水力喷砂射孔压裂联作技术
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水力喷射压裂技术
2. 油管内泵入射孔工作液， 水力射孔
3. 油管内泵入压裂工作液维 持喷嘴压降、环空加压， 诱导孔内起裂、裂缝延伸
4. 回拉工具定位，第二段裂 缝射孔、压裂
5. 重复4，完成多段压裂
4、5
二、技术简介
2.3 工作机理
2.3.1 诱导压裂机理 射流动压转化原理 V2/2+P/ρ=C 射孔过程：Pv+Ph<FIP，不压裂（孔内双向流 动：射流入孔，反溅返流） 环空加压后，Pv+Ph+Pa>FEP，射流诱导起裂 （调整环空压力，可适应不同地层的压裂）
4. 每段分别作业，作业规模缩小、周期短、成本低。 5. 及时反洗、返排；实时微型压裂测试与监测，控制有效性高 6. 井底破裂压力低，无效裂缝少，可采用高砂比 7. 适应性广。可适应裸眼水平井等多种井况，可用于多种压裂方式
施工用喷射工具串
F138-p150
1704-1704.5m,总烃值1.3-1.6%,含 油砂岩占岩屑含量20%
6
2.1 1.0-2.1 40.5 20 2.1 1.0-2.1 38 18
2 24 110.9 41.54 26.7-40.5 4.28 0.7 42.7 12.7-9 4.3 2 27 94.1 38.31 34.2-37.3 4.2 0.9 46.8 11-10 3.2
四、国内外技术应用情况
1877-1877.5m,总烃值1.2-1.5%,含油砂岩 占岩屑含量20%
1950-1950.5m,总烃值2-2.5%, 含油砂岩占岩屑含量30%
2194-2194.5m,总烃值1.2-1.4%,含油砂岩占岩屑 含量5%
1607-1607.5m,总烃值1.2-1.4%,含油砂岩占岩屑含量 5%
水力喷砂分段压裂技术
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。
4
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
10
(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。
7
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。
11
(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
12
(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。
（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。
水平井水力喷砂分段压裂技术
水平井水力喷砂分段压裂技术作者：刘爱民来源：《中国科技博览》2013年第33期[摘要] 水力喷砂射孔分段压裂技术是将射孔、分层压裂融为一体的新型增产措施，无需下封隔器，一趟管柱即可完成多层段射孔压裂，提高了措施的有效性和安全性。
[关键词]水力喷砂分段压裂油田工艺设计中图分类号：TK7一、水平井水力喷砂分段压裂工艺的内涵1、水平井分段压裂技术主要包括水力喷砂分段压裂、滑套封隔器分段压裂和双封单卡机械分段压裂。
其中水力喷砂分段压裂技术是一项以水力喷砂射孔与加砂压裂联作的储层改造技术。
2、水平井水力喷砂分段压裂技术功能主要有一下几点：（1）水力喷砂分段压裂通过采用喷砂射孔和加砂压裂联作，不需要使用封隔器与桥塞等隔离工具。
（2）采用负压封隔，具有井下工具作业简单、外径小，砂卡几率低，施工安全性高，受完井方式的限制小等优点。
（3）水平井水力喷砂分段压裂应用范围广，水力喷砂分段压裂适应于套管、裸眼和筛管等不同完井方式的中深水平井。
二、水平井水力喷砂分段压裂发展1、水平井水力喷砂分段压裂工艺现状水平井水力喷射分段压裂改造技术是90年代末发展起来国外应用比较广泛的技术，此项技术可以在裸眼、筛管、甚至套管完井的水平井以及灰岩、砂岩等不同岩性储层上进行分段压裂，而且施工安全快捷，对地层伤害小，是一种比较理想的水平井分段压裂改造技术。
本技术的关键在于喷砂工具的结构、喷嘴的尺寸、材质及使用，它们直接影响能否在地层中射流成缝以及加砂，可以满足水平井分段压裂改造技术的要求。
20世纪80年代，国内外开始致力于水平井压裂增产改造技术的研究，目前水力喷射分段改造技术是国外应用比较广泛的技术，这项技术是90年代末发展起来的，经过二十年的发展，分段压裂技术取得了很大的进展，目前国内针对低孔低渗，自然产能低、平面储层的变化非常大，非均质性强的水平井采用多段压裂完井工艺技术，油气井增产效益取得了最大化进展。
由于研究起步较晚，总体上来说，目前，水平井分段压裂改造工艺技术还不能满足实际上的生产需。
水力喷砂射孔压裂
环境保护与可持续发展
减少环境污染
优化水力喷砂射孔压裂的 作业流程，降低废水和废 气的排放，减少对环境的 污染。
节能减排
研发低能耗、低排放的设 备和工艺，降低水力喷砂 射孔压裂过程中的能源消 耗和碳排放。
资源回收利用
对水力喷砂射孔压裂过程 中产生的废料进行回收利 用，实现资源的循环利用。
市场应用前景与商业模式
煤层气开发
总结词
水力喷砂射孔压裂技术在煤层气开发中具有重要作用，能够提高煤层气的产量和采收率。
详细描述
煤层气是一种清洁能源，开发利用煤层气对于减少环境污染和能源需求具有重要意义。 水力喷砂射孔压裂技术能够有效地对煤层进行射孔和压裂，提高煤层气的产量和采收率。 该技术对于低渗透煤层和致密煤层的开发尤其有效，能够显著提高煤层气的开采效率和
1 2
市场需求增长
随着油气勘探开发领域的不断发展，水力喷砂射 孔压裂技术的应用范围和市场前景将不断扩大。
商业模式创新
探索新的商业模式，如服务外包、技术转让等方 式，推动水力喷砂射孔压裂技术的商业化应用。
