水力喷砂压裂技术研究与应用
水力喷砂射孔压裂技术研究与应用共65页
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
水力喷砂射孔压裂技术研究与应用 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 Байду номын сангаас3、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
水力喷射压裂机理分析与应用
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４ ６・
新 疆 石 油 科 技
２１ ０ ２年 第 ２期 （ ２ 第 ２卷 ） 将 环空 液 体 吸入 进 地 层 。有 了 高速 射 流 的 打击 压 力
开始起 裂造 缝 ；
（ ） 速射 流 经 喷 嘴射 穿 套 管进 人 地 层 后 ， 一 ４高 有
个射 流核 心 区（ 为初始 段 ） 在该 区域 内射流 保持 喷 称 ， 嘴 出 口速 度不 变 ，只是 射 流核 心 区横 断 面逐 渐缩 小 ，
新 疆 石 油 科 技
２１ ０ ２年 第 ２期 （ ２ 第 ２卷 ）
・ ５・ ４
水 力 喷射 压 裂 机 理分 析 与应 用
刘 亚 明① 黄 波 摘 王 万 彬 赵 文 龙
新 疆 油 田公 司栗 油 工 艺研 究 院 ，３ ０ ０ 新 疆 克拉 玛 依 ８４ ０
要 对水力喷射压 裂的机理 、 两次能量转换、 水射 流的打击力、 裂缝起裂位置等进行 了分析与讨论 ， 出了 自己的一 些认识 ， 提
３ 机 理 分 析 与 讨 论
（ ） 规水 力 压裂 依 靠压 力 能 压开 地 层 达到 造 １常
缝 的 目的。而 水力 喷射 压裂 有所 不 同 ， 它依据 伯努 利
原 理将 压 能转 换为 高速 动能 ， 再根 据 流体 的动 量定 理
准确 、 工周 期短 、 施 安全 性高 的优 点 ，应用 前景广 阔 。
通 过 现 场 的 实际 应 用验 证 自己的 结 论 。 同 时进 一 步 阐明 了水 力喷 射 压 裂的 技 术 优 势 与 应 用特 点 。
关键 词 水力喷 射 压 裂 机 理 应 用
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水力喷射压裂技术在水平井中的应用探讨
水力喷射压裂技术在水平井中的应用探讨【摘要】水力喷射压裂工艺参数主要包括油管排量、环空排量、前置液量、顶替液量、最高砂比控制和环空压力控制，其中，精确控制环空压力是水力喷射压裂关键技术之一。
本文将应用基本方法，介绍如何优化设计水力喷射压裂工艺参数，最终给出设计实例。
【关键词】水力喷射压裂水平井工艺参数目前，各油气田储层物性逐步变差，随着开采的深入，储量的有效动用越来越难。
较为成熟的储层分段压裂改造技术是封隔器分段压裂，但封隔器分段压裂时存在固井问题、封隔器失效、后期管柱不能上提等缺点。
在此背景下，水力喷射分段压裂技术得到了大力发展和推广运用。
自中国首次水力喷射压裂试验成功以来，短短的五年间，水力喷砂射孔与分段压裂联作技术已在中国大庆油田、四川气田、中原油田等8个油气田进行了现场应用。
多数应用于水平井分段压裂，逐步成为中国水平井压裂新工艺之一。
1 水力喷射压裂工艺参数设计方法1.1 喷嘴参数优化合理选择喷嘴直径和喷嘴个数是前提条件。
如果选择小直径、个数少的喷嘴组合，那么施工排量将受限制；如果选择小直径、个数多的喷嘴组合，那么水力喷射压裂工具成本将会剧增：如果选择大直径、个数多的喷嘴组合，那么对地面泵功率要求较高。
因此，需要综合考虑施工排量要求，加砂量和喷嘴耐磨性等因素才能最终确定喷嘴直径及个数。
