水力喷射压裂技术
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压 裂 前 压 裂 后
物体 上 的冲击 力 ，可 以调节 如 下几个 因素 ：流体 密
度 、流 量 、喷嘴 数 目和 喷嘴直 径 。考虑 到 目前 油 田 用加 压设 备 （ 裂 泵 ） 压 、油 套 管 的抗 压 能 力 和 压 裂
—
ｏ
■—
２
■
８ ８ １ ．
—
１ ４
２ 压 裂机 理
由能量守 恒原 理 和伯努 利 （ ｅｎ ｕｌ Ｂ ｒ ｏ ｌ）方 程 可 ｉ
知 ，携砂 液通 过喷 射 工具 和耐 磨喷 嘴 ，油管 中 的高 压 能量被 转换 成动 能 ，产生 高 速携砂 液 流体 冲击 岩
差 ，使 用 寿命较 短 。建议 在 以后 的研 发 中对喷 嘴结
—
。
总体 效果 的影 响 ，认 为最佳 的 调节 方法 是调 节流 体
密度 。在 压裂前 置 液 中混入 石英 砂或 粉 陶 ，以增加
wenku.baidu.com
２ ３ ．
１． ４ ８
０
ｏ
１ ９ ＿
ｏ ．２
８ ． ９ ５
混砂 流体 的密度 ，增大 冲击 力 ；同 时混 杂 的石 英砂
或粉 陶还 对岩 石有 刮削 作用 ，更 增强 了 喷射 冲击效 果和压 裂效 果 。
（ 目主 持 栏 樊 韶华 ）
作用力 ，该 作用 力 在射 流孔 道前 端破 碎 岩石或 者使 岩石产 生 微 裂 缝 ，降 低 了地 层 岩 石 起 裂 压 力 ；同
１中 国石油 大学 （ 京 ） ２中 国石 化 石油工 程技 术研 究 院 ３大庆 油 田采油六 厂 北
摘要 ：水 力喷 射压 裂技 术 综合 了水 力喷射 射 孔 、水 力压 裂 、封 隔及 其 流体 泵 入 等 多种 技 术 ，
具有 准确 实现 定 向射孔 造缝 ，无 需封 隔 ，降低 地 层 污染 ，节省 作 业 费用和 时 间等优 点 。 中原 油 田 水 力喷射 压 裂技 术现 场应 用 效 果 明 显 。水 力喷 射 器 不足 之 处 在 于 喷嘴 耐磨 性 较 差 ，使 用 寿命 较
短 ，在 后 续 研 发 中 需 对 喷 嘴 结 构 和 耐 磨 性 进 行 优 化 设 计 。
关 键 词 ：水 力 喷射 ；压 裂 ；机理 ；应 用效 果 时 ，射 流流体 继续 作用 在 喷射 通道 中形成 增 压 。通 过环 空 中泵人 流体 增加 环 空压力 ，喷射 流体 和环空 压 力 的叠 加超 过破 裂压 力 瞬间 ，将 射孑 孔 眼顶端处 Ｌ
１ 理 论 基 础
水 力喷 射压 裂依 据伯 努利 方 程 （ ｅｎ ｕｌ Ｂ ｒ ｏ ｌ ）来 ｉ
进 行
＾ ～ ２
地 层 压破 。水 力喷 射裂 缝一 旦形 成 ，由于喷 嘴出 口
＋
ｌ Ｄ
一 Ｃ
（ ） １
周 围流体 速度 最 高 ，根 据伯 努利 方程 ，其 压力 就最 低 ，故 流体 会 自动 泵 入 裂 缝 而 不会 流 到其 他 地方 ， 环 空 的流体 也会 在压 差作 用下 进入 射 流区被 吸入 地
传递 到被 冲击 物体 。根 据动 量定 理 ，理论 上 连续 射 流作用 在物 体 上 的冲击 力为
Ｆ 一
７ ｃ
３ 现场 应 用
（） ２
３ １ 效 果 ．
式 中 为 喷 嘴数 目；１为 流 体 密 度 ；ｄ为 喷 嘴 ０
出 口直 径 ；Ｑ为泵 注 流量 。 从式 （ ） 分析 可 知 ，要增 大 连续 流体 作 用 在 ２
层 ，使 裂缝 得 以充 分扩 展 ，能够 得 到 较 大 的 裂缝 。 整 个过 程利 用水 动力 学 原理实 现水 力封 隔 ，不需 要 其 他封 隔措 施 。