3
国际合作与交流
加强国际合作与交流，引进国外先进技术和管理 经验，提高我国水力喷砂射孔压裂技术的国际竞 争力。
水力喷砂射孔压裂的定义
定义
水力喷砂射孔压裂是指利用高压水流携带砂 粒或磨料对油井进行射孔，并在射孔的同时 对储层进行压裂的技术。通过这种方式，可 以在储层中形成更多的裂缝，增加油气的渗 透面积，从而提高油气的产量。
技术原理
水力喷砂射孔压裂技术的基本原理是利用高 压水流携带砂粒或磨料，通过喷嘴将水流和 砂粒或磨料高速喷射到油井的储层中。水流 和砂粒或磨料在撞击到储层岩石时产生冲击 力，这种冲击力能够使岩石破碎并形成孔洞 。同时，高压水流产生的压力能够使储层中 的裂缝扩大，进一步增加油气的渗透面积。
水力喷砂射孔压裂联作技术课件PPT
磨料射孔和炮弹射孔对比
射穿双层/三层套管
一、水力喷射分段压裂机理与参数
5 水力喷射射孔参数优化
➢ 最优喷嘴压降：28~35MPa ➢ 磨料粒度选择：20~40目石英砂 ➢ 最优磨料体积浓度：6~8% ➢ 最优喷砂射孔时间：10~15min
已登记国家计算机软件著作权 已完成石油天然气行业标准建议稿
二、水力喷射压裂工具设计研制
资4
高压水射流喷射压裂机理研究
国家自然科学基金项目
50774089
助
5 水力射孔与分段压裂一体化改造增产技术 国家油气重大专项专题 2009ZX05009-04A
6 大牛地气田连续分层压裂工艺技术研究 国家重大专项示范专题 2008ZX05045-003
一、水力喷射分段压裂机理与参数
1 水力喷射分段压裂机理
喷嘴 套管壁孔径15mm、喷射压力45MPa
孔眼最大直径100mm、孔深500mm 直井分层水平井分段压裂是发展趋势 国家863计划支持，RFPA软件数值模拟 二、水力喷射压裂工具设计研制
高压泵组
岩样
磨料加砂系统 磨料射流实验装置
一、水力喷射分段压裂机理与参数
5 水力喷射射孔参数优化
射孔深度（cm ）
滑套工具尺寸
名称
第七级 第六级 第五级 第四级 第三级 第二级 第一级 单向阀内孔
60型滑套
50
46
42
38
34
30
26
22
低密度
钢球
55 49-48 45-44 41-40 37-36 33-32 29-28
25
2.0～2.6
二、水力喷射压裂工具设计研制
5 ½″套管不动管柱10段加砂压裂工具已加工完毕
水力喷射分段压裂技术
04
技术实施步骤与注意事 项
现场勘察与准备
1 2
现场地质勘察
了解地层构造、岩性、储层物性等情况，为后续 压裂方案制定提供依据。
设备与材料准备
根据勘察结果，准备相应的压裂设备、材料，确 保满足施工需求。
3
施工场地布置
合理规划施工场地，确保作业安全、高效进行。
设备安装与调试
设备检查
对所有设备进行全面检查，确保设备性能良好、无故障。
应用案例二：天然气开采
总结词
水力喷射分段压裂技术在天然气开采中表现出良好的增产效果，尤其在低渗透气藏中具有显著优势。
详细描述
水力喷射分段压裂技术适用于天然气的开采，尤其在低渗透气藏中表现出良好的增产效果。通过高压 水射流对气藏进行分段压裂，可以增加气藏的渗透性和连通性，从而提高天然气的采收率和产量。此 外，该技术还可降低天然气的开采成本，提高经济效益。
的大规模开发提供有力支持。
应用效果对比分析
总结词
水力喷射分段压裂技术在不同领域的应用效果各异， 但均表现出良好的增产和经济效益。
详细描述
水力喷射分段压裂技术在石油、天然气和地热能开发等 领域均表现出良好的应用效果。在石油开采中，该技术 提高了采收率、降低了成本并减少环境污染；在天然气 开采中，它提高了产量和经济效益；在地热能开发中， 该技术则提高了地热资源的利用率和经济效益。总体而 言，水力喷射分段压裂技术在不同领域的应用效果均显 示出其独特的优势和潜力。
原理
利用水力喷射工具产生高速射流，在 井筒内形成高压，使地层产生裂缝， 然后通过砂浆等支撑剂的填充，保持 裂缝开启，提高油气的渗透性。
技术发展历程
起源
当前状况
水力喷射分段压裂技术起源于20世纪 90年代，最初用于水平井的压裂。
水力喷射压裂工艺技术介绍
技术简介
技术缺点
（1）施工完一段后，需上提施工管柱到第二层位置处。对于高压气井 需在井口安装防喷器；→→这一点国内已通过打滑套方式逐层压裂解 决，而国外仍然需上提管柱。 （2）环空需要泵注液体； （3）由于喷嘴节流作用，施工压力比同等条件下加砂压裂泵注压力高 20-25MPa左右，深井应用可能受限。
同理，压裂第二层 利用原管柱排液生产
汇报提纲
技术背景
技术简介
典型井实例
典型井实例
国外应用概况
2002年7月62口井统计，裸眼水平井应用多，成功率较高。 平均增产30～60%，成本与单级压裂相当或稍高。
套管 井 衬管 井 17 6 垂直井 水平井 11 49 压裂 挤酸 52 10 酸 支撑砂 31 30 经济成 功 技术成 功 34 21
压裂完成后的工具
典型井实例 国内应用概况
（3）四川某气田水平井，油管拖动压裂 水平井：GA002-H9 垂深1700m，水平段500m； 用2 7/8”油管拖动喷射压裂2段，加砂50 m3
日产气由8,000m3/d增加至70,000m3/d。
典型井实例 国内应用概况
（4）四川某气田水平井，不动管柱（滑套实现选层）
技术简介
技术关键
关键是喷嘴选择，在高压下需耐大量陶粒的冲刷。要求喷嘴材料必
须具有高硬度、高耐磨性，二者缺一不可。
喷枪全貌（入井前）
技术简介
适用范围
（1）对完井方式没有特别要求，裸眼井、衬管完井、套管完井 均较适合； （2）对井型没有特别要求，水平井、直井均适合，直井多层分 压也可进行。 （3）井身条件差，封隔器无法有效密封的井； （4）喷嘴节流作用明显，不适用于高压井压裂
115.0
188.0
浅谈水力喷射分段压裂技术在苏里格气田压裂中的应用
浅谈水力喷射分段压裂技术在苏里格气田压裂中的应用摘要：水力喷砂射孔分段压裂技术集水力喷砂射孔和射流加砂压裂于一体，是一项重大革新型的增产工艺。