优选原则有三：（1）保证水力射孔穿深的情况下喷嘴压降最低，实践证明，保持射流速度在200～250m/s才能达到良好的射孔效果；（2）保证油管要求的施工排量；（3）满足加砂规模，降低单只喷嘴的磨损率。
1.2 确定喷砂射孔参数喷砂射孔参数包括磨料类型、射孔砂浓度、喷嘴压降、喷砂射孔时间等。
射孔液一般选择基液，磨料可选20～40目天然石英砂或陶粒，磨料最佳浓度值（体积浓度）为6%～8%，喷砂射孔时间控制在15～20min为宜。
根据油管排量和喷砂射孔时间就可以得出所需的射孔液量，然后确定磨料体积浓度，即可计算得到所需的磨料体积。
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。
水力喷射压裂技术研究与应用
水力喷射压裂技术研究与应用1. 引言1.1 研究背景水力喷射压裂技术是一种在油田开发中广泛应用的新型技术，它通过高压液体射流作用于裂隙岩石，从而使岩石发生裂缝并增加渗透性，有利于油气的产出。
随着油气资源开采难度的增加，传统的压裂技术已经不能满足对高效、高产的需求，水力喷射压裂技术应运而生。
研究背景是水力喷射压裂技术在油田开发中的应用历史较短，相关研究相对较少，而且存在一些问题和挑战。
目前对水力喷射压裂技术的理论研究还不够深入，工程实践中存在一定的技术难点，如流体动力学特性、裂缝扩展规律等方面的研究仍需加强。
由于水力喷射压裂技术在油田开发中具有重要的应用价值，因此对其进行深入研究具有积极意义。
本文将对水力喷射压裂技术的原理、工艺流程、应用案例以及未来发展趋势进行探讨，旨在为该技术的进一步应用提供理论参考和实践指导。
1.2 研究意义研究水力喷射压裂技术的意义在于解决油气田开采中存在的一系列挑战和问题。
水力喷射压裂技术可以提高油气井的产能和采收率，加快油气的开采速度，从而提高油气田的经济效益。
水力喷射压裂技术还可以降低油井的产能下降速度，延长油气田的产出周期，延长油井的寿命。
水力喷射压裂技术的研究和应用不仅可以提高单井生产能力，还可以改善整个油气田的开发效果，为油气资源的高效开发和利用提供技术支持和保障。
深入研究水力喷射压裂技术的原理和工艺，探索其在油气田开采中的应用范围和效果，具有重要的实际意义和推广价值。
1.3 研究目的研究目的是为了深入了解水力喷射压裂技术在地下岩石中的应用及效果，为油气田的开发提供技术支持和指导。
通过研究水力喷射压裂技术的原理和工艺流程，探讨其在不同地质条件下的适用性和优势，为进一步优化和完善该技术提供参考。
通过分析水力喷射压裂技术的应用案例和发展趋势，可以为相关领域的研究人员和工程师提供实际操作的指导和经验分享，推动水力喷射压裂技术的进一步应用和推广。
最终目的是为了推动油气勘探开发领域的技术创新和发展，提高油气勘探开发效率和产量，促进能源行业的持续发展和进步。
水利喷砂水力喷射
水力喷射定点压裂改造技术研究与应用水力喷砂压裂技术原理：射流在喷射通道中形成增压。
环空中泵入流体增加环空压力，喷射流体增压和环空压力的叠加超过破裂压力压开地层。
水力喷砂射孔参数设计优化1、喷嘴选择：要具有良好的耐磨性和较高的流量系数。
2、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。
3、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。
4、含砂浓度:含砂量越高，切割效能越好。
但是，过多的含砂量容易引起砂堵，并会在途中互相碰撞，降低速度，影响喷射效果。
确定砂浓度120 kg/m3。
5、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。
6、围压：射孔深度随着围压的增大成线性递减。
（三）水力喷砂压裂工艺步骤1、洗井，下喷射工具到预定位置，进行水力喷砂射孔。