式 中 Ｐ为 压力 ； 为 流体 速度 ；Ｊ 流体 密度 ； Ｄ 为
Ｃ为常数 。 从水 力 喷射工 具 喷 出的水 射流 冲击 物体 后 ，射 流 改变 了方 向和速 度 ，损失 的 动量 以作 用力 的形 式
构和 耐磨 性进行 优 化设 计 ，在考 虑加 工工 艺 的前提
石形成 射 孔 通 道 ，完 成 水 力射 孔 。在 射 孑 过 程 中 ， Ｌ
根据式 （ ） 可知 ，高 速 流体 冲击 岩 石 产 生 巨 大 的 ２
下 选用 强度 、硬 度 和耐磨 性 更好 的材 料 ，并尽 量降
低 喷嘴 的生 产成 本 。
《 气田 地 面工 程》第 ３ 卷第 １ ２１．１ 技术纵横＞ 油 ｏ 期（０１ｏ）＜
ｄ ｉ １ ． ９ ９ ｊ ｉｓ ． ０ ６６ ９ ． ０ １ １ ０ ３ ｏ ： ０ ３ ６ ／ ．ｓｎ １ ０ — ８ ６ ２ １ ． ． ４
８ ９
水 力 喷 射 压 裂 技 术
贾长 贵１ 李 奎 为 刘敏 慧。 ； ２
产 气 ｏｍ。
１ ． ０１ ２ ８ ．３ ｏ
产 气 ０ ３ × １ ｍ３ ．４ ０
３ ３ ８ ７ ． ５７
３ ２ 建 议 ．
从水 力 喷射应 用情 况分 析 可知 ，喷射 工 艺 中的 关 键设 备 是喷射 器 ，而 喷射 器 的关键 部件 是射 流喷
嘴 。现有 工 具 不 足 之 处 在 于 喷 射 器 喷 嘴 耐 磨 性 较
２０ ０ ９年 ，中原 油 田对 ４口井 进 行 了水 力 喷 射
压裂 技术 现场 工艺 试 验 。通 过 压裂 前后 的数 据对 比
可 以明显 看 出 ，采 用水 力 喷射压 裂技 术取 得 了 良好
的增产 效果 ，见 表 １ 。
表 １ ４口 井 水 力 喷 射 压 裂 效 果 统 计
物体 上 的冲击 力 ，可 以调节 如 下几个 因素 ：流体 密
度 、流 量 、喷嘴 数 目和 喷嘴直 径 。考虑 到 目前 油 田 用加 压设 备 （ 裂 泵 ） 压 、油 套 管 的抗 压 能 力 和 压 裂
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２ 压 裂机 理
由能量守 恒原 理 和伯努 利 （ ｅｎ ｕｌ Ｂ ｒ ｏ ｌ）方 程 可 ｉ
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总体 效果 的影 响 ，认 为最佳 的 调节 方法 是调 节流 体
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混砂 流体 的密度 ，增大 冲击 力 ；同 时混 杂 的石 英砂
或粉 陶还 对岩 石有 刮削 作用 ，更 增强 了 喷射 冲击效 果和压 裂效 果 。
（ 目主 持 栏 樊 韶华 ）
作用力 ，该 作用 力 在射 流孔 道前 端破 碎 岩石或 者使 岩石产 生 微 裂 缝 ，降 低 了地 层 岩 石 起 裂 压 力 ；同
１中 国石油 大学 （ 京 ） ２中 国石 化 石油工 程技 术研 究 院 ３大庆 油 田采油六 厂 北
摘要 ：水 力喷 射压 裂技 术 综合 了水 力喷射 射 孔 、水 力压 裂 、封 隔及 其 流体 泵 入 等 多种 技 术 ，
具有 准确 实现 定 向射孔 造缝 ，无 需封 隔 ，降低 地 层 污染 ，节省 作 业 费用和 时 间等优 点 。 中原 油 田 水 力喷射 压 裂技 术现 场应 用 效 果 明 显 。水 力喷 射 器 不足 之 处 在 于 喷嘴 耐磨 性 较 差 ，使 用 寿命 较