该工艺采用水力喷射专用工具，首先依靠高速射流作用实现套管射孔，并在射流状态下直接进行压裂作业，既可用于水平井多段压裂改造，也可用于直井单段或多段压裂改造。
通过在长庆油田苏里格气田多口水平井中应用此项技术，结果证明了该技术是水平井压裂工艺中比较安全、高效的一种工艺。
与传统技术相比，该技术具有井下工具简单、工序少等特点，一趟钻具可以压裂多层，明显缩短了施工周期，降低了施工成本。
关键词：水平井水力喷射多段压裂前言随着长庆油田苏里格气藏开发的不断深入，水平井数不断增加，对低产水平井改造的需求越来越迫切。
特别是套管不固井完井的水平井，无法进行常规压裂改造，为此，引进了水力喷射压裂技术来解决这一难题。
本文在系统研究水力喷射压裂技术原理的基础上，介绍了不动管柱水力喷射压裂技术对苏36-13-11H2井进行分段压裂改造的工艺过程，为套管不固井完井水平井的开发改造提供了新的思路。
一、水力喷射分段压裂技术1.水力喷射射孔技术水力喷射射孔技术是一种利用水压机构在套管上以冲孔的方式开窗，利用高压水射流在地层中钻孔，从而实现井筒与地层的有效联通，达到油气生产井增产的新技术。
目前国内外采用较多的水力喷射原理都是基于伯努利方程式，从水力喷射工具喷出的水射流冲击物体后改变了方向和速度，损失的动量以作用力的形式传递到被冲击物体的表面。
根据动量定理，理论上连续射流作用在物体表面的力为：Fi=CρQv式中：C—无因次系数，与射流方向变量有关；ρ—水的密度，kg/m?；Q—射流流量，m?/S；v—射流平均速度，m/s。
射流流量Q受喷嘴大小和前后压降的影响，要提高射流对岩石的冲击压力就要提高喷嘴压力降。
在喷嘴参数不变的情况下，提高喷嘴压力降的途径是提高泵压、增大排量等。
2.水力喷射压裂技术水力喷射压裂是一种新的增产作业措施，可借助连续油管将高压流体送到改造层段后，通过喷嘴，完成水力射孔，射孔后，射流连续作用在喷射通道中形成增压，超过破裂压力后将地层压破。
水力喷射分段压裂技术研究
水力喷射分段压裂技术研究技术背景：水平井低产主要归因于储层低渗、非均质性，近井污染或表皮损害以及无效的改造技术。
传统水力压裂应用于水平井改造增产效果并不理想，经常最多产生两个主要裂缝区，而且位置也不确定。
许多高产段仍然没被改造而维持着表皮损害。
水力喷射压裂技术就是最近引入的可代替传统压裂工艺的有效方法。
水力喷射压裂工艺技术是近年石油工程领域的新技术，它将水力喷射射孔和水力压裂工艺合为一体，且自身具有独特的定位性，能够快速准确的进行多层压裂而不用机械密封装置。
该技术在国外水平井已应用于几百口井，在一些低压、低产、低渗、多薄互层的油气层压裂改造中取得了较好的效果。
水力喷射压裂技术原理：水力喷射压裂技术结合了水力射孔和水力压裂的新型增产工艺。
该工艺由三个过程共同完成，水力喷砂射孔、水力压裂（通过普通油管或钻杆或连续油管）以及环空挤压（通过另外一个泵）。
通过安装在施工管柱上的水力喷射工具，利用水击作用在地层形成一个（或多个）喷射孔道，从而在近井地带产生微裂缝，裂缝产生后环空增加一定压力使产生的微裂缝得以延伸，实现水力喷射压裂（见图1）。
该技术基于伯努力方程：方程表明流体束中的能量维持常量，虽然实际上摩擦缓慢消耗能量使其转化为热能（但这个简化方程不包含温度因素）。
由方程可知流体束的速度变化引起压力反向变化。
喷嘴出口处速度最高压力就最低，随着流体不断深入孔道速度逐渐减小，压力不断升高，到孔道端处速度达到最低压力最高。
常规造缝方法需要对整个井筒加压，大多数情况下观察到的破裂压力比裂缝扩展压力要大得多，而且井内的每个裂缝都必须克服该压力。
水力喷射压裂通过喷射流体在孔道内动能到压能的转换利用喷射滞止压力破岩从而在喷射点处产生微裂缝。
由于能量集中在孔道端处，井筒不受破裂压力的影响，从而消除了压力曲线中地层破裂时的压力峰值（见图2），并且近井筒扭曲问题很少出现。
水力喷射裂缝一旦形成，由于喷嘴出口周围流体速度最高，其压力就最低，故流体会自动泵入裂缝而不会流到其它地方。
水平井水力喷砂分段压裂技术
１、 水 平 井 水 力 喷 砂 分 段压 裂 工 艺 现 状
水平井、 水 力压 裂 两 项 技 术 对 提 高 低 渗油 层 、 薄 油 层 产 量 有 着很 大 的 意义。 目前 中国 石 油开 展 科 技攻 关 已有 ５ 年的时间。 经过５ 年 的 努力 ， 中 国石 油 水 平 井 分 段压 裂 技术 及 装 备 有 了 很 大 的 进步 ， 并突 破 了 技 术 瓶 颈 ， 与压 裂 后直 井 相 比 ， 平 均单 井 产量 提 高 有 了 明显 体 改 。 同时 ， 这 一 技术 也 使 大量 不 可 动 用 储 量 向 可 采储 量 转 变 。 ４、 水 平 井 水 力 赜 砂 分 段 压 裂工 艺 开 展 建 议 （ １ ） 水 力 喷 射 分 段压 裂技 术 的攻 关 ， 包 括 对 水 力 喷砂 工 具 （ 喷嘴 、 喷 射 器 等 与 配 套 工具 等 ） 、 水 力 喷砂 压 裂 优 化 设 计方 法 与压 裂 施 工 工 艺技 术 的 研究 ； （ ２ ） 对新型化学暂堵胶塞分段压裂技术研究 ； （ ３ ） 形 成 水 平 井分 段 压 裂 工 艺 技 术 及 配套 工具 系 列 ， 也 要 对 双 封 隔器
以 及 多 级 封 隔器 分 段 压 裂 工 艺 技 术 进行 研 究 等 。
水 平 井 水 力 喷射 分 段 压 裂 改 造 技术 是 ９ Ｏ 年 代 末 发展 起 来 国外 应 用 比 较 广 泛 的技 术 ， 此 项 技术 可 以在裸 眼 、 筛管、 甚 至套 管 完 井 的水 平 井 以 及 灰 岩、 砂岩 等 不 同 岩 性 储层 上 进 行 分段 压 裂 ， 而 且施 工 安 全快 捷 ， 对 地 层 伤 害