2、泵入前置液，环空迅速增压产生裂缝，排量增加到设计压裂排量，进入主压裂施工程序，施工结束。
3、关井、放喷、压井上提油管到上一个压裂的位置。
4、重复以上步骤，至整个井段压裂结束。
创新点：创新点一：设计优化水力喷砂射孔所需的流速、最佳喷射时间、喷砂液浓度、砂粒直径等参数。
创新点二：利用水力喷砂射孔定点压裂工艺技术，不用机械封隔一趟管柱实现多段改造。
压裂排量：考虑压裂液摩阻、喷嘴的节流压差、裂缝延伸压力、喷射工具强度、套管强度、压裂限压等。
创新点三：水力喷射压裂管柱结构设计，实现多段压裂，又能解决砂堵后的反洗问题。
管柱结构：引鞋+筛管+单流阀+短节+喷枪+油管关键技术：应用了高耐磨喷嘴喷嘴需承受高压和高速工作液的冲蚀，容易导致喷嘴变形、破损。
要求喷嘴具有高耐磨性，是保证工艺成功的关键。
油气开采中的水力压裂技术研究及应用
油气开采中的水力压裂技术研究及应用水力压裂技术，是一种利用水或其他压缩介质对岩层进行注入并形成裂缝，从而使地下气体、原油等资源能够顺利流出地面的技术。
自二十世纪七十年代进入人们的视野以来，水力压裂技术在国内外的油气开采中得到越来越广泛的应用，成为一项极具前景并备受关注的技术手段。
那么，为何水力压裂技术能够在油气开采中如此受到大家的欢迎和认可呢？今天，我们就来一探究竟。
一、水力压裂技术的优势1、适用范围广：水力压裂技术能够适应各种不同类型的岩层，包括致密砂岩、页岩、煤层气等。
由于能够从地下深处提取出可用资源，因此水力压裂技术在能源领域的应用广泛，被誉为能源产业的一员。
2、提高了油气开采效率：传统的油气开采方式效率低下，只能提取部分可用资源，而水力压裂技术则可以把地下被困住的资源都释放出来。
通过注入高压流体，可以使岩层产生裂缝，增加储层的通透性，提高了油气的开采率。
一项研究表明，美国采用水力压裂技术，每天可获得约五百万桶的油和天然气，为该国提供了重要的能源支撑。
3、减少了环境污染：水力压裂技术相对于传统的油气开采方式，可以让气体和原油更直接地流到地面，减少了可能产生的地下难以发现的泄漏和污染。
虽然水力压裂技术本身也存在一些环境问题，如地震风险等，但在恰当的条件下进行，它能够帮助减少对环境的负面影响。
二、水力压裂技术的具体操作过程在了解水力压裂技术优势的基础上，我们深入探究一下它是如何操作的。
1、注水管具备渐进性：从地面通过专门的管道将水流注入到地下裂隙中，使岩层开始渗漏。
2、压裂液的制备工艺：压裂液通常由水、沙子、粘土和化学添加剂组成，其中沙子是为了防止岩层过度裂开，化学添加剂则可以帮助减缓水的黏度并使粘土更容易与岩石结合。
还有其他的添加剂用于抑制气体溢出和防止水垢等问题。
3、添加化学物质：为了使压裂液更加适合与岩石结合，添加剂中常使用丙烯酸类物质来填补裂隙。
然后在岩层中注入高压止水措施来增加其中心腔的压力。
水力喷射压裂技术推广与应用
水力喷射压裂技术推广与应用摘要：现阶段水平井（特别是长裸眼水平井）的压裂工艺欠缺，并且现有常规压裂方式已经逐渐不能满足油田压裂增产任务，对老油田改造增产任务产生较大的制约。
在这种情况下，2010年，采油四厂积极同中国石油大学以及各相关科研单位结合，引进适用于水平井以及各种井况复杂井的水力喷砂射孔压裂技术并在油田推广应用。
2010年成功将水力喷射压裂技术应用于文南油田油井压裂9井次，取得良好的经济及社会效益。
关键词：水力喷砂射孔；水力压裂；分层压裂；水平井；特殊井况随着油田开发时间增长，井下技术状况恶化，现有几种常规压裂方式已经不能完全满足油田压裂增产的任务，并且现阶段水平井（特别是长裸眼水平井）的压裂工艺欠缺，对老油田改造增产任务产生较大的制约。
在这种情况下，2010年，采油四厂积极同中国石油大学以及各相关科研单位结合，引进水力喷砂射孔压裂技术并在油田推广应用。
