工艺和连续油管拖动分层压裂工艺。 封隔器分层压裂工艺对多产层进行分层段压裂时存在井下工具管串不能取出的 风险，后期修井作业难度大；同时由于多数井为大斜度、大位移井，封隔器由 于在斜井段的摩损，使得正式施工时密封不严，最终导致不能正常施工。连续
9
80
8
砂浓度(15kg/m^3)
70
7
油压
50
砂浓度
5
压力(MPa)
40
4
30
套压 排出排量
3
20
2
10
套管排量
1
0 10:33:52
0 11:13:52 11:53:52 12:33:52 13:13:52 13:53:52 14:33:52 15:13:52 15:53:52 16:33:52
起裂位置
③ 3001.0~3020.0m
3010.0m Ф12.8,k45.3,Sg52.1
2、喷嘴准确定位
无线节箍定位器定位方法和相对深度校正的方法
三、不动管柱水力喷射逐层压裂技术关键
3、喷枪喷嘴优化
原则是调整喷嘴的个数和大小，在井口承压条件下，使喷嘴压降既能实 施水力喷射射孔、压裂所需要的最低压降值，又能达到最高的施工排量
二、国内水力喷射压裂工艺发展阶段
三、不动管柱水力喷射逐层压裂技术关键
四、不动管柱水力喷射逐层压裂技术特点
五、现场应用实例分析
六、结论与建议
四、不动管柱水力喷射逐层压裂技术特点
没有形成压实带污染，减轻近井筒地带应力集中，有利于提高近井筒地带渗 透率
利用水力喷射定向射孔，可以将喷射工具准确下到设计造缝位置，能够在井
作业完一层后，投球打开上喷枪的滑套，同时关闭已施工的下层， 从而实现不动管柱转层
使用低密度球，地面加装收球器，压后反洗井球即返至地面收球器
井深3086m，下工具仅1天，4层压裂耗时1天，大大缩短了试油周期 压后产气1.3×104m3/d，比同井场同层压裂后的直井产量增加50%
一、水力喷射射孔压裂原理
油管由于管径小，摩阻高，施工排量达不到加砂压裂的需要
随着在世界范围内的多个油田得到迅速应用，取得了显著的增产效果。 国内采取引进、技术合作以及自主创新等方式对该技术不断改进完善
一、水力喷射射孔压裂原理
二、国内水力喷射压裂工艺发展阶段
三、不动管柱水力喷射逐层压裂技术关键
四、不动管柱水力喷射逐层压裂技术特点
该技术在一次增产过程中完成水力喷射射孔和压裂，一个层段压裂完成后 直接移到下一施工层段，不用频繁起下管柱，简化了工艺程序，节省了施 工时间，提高了作业效率 喷枪喷嘴优化、 射孔位置优选、 喷嘴准确定位以及环空压力控制是确保该 工艺技术成功的关键 现场应用效果表明该技术能够达到有效改造储层，提高单井产量的目的， 为了进一步提高该工艺的压裂改造效果，建议多开展现场试验，通过技术