小， 是一 种 比较 理 想 的 水 平 井分 段 压 裂 改 造技 术 。本 技 术 的 关键 在 于 喷 砂
水平井、 水 力压 裂 两 项 技 术 对 提 高 低 渗油 层 、 薄 油 层 产 量 有 着很 大 的 意义。 目前 中国 石 油开 展 科 技攻 关 已有 ５ 年的时间。 经过５ 年 的 努力 ， 中 国石 油 水 平 井 分 段压 裂 技术 及 装 备 有 了 很 大 的 进步 ， 并突 破 了 技 术 瓶 颈 ， 与压 裂 后直 井 相 比 ， 平 均单 井 产量 提 高 有 了 明显 体 改 。 同时 ， 这 一 技术 也 使 大量 不 可 动 用 储 量 向 可 采储 量 转 变 。 ４、 水 平 井 水 力 赜 砂 分 段 压 裂工 艺 开 展 建 议 （ １ ） 水 力 喷 射 分 段压 裂技 术 的攻 关 ， 包 括 对 水 力 喷砂 工 具 （ 喷嘴 、 喷 射 器 等 与 配 套 工具 等 ） 、 水 力 喷砂 压 裂 优 化 设 计方 法 与压 裂 施 工 工 艺技 术 的 研究 ； （ ２ ） 对新型化学暂堵胶塞分段压裂技术研究 ； （ ３ ） 形 成 水 平 井分 段 压 裂 工 艺 技 术 及 配套 工具 系 列 ， 也 要 对 双 封 隔器
以 及 多 级 封 隔器 分 段 压 裂 工 艺 技 术 进行 研 究 等 。
水 平 井 水 力 喷射 分 段 压 裂 改 造 技术 是 ９ Ｏ 年 代 末 发展 起 来 国外 应 用 比 较 广 泛 的技 术 ， 此 项 技术 可 以在裸 眼 、 筛管、 甚 至套 管 完 井 的水 平 井 以 及 灰 岩、 砂岩 等 不 同 岩 性 储层 上 进 行 分段 压 裂 ， 而 且施 工 安 全快 捷 ， 对 地 层 伤 害
小， 是一 种 比较 理 想 的 水 平 井分 段 压 裂 改 造技 术 。本 技 术 的 关键 在 于 喷 砂
水力喷砂压裂技术研究与应用
2、水力喷砂射孔主要特点： 1、可以增加射孔的穿透深度； 2、不会造成像常规射孔那样的地层压实伤害； 3、开孔的孔径加大； 4、可以根据分层和地应力的要求，有选择定向射孔； 5、喷射时无震动，不会损坏套管和水泥环。
第二部分：关键技术及优点
2、 水力喷砂射孔参数设计优化
⑴喷嘴选择：
要具有良好的耐磨性和较高的流量系数。 ⑵压力、流速 根据水力学的动量定律， 当喷嘴的截面一定时，射流速度与压力成 正比。试验证明，当通过喷嘴的流速保持在120米/秒、工作压力12MPa以 上时，可以取得较好的切割效能。 ⑶喷射时间 在一定的工作压力下，当射流达到 一定深度后，继续延长喷射时间是无意 义的。喷射时间一般在15-20分钟。
第二部分：关键技术及优点
⑷含砂浓度: 含砂量越高，切割效能越好。但是，过多的含砂量会在途中互相碰撞， 降低速度，影响喷射效果。确定砂浓度120 kg/m3 （砂比7%）。
⑸砂粒直径 砂粒直径越大，质量越大，冲 击力就越大。一般讲，砂粒直径取 喷嘴直径的1/6为最佳，确定选用 40-70目和20-40目的石英砂或陶粒 均适用。
2.5 1 31 40
合计砂量（m3）
58
36
36
38
第二部分：关键技术及优点
（五）水力喷射压裂优点：
水力喷射压裂技术是一项能有效控制裂缝起裂的增产措施。只在指定 的位置处进行压裂造缝。
序号 1 特性 产生裂缝 常规压裂 压力 无法精确 预测 无法预测 机械 一段 水力喷射压裂
由射流产生裂缝 环空压力+射流增 压使裂缝延伸
水力喷砂压裂 = 水力喷砂射孔+水力喷射压裂
㈠ 水力喷砂射孔技术
1、主要机理：用地面压裂车将混有一定浓度磨料(一般为石英砂、陶粒等)
第二部分：关键技术及优点
2、 水力喷砂射孔参数设计优化
⑴喷嘴选择：
要具有良好的耐磨性和较高的流量系数。 ⑵压力、流速 根据水力学的动量定律， 当喷嘴的截面一定时，射流速度与压力成 正比。试验证明，当通过喷嘴的流速保持在120米/秒、工作压力12MPa以 上时，可以取得较好的切割效能。 ⑶喷射时间 在一定的工作压力下，当射流达到 一定深度后，继续延长喷射时间是无意 义的。喷射时间一般在15-20分钟。
第二部分：关键技术及优点
⑷含砂浓度: 含砂量越高，切割效能越好。但是，过多的含砂量会在途中互相碰撞， 降低速度，影响喷射效果。确定砂浓度120 kg/m3 （砂比7%）。
⑸砂粒直径 砂粒直径越大，质量越大，冲 击力就越大。一般讲，砂粒直径取 喷嘴直径的1/6为最佳，确定选用 40-70目和20-40目的石英砂或陶粒 均适用。
2.5 1 31 40
合计砂量（m3）
58
36
36
38
第二部分：关键技术及优点
（五）水力喷射压裂优点：
水力喷射压裂技术是一项能有效控制裂缝起裂的增产措施。只在指定 的位置处进行压裂造缝。
序号 1 特性 产生裂缝 常规压裂 压力 无法精确 预测 无法预测 机械 一段 水力喷射压裂
由射流产生裂缝 环空压力+射流增 压使裂缝延伸
水力喷砂压裂 = 水力喷砂射孔+水力喷射压裂
㈠ 水力喷砂射孔技术
1、主要机理：用地面压裂车将混有一定浓度磨料(一般为石英砂、陶粒等)
水力喷射定向射孔与压裂联作技术在水平井压裂中的应用
１２ １ 水 力喷射 射 孔 压裂 原理 ．．
方面都起到了积极 的作 用…。高压水射流 油井解
堵 技术 、 力 喷砂 射孔 技术 、 穿 透射 孔 技术 、 水 深 高压 水 射流 钻径 向水 平 井 技 术 以及 高压 水 喷 砂压 裂 技
术 都是 应 用 在 油井 增 产 方 面 的新 方 法 和 新 技 术 。
维普资讯
第 １ ４卷第 ３期 ２０ 年 ６月 ０７
文 章 编 号 ：１０ ０６—６３ （０ ＂０ —０ ８ ５ ５２ ０ ）３ ０５—０ Ｉ ３
特 种 油 气 藏
Ｓ ｅ ｉｌＯ ｌ ｎ ｓ Ｒｅ ｅｖ ｉ ｐ ｃａ ｉ ａ ｄ Ｇａ ｓ ｒ ｏｒ ｓ