短 ，在 后 续 研 发 中 需 对 喷 嘴 结 构 和 耐 磨 性 进 行 优 化 设 计 。
关 键 词 ：水 力 喷射 ；压 裂 ；机理 ；应 用效 果 时 ，射 流流体 继续 作用 在 喷射 通道 中形成 增 压 。通 过环 空 中泵人 流体 增加 环 空压力 ，喷射 流体 和环空 压 力 的叠 加超 过破 裂压 力 瞬间 ，将 射孑 孔 眼顶端处 Ｌ
１ 理 论 基 础
水 力喷 射压 裂依 据伯 努利 方 程 （ ｅｎ ｕｌ Ｂ ｒ ｏ ｌ ）来 ｉ
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（ ） １
周 围流体 速度 最 高 ，根 据伯 努利 方程 ，其 压力 就最 低 ，故 流体 会 自动 泵 入 裂 缝 而 不会 流 到其 他 地方 ， 环 空 的流体 也会 在压 差作 用下 进入 射 流区被 吸入 地
传递 到被 冲击 物体 。根 据动 量定 理 ，理论 上 连续 射 流作用 在物 体 上 的冲击 力为
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３ 现场 应 用
（） ２
３ １ 效 果 ．
式 中 为 喷 嘴数 目；１为 流 体 密 度 ；ｄ为 喷 嘴 ０
出 口直 径 ；Ｑ为泵 注 流量 。 从式 （ ） 分析 可 知 ，要增 大 连续 流体 作 用 在 ２
层 ，使 裂缝 得 以充 分扩 展 ，能够 得 到 较 大 的 裂缝 。 整 个过 程利 用水 动力 学 原理实 现水 力封 隔 ，不需 要 其 他封 隔措 施 。
式 中 Ｐ为 压力 ； 为 流体 速度 ；Ｊ 流体 密度 ； Ｄ 为
Ｃ为常数 。 从水 力 喷射工 具 喷 出的水 射流 冲击 物体 后 ，射 流 改变 了方 向和速 度 ，损失 的 动量 以作 用力 的形 式
构和 耐磨 性进行 优 化设 计 ，在考 虑加 工工 艺 的前提
石形成 射 孔 通 道 ，完 成 水 力射 孔 。在 射 孑 过 程 中 ， Ｌ
根据式 （ ） 可知 ，高 速 流体 冲击 岩 石 产 生 巨 大 的 ２
下 选用 强度 、硬 度 和耐磨 性 更好 的材 料 ，并尽 量降
低 喷嘴 的生 产成 本 。
《 气田 地 面工 程》第 ３ 卷第 １ ２１．１ 技术纵横＞ 油 ｏ 期（０１ｏ）＜
ｄ ｉ １ ． ９ ９ ｊ ｉｓ ． ０ ６６ ９ ． ０ １ １ ０ ３ ｏ ： ０ ３ ６ ／ ．ｓｎ １ ０ — ８ ６ ２ １ ． ． ４
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水 力 喷 射 压 裂 技 术
贾长 贵１ 李 奎 为 刘敏 慧。 ； ２
产 气 ｏｍ。
１ ． ０１ ２ ８ ．３ ｏ
产 气 ０ ３ × １ ｍ３ ．４ ０
３ ３ ８ ７ ． ５７
３ ２ 建 议 ．
从水 力 喷射应 用情 况分 析 可知 ，喷射 工 艺 中的 关 键设 备 是喷射 器 ，而 喷射 器 的关键 部件 是射 流喷
嘴 。现有 工 具 不 足 之 处 在 于 喷 射 器 喷 嘴 耐 磨 性 较
２０ ０ ９年 ，中原 油 田对 ４口井 进 行 了水 力 喷 射
压裂 技术 现场 工艺 试 验 。通 过 压裂 前后 的数 据对 比
可 以明显 看 出 ，采 用水 力 喷射压 裂技 术取 得 了 良好
的增产 效果 ，见 表 １ 。
表 １ ４口 井 水 力 喷 射 压 裂 效 果 统 计