中 图 分 类 号 ：Ｅ ５ Ｔ来 ， 压 水 射 流 技 术 的应 用 和发 展 越 高 来越深 入 ， 涉及 到 的领 域 也 越 来 越 广 泛 ， 在 切 割 它 破岩 、 洗 除 锈 、 能 降 耗 、 全 生 产 、 高 工 效 等 清 节 安 提
１ 水力喷射定向射孔与压裂联作技术 ． ２
该 技 术将 水 力 喷射 定 向射 孔 与 水力 压 裂 结 合
起来 ， 一次施工就 可完成 高压射流 射孔和压 裂任 务 。施工前 ， 用常规油管或连续油管将专门的喷射 工具 下人 井筒 水 平段 ， 位 于井 筒最 末 段一 个压 裂 定
位 置 。在 这个 位 置完 成 射孔 压裂 后 ， 可将 喷 射工 具 移 至 下一 个需 要 压 裂 的 区段 进 行施 工 。可 以根 据 需 要 精确 地 布置 不 同尺 寸 的多条 裂 缝 ， 由于 喷射 但 器 喷 嘴 的磨 损 ， 趟 管 柱压 裂 次 数 是 有 限 的 ， 庆 一 长 油 田一趟 管柱 最 多压 裂 ３段 。
方面都起到了积极 的作 用…。高压水射流 油井解
堵 技术 、 力 喷砂 射孔 技术 、 穿 透射 孔 技术 、 水 深 高压 水 射流 钻径 向水 平 井 技 术 以及 高压 水 喷 砂压 裂 技
术 都是 应 用 在 油井 增 产 方 面 的新 方 法 和 新 技 术 。
维普资讯
第 １ ４卷第 ３期 ２０ 年 ６月 ０７
文 章 编 号 ：１０ ０６—６３ （０ ＂０ —０ ８ ５ ５２ ０ ）３ ０５—０ Ｉ ３
特 种 油 气 藏
Ｓ ｅ ｉｌＯ ｌ ｎ ｓ Ｒｅ ｅｖ ｉ ｐ ｃａ ｉ ａ ｄ Ｇａ ｓ ｒ ｏｒ ｓ
中 图 分 类 号 ：Ｅ ５ Ｔ来 ， 压 水 射 流 技 术 的应 用 和发 展 越 高 来越深 入 ， 涉及 到 的领 域 也 越 来 越 广 泛 ， 在 切 割 它 破岩 、 洗 除 锈 、 能 降 耗 、 全 生 产 、 高 工 效 等 清 节 安 提
１ 水力喷射定向射孔与压裂联作技术 ． ２
该 技 术将 水 力 喷射 定 向射 孔 与 水力 压 裂 结 合
起来 ， 一次施工就 可完成 高压射流 射孔和压 裂任 务 。施工前 ， 用常规油管或连续油管将专门的喷射 工具 下人 井筒 水 平段 ， 位 于井 筒最 末 段一 个压 裂 定
位 置 。在 这个 位 置完 成 射孔 压裂 后 ， 可将 喷 射工 具 移 至 下一 个需 要 压 裂 的 区段 进 行施 工 。可 以根 据 需 要 精确 地 布置 不 同尺 寸 的多条 裂 缝 ， 由于 喷射 但 器 喷 嘴 的磨 损 ， 趟 管 柱压 裂 次 数 是 有 限 的 ， 庆 一 长 油 田一趟 管柱 最 多压 裂 ３段 。
国内压裂技术介绍
特别适合于低渗透油气藏直井分层、 水平井分段作业。
一、水力喷射分段压裂技术
2.水力喷射分段压裂工具
第一级滑套内径50mm 第二级滑套内径45mm 第三级滑套内径40mm
第四级喷枪－无滑套 使用后滑套－基本无磨损
滑套方案设计——5 ½ ″套管五级喷枪
一、水力喷射分段压裂技术
2.水力喷射分段压裂工具（工具串组成）
压裂时间13天15级,所有桥塞用一个钻头一趟钻完,用时40小时
2010年股份公司水平井分段改造应用情况
技术来源 油田 大庆 长庆及苏里格 自主研发 西南 吉林 水平井分段压裂技术 双封单压，水力喷砂 施工井数 42 72 7 38 分段5段以上井数 28 50 4 1 单井最多分压段数 15 10 8 5
州扶51-平52井压裂施工曲线
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
该井目前产液9.5t/d，产油8.1t/d，是周围压裂直井产液、产 油量的6.3倍和7.4倍，是同区块压裂水平井的1.4倍和1.6倍
汇报提纲
• 企业介绍与系统能力 • 一、水力喷射分段压裂技术 • 二、双封单卡分段压裂技术 • 三、滑套式封隔器分段压裂技术 • 四、国外水平井分段压裂技术 • 五、华鼎施工能力保障
三、滑套式封隔器分段压裂技术
1. 压裂方式的选择
三、滑套式封隔器分段压裂技术
（1）层间隔离方式的选择
常用封隔器 ，长度1.61.7m,耐压 70MPa,适用 于裸眼、套 管井
膨胀率大， 长度2m以上, 耐压52MPa, 适用于井眼 扩张大的非 标裸眼井、 套管井
适用于层间 段长井况， 长度50500m,适用于 裸眼、套管 、筛管井
一、水力喷射分段压裂技术
2.水力喷射分段压裂工具
第一级滑套内径50mm 第二级滑套内径45mm 第三级滑套内径40mm
第四级喷枪－无滑套 使用后滑套－基本无磨损
滑套方案设计——5 ½ ″套管五级喷枪
一、水力喷射分段压裂技术
2.水力喷射分段压裂工具（工具串组成）
压裂时间13天15级,所有桥塞用一个钻头一趟钻完,用时40小时
2010年股份公司水平井分段改造应用情况
技术来源 油田 大庆 长庆及苏里格 自主研发 西南 吉林 水平井分段压裂技术 双封单压，水力喷砂 施工井数 42 72 7 38 分段5段以上井数 28 50 4 1 单井最多分压段数 15 10 8 5
州扶51-平52井压裂施工曲线
1
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该井目前产液9.5t/d，产油8.1t/d，是周围压裂直井产液、产 油量的6.3倍和7.4倍，是同区块压裂水平井的1.4倍和1.6倍
汇报提纲
• 企业介绍与系统能力 • 一、水力喷射分段压裂技术 • 二、双封单卡分段压裂技术 • 三、滑套式封隔器分段压裂技术 • 四、国外水平井分段压裂技术 • 五、华鼎施工能力保障
三、滑套式封隔器分段压裂技术
1. 压裂方式的选择
三、滑套式封隔器分段压裂技术
（1）层间隔离方式的选择
常用封隔器 ，长度1.61.7m,耐压 70MPa,适用 于裸眼、套 管井
膨胀率大， 长度2m以上, 耐压52MPa, 适用于井眼 扩张大的非 标裸眼井、 套管井
适用于层间 段长井况， 长度50500m,适用于 裸眼、套管 、筛管井
水力喷射分层压裂技术研究与应用
压裂增 产 改造 的效 果也并 不 理想 ， 常最 多产 生 ２ 主 经 个 要裂 缝 ， 且 位置 不 明确 ， 多产层 段 得不 到改 造 ， 工 并 很 施 效果 不好 。为此 ， 自水 力 喷 射 压 裂 技术 于 １９ 发 明 ９ ８年 并投 人现 场应 用 ，０ ２年 开始 规模 、 围逐 步 扩 大应 用 ２０ 范 以来 ， 渐引起 高 度关 注 、 术 跟 踪 并 全过 程参 与 水 力 逐 技 喷射 压裂 技术 在 吐哈油 田的 引进 与 现场 试 验 。２ ０ ０ ８年
／ ￣Ｐ／ ＝Ｃ ２ ｐ （） ２
（． ２ ｍ、．７ ７７ｒ ９ １ｍｍ） ａ 的套管 ， 般要 保 证 液体 出喷 嘴 流 一 速要 在 ２ ０ ｓ 右 ， 喷 嘴 节 流 压 差 一 般 要 在 ２ ～ ０ ｍ／ 左 而 Ｏ
３ＭＰ 比较合理 ， ５ ａ 喷嘴压降越大 ， 射流速度越大 。喷 嘴 流速 越高 ， 或节 流压差越 大 ， 射孔 和破岩 的效果 越好 ， 喷
水 力 喷射 射孔 是将 流体通 过 喷射工 具 ， 高压 能量 转
换成动能 ， 产生高速射流冲击 （ 或切Ｅ ） １套管或岩石形成 定 直径 和深 度 的射 Ｔ ＴＩ［ Ｌ Ｌ￣ 。其基 本 过 程［ ］ 用 油 ３是
一
管将 磨料 射流 射孔装 置 下人井 下 预定层 位 ， 在地 面将 一 定 的磨料 混入 水 中 ， 用高 压泵 将含 有磨 料 的 固液 两相 流 体 通 过油 管泵 送到 井下 喷嘴 喷 出 ， 形成 高压 高速 磨料 射 流 ， 用 高速 流体携 带 的磨料 颗粒 的高 频 冲蚀 和消磨 作 利 用来 切害套 管 （ 性材 料 ） 岩石 （ 性 材 料 ） ０ 柔 和 脆 。它 的 优
液排量 下 ， 井底 的环 空压 力变化 情况 。只要 预测 的环 空 井 底压 力达 到或超 过 了已压裂层 段裂 缝开 启压力 ， 时 此 对 应 的排量就 是环 空 补液 的排 量 上 限 。在环 空 需 要 的
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３ＭＰ 比较合理 ， ５ ａ 喷嘴压降越大 ， 射流速度越大 。喷 嘴 流速 越高 ， 或节 流压差越 大 ， 射孔 和破岩 的效果 越好 ， 喷
水 力 喷射 射孔 是将 流体通 过 喷射工 具 ， 高压 能量 转
换成动能 ， 产生高速射流冲击 （ 或切Ｅ ） １套管或岩石形成 定 直径 和深 度 的射 Ｔ ＴＩ［ Ｌ Ｌ￣ 。其基 本 过 程［ ］ 用 油 ３是
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管将 磨料 射流 射孔装 置 下人井 下 预定层 位 ， 在地 面将 一 定 的磨料 混入 水 中 ， 用高 压泵 将含 有磨 料 的 固液 两相 流 体 通 过油 管泵 送到 井下 喷嘴 喷 出 ， 形成 高压 高速 磨料 射 流 ， 用 高速 流体携 带 的磨料 颗粒 的高 频 冲蚀 和消磨 作 利 用来 切害套 管 （ 性材 料 ） 岩石 （ 性 材 料 ） ０ 柔 和 脆 。它 的 优
液排量 下 ， 井底 的环 空压 力变化 情况 。只要 预测 的环 空 井 底压 力达 到或超 过 了已压裂层 段裂 缝开 启压力 ， 时 此 对 应 的排量就 是环 空 补液 的排 量 上 限 。在环 空 需 要 的
124766-水力喷砂射孔压裂工艺简介pdf
数。 （一）水力喷射射孔技术 主要机理：流体携带磨
料通过喷射工具，在高速流 动时对套管或地层形成冲蚀 而形成射孔。
特点： 1、穿透深。 2、对地层无压实作用。 3、可进行选择性定向射孔。 （二）射流射孔参数设计 1、喷嘴选择：要具有良好的耐磨性和较高的流量系数。 水力学中，任意一点处的速度可由下式求得： VL=CV0D/L 式中：VL——微粒喷嘴出口距离为 L 处的射流轴心速度； C——为试验常数≈6； V0——为射流初速度； D——为喷嘴直径； L——为喷嘴出口至喷射物距离。 上式表明，当 L=6D 时，其射流速度仍然保持起初速度的 V0 不变，自该点之后，射 流则按上述规律逐渐减小。
裂缝形成类型
1、井深在 800m 之内，形成半径约为
10-12m 的水平面裂缝，然后再形成
长约 70m 的垂直缝
2、井深在 800-1200m 之内，形成
水平缝和垂直缝，形成了纺锤形孔洞，
R=10~12m
孔洞直径达 120mm，在其末端形成约 50m 的垂直缝。
70~80m
3、井深在 1200m 之外，只能形成垂直缝，不可能形成水平缝；形成的垂直缝约
二、水力喷砂射孔定向压裂原理............................................................... 4 创新点一................................................................................................ 7 创新点二................................................................................................ 9 创新点三.............................................................................................. 10 4．1 水力喷射压裂的应用 ................................................................ 13 4．2 压裂后的日产动态 ..................................................................... 17
料通过喷射工具，在高速流 动时对套管或地层形成冲蚀 而形成射孔。
特点： 1、穿透深。 2、对地层无压实作用。 3、可进行选择性定向射孔。 （二）射流射孔参数设计 1、喷嘴选择：要具有良好的耐磨性和较高的流量系数。 水力学中，任意一点处的速度可由下式求得： VL=CV0D/L 式中：VL——微粒喷嘴出口距离为 L 处的射流轴心速度； C——为试验常数≈6； V0——为射流初速度； D——为喷嘴直径； L——为喷嘴出口至喷射物距离。 上式表明，当 L=6D 时，其射流速度仍然保持起初速度的 V0 不变，自该点之后，射 流则按上述规律逐渐减小。
裂缝形成类型
1、井深在 800m 之内，形成半径约为
10-12m 的水平面裂缝，然后再形成
长约 70m 的垂直缝
2、井深在 800-1200m 之内，形成
水平缝和垂直缝，形成了纺锤形孔洞，
R=10~12m
孔洞直径达 120mm，在其末端形成约 50m 的垂直缝。
70~80m
3、井深在 1200m 之外，只能形成垂直缝，不可能形成水平缝；形成的垂直缝约
二、水力喷砂射孔定向压裂原理............................................................... 4 创新点一................................................................................................ 7 创新点二................................................................................................ 9 创新点三.............................................................................................. 10 4．1 水力喷射压裂的应用 ................................................................ 13 4．2 压裂后的日产动态 ..................................................................... 17
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一、水力喷射分段压裂机理与参数
1 水力喷射分段压裂机理
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
喷射排量和射流冲击力计算 调整排量，精确控制Pv和Pa
三、现场施工工艺设计与应用
水平井拖动管柱现场试验—GA002-H9井
GA002-H9垂深1700m，水平段500m，用2 7/8”油管拖 动喷射压裂2段，填砂50 m3，工具寿命达６h，日产气由 8,000m3/d 增加至70,000m3/d。 自主工具和工艺试验取得成功，压裂增产效果显著。
三、现场施工工艺设计与应用
直井分层压裂现场试验—BQ110井
BQ110井深2250m，2007年7月27日首次 应用 2″连续管水力喷砂逐层压裂、一天 成功连续压裂3层。 试验层位 1105m 延续到 749m ， 3 层共加 入陶粒 30.32 m3 ，单层喷压时间 1 ～ 2h ， 工具寿命达6h，作业跨度达到365m。 施工前产气量0，施工后产气量 8,000m3/d，稳产1年以上。
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
A B
气体/液体欠平衡钻井、φ139.7mm衬管完井
4mm喷嘴在入口压力为30MPa时，不同 围压下，相差4.3％～20％
一、水力喷射分段压裂机理与参数
4 水力射孔孔眼中裂缝起裂和扩展
（1）射孔参数（孔径、孔深、方向）对起裂影响--模拟计算 国家863计划支持，RFPA软件数值模拟 改变射孔参数（孔眼直径、孔眼长 度）、地应力（孔眼轴线和最大水平 主应力夹角、垂直/水平应力比值） 等条件 起裂压力变化规律以及裂缝扩展情况
二、水力喷射压裂工具设计研制 水力喷射分段压裂工具——连续油管环空压裂(CTAF)
连续油管 + 安全接头 + 喷枪 +小直
径胀封式封隔器 + 扶正器 + 导向
头 封隔器外径96mm， 114mm 水力喷砂射孔，环空携砂液 + 喷 35 MPa
下反复胀封 10 次，外径扩大到
枪喷射基液
停泵、拖动
滑套工具尺寸
名称 第八 第九级 级滑 滑套内 套内 孔 孔 第七级 第六级 第五级 第四级 滑套内 滑套内 滑套内 滑套内 孔 孔 孔 孔 第三级 滑套内 孔 第二级 滑套内 孔 第一级 滑套内 孔 单向 阀内 孔
60型滑套 钢球
50 55
47 49
44 37
32 34
15～30min
Ã Ñ ª ¹ 30MPa Ã Ñ ª ¹ 39.5MPa
岩 性 影 响
È (cm) î ¶ É
5
10 15 §¹ Î Ñ (MPa)
20
25
一、水力喷射分段压裂机理与参数
5 水力喷射射孔参数优化
磨料射孔和炮弹射孔对比
射穿双层/三层套管
一、水力喷射分段压裂机理与参数
5 水力喷射射孔参数优化
连 续 资 助
1
2
3 4 5 6
高压水射流辅助定向压裂技术
连续管技术与装备-射流增产技术研究 高压水射流喷射压裂机理研究 水力射孔与分段压裂一体化改造增产技术 大牛地气田连续分层压裂工艺技术研究
国家863计划滚动课题
国家863计划课题 国家自然科学基金项目 国家油气重大专项专题 国家重大专项示范专题
一、水力喷射分段压裂机理与参数
4 水力射孔孔眼中裂缝起裂和扩展
（3）射孔参数（孔径、孔深、方向）对起裂影响—地面实验
定向水力射孔容易实现射孔方向与σH方向一致，降低破裂压力和裂 缝延伸压力，控制裂缝在近井地带转向。
一、水力喷射分段压裂机理与参数
5 水力喷射射孔参数优化
在水射流中混入一定数量磨料微粒， 可大幅度提高射流切割效率 射孔深度0.7～1.0m，压实带二次污 染小，为压裂创造良好井下环境 国内60～70年代开始水力喷砂射孔， 机理、参数、喷枪结构材质、工艺优化 等方面研究较少
29 31
26 28
22 25
改进
喷枪结构及滑套材质改进提高——硬质合金
销钉剪切力提高
二、水力喷射压裂工具设计研制
喷射器本体
拖动式喷射器
滑套式喷射器
适用于4″～95/8″套管， ～6000m井深 材料和处理：喷嘴工作寿命6h以上 地面泵压力：40～90MPa，排量：1.0～4.5m3/min 施工层段数：1～10层， 单层最大加砂量：50m3
4 水力射孔孔眼中裂缝起裂和扩展
（2）射孔参数（孔径、孔深、方向）对起裂影响—室内实验
实验装置示意图
一、水力喷射分段压裂机理与参数
4 水力射孔孔眼中裂缝起裂和扩展
（2）射孔参数（孔径、孔深、方向）对起裂影响—室内实验
室内实验结果与数值模拟规律基本一致
起裂压力随孔径和孔深增加而降低
α角由900降到00 ，起裂压力由30.2MPa降到25.8MPa, 降低14.5%
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， （1）机械分段压裂 无需封隔器、一趟管柱多段压裂,提 （2）限流法分段压裂 高效率和安全性，减少施工风险、降 （3）砂塞或液胶塞 低伤害和成本 （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）
2. 模拟孔眼长度在600mm内有级调节，每级长度40mm，套管孔径10～20mm 3. 测量孔眼壁面压力和轴心压力随喷嘴压力、排量、喷距、直径、围压等分布 4. 模拟“环空加液、射孔裂缝渗流”物理过程。
一、水力喷射分段压裂机理与参数
3 孔眼内速度及压力分布-室内实验
数模与物模对比
4mm喷嘴在入口压力为25MPa时，不同 围压下，相差4.7％～20％。
一、水力喷射分段压裂机理与参数
4 水力射孔孔眼中裂缝起裂和扩展
（1）射孔参数（孔径、孔深、方向）对起裂影响--模拟计算
孔径越大，起裂压力降低； 射孔长度增大，裂缝延伸压力降低。 射孔方向与σH夹角的增大，起裂压力增加； 平行于σH方向射孔，破裂压力最低，有助于辅助压裂。
一、水力喷射分段压裂机理与参数
5 10 ªä Ê ¼£ ¨min£ ©
15
磨 料 粒 度 影 响
28 27 26
È î ¶ É
µ ² Ê â Ï ß
÷Æ Ç Ê Ï ß
27 26
25 24 23 22
23 £ ¶ Á È
0.4-0.6mm
一、水力喷射分段压裂机理与参数
5 水力喷射射孔参数优化
磨 料 浓 度 影 响
28 27 26
一、水力喷射分段压裂机理与参数
5 水力喷射射孔参数优化
根据水动力学动量-冲量原理，固体颗粒受水载体加速，
高速冲击套管和岩石，产生切割作用。
一、水力喷射分段压裂机理与参数
5 水力喷射射孔参数优化
流体参数 射流压力 喷嘴直径 喷嘴型式 射流功率 流速 流量 流体性质 射流反冲力 磨料参数 磨料类型 磨料流量 磨料粒度 混合管直径 工况参数 进给速度 靶距（喷距） 流道数 入喷射角 切割体积 切深或切宽 比能 靶件参数 靶件强度 靶件硬度 靶件孔隙度 靶件渗透率 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 压力 排量 磨料类型 磨料浓度 磨料粒度 岩性 围压 时间
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 高压水射流辅助水平井定向压裂研究
项目来源 国家863计划课题
批准号 2002AA615090 2005AA615020 2006AA06A106-05 50774089 2009ZX05009-04A 2008ZX05045-003
排 量 影 响
40 38 36 34 32 30 28 26 24 22 20 100
孔深（cm）
5分钟 10分钟 5分钟 10分钟
150 200 排 量（l/min） 250 300
磨 料 类 型 影 响
34 32 30 28 26 24 22 20 0
© ¨cm£ É £ ¬î ¿
Ê¢ ¯ ÓÉ © ¯Á Ê ñ¯ Ê
最优喷嘴压降：28~35MPa 磨料粒度选择：20~40目石英砂
最优磨料体积浓度：6~8%
最优喷砂射孔时间：10~15min
已登记国家计算机软件著作权 已完成石油天然气行业标准建议稿
二、水力喷射压裂工具设计研制
1 喷射压裂工具整体方案设计 2 滑套设计研制 （1）滑套结构设计、材料优选 （2）各级滑套与喷枪体滑动密封 3 喷枪喷嘴及防溅体设计研制 （1）喷枪本体结构设计研制 （2）喷嘴结构设计、材料与布置 （3）防溅体参数设计与加工 4 单向阀、扶正器、多孔管等附件 5 二～四级滑套销钉连接方案设计
影 响 因 素
实 验 参 数
一、水力喷射分段压裂机理与参数
5 水力喷射射孔参数优化
实验装置与方法
喷嘴
高压泵组
岩样
磨料加砂系统
磨料射流实验装置
一、水力喷射分段压裂机理与参数
5 水力喷射射孔参数优化
压 力 影 响
射孔深度（cm ）
40 30 20 10 0 20 25 30 35 压力(MPa) 5分钟 10分钟 15分钟 40 45
3 孔眼内速度及压力分布-数值计算
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