水力喷射压裂是集射孔、压裂、隔离一体化的增产措施，经过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。
该技术具有一次管柱可连续进行多段压裂，不需机械设备即可起封隔作用，施工程序简单、施工周期短、造缝位置准确、作业成本低等特点，在低渗透、水平井、老油田改造和分层作业方面具有极强的适用性。
2010年成功将水力喷射压裂技术应用于两口水平井W88-P1、W138-P1新投压裂，解决套变问题井压裂2口W43-9、W269-13，应用于4寸套小套管完井压裂1口W33-419H ,解决套损井无法卡封分层压裂应用1口井W33-177，解决固井质量差井压裂问题1口W72-426，成功解决特殊井压裂问题并取得良好增产效果及社会经济效益。
研究（推广）内容水力喷射压裂工艺是集射孔、压裂、隔离一体化的新型增产改造技术，适用于低渗透油藏直井、水平井的增产改造，是低渗透油藏压裂增产的一种有效方法。
根据伯努利（Bernoulli）方程原理，将压能转变为动能，射流增压与环空压力叠加超过破裂压力并维持裂缝延伸。
水力喷射压裂技术研究与应用
水力喷射压裂技术研究与应用引言水力喷射压裂技术是一种通过高压水将岩石破碎的技术，广泛应用于油气开采、地下水开采和岩层改造等领域。
随着我国石油、天然气资源勘探开发深入，水力喷射压裂技术的研究和应用也越来越受到重视。
本文将介绍水力喷射压裂技术的研究现状和应用前景，探讨其在油田开发中的重要作用。
一、水力喷射压裂技术概述水力喷射压裂技术是一种将水以极高的压力注入地层，通过水的冲击力使岩石破裂，从而增加地层渗透性的技术。
它通过高压水射流对地层进行破碎，增加油气流体的渗流能力，从而提高油气产量。
与传统的机械压裂技术相比，水力喷射压裂技术不需要大型设备和复杂的施工流程，施工成本低、效率高，对地层破坏小，有利于环境保护。
水力喷射压裂技术通常包括以下几个步骤：首先是选取合适的压裂液，通常使用水或液体二氧化碳；其次是确定压裂参数，包括压裂液的流量、压力和注入时间等；然后是进行压裂过程监测，通过监测岩石中的应力变化和裂缝扩展情况，以及岩石孔隙度和渗透率的变化情况；最后是对压裂效果进行评估，包括油气产量的变化、地层渗透性的增加等。
二、水力喷射压裂技术的研究现状1. 技术原理研究水力喷射压裂技术的研究主要包括压裂液的选择、压裂参数的确定、岩石破裂机理的研究等方面。
近年来，随着地质勘探和工程技术的进步，对压裂液的研究逐渐深入，不仅在稳定性、黏度、密度等方面进行了优化，还研究了特殊条件下的压裂液配方。
对压裂参数的确定也有了更加准确和系统的研究，通过对地层岩石物理力学性质的研究，确定最佳的压裂参数。
岩石破裂机理的研究也为水力喷射压裂技术提供了理论支持，为进一步提高压裂效果提供了依据。
2. 设备技术研究水力喷射压裂技术的研究还包括相应的设备技术研究。
目前，主要涉及高压水泵、压裂车、压裂管道等设备的研发和改进。
高压水泵是水力喷射压裂技术中最关键的设备之一，其性能的稳定性和耐用性对技术的应用起到了至关重要的作用。
压裂车和压裂管道的设计和制造也决定了施工的高效性和安全性。
水力喷射压裂技术原理及应用
水力喷射压裂技术原理及应用【摘要】水力喷射压裂是一种利用水射流独特性质的储层改造新技术。
该技术结合了水力射孔和水力压裂技术，能够垂直井孔方向在多个位置独立连续压裂改造而不使用任何机械密封装置，本文对国内外该项技术的发展和应用情况进行调研分析，并结合延长油田现场应用效果进行论证，分析影响该工艺的关键因素，指出该项技术应用的局限性及难度，最终对射流参数进行初步优化。
【关键词】水力喷射喷砂射孔低渗透增产改造1 水力喷射压裂技术原理1.1 基本原理水力喷射压裂技术是将一套水力喷砂射孔压裂工具连接在油管柱上，下到需射孔、压裂的位置，进行射孔压裂施工，含压裂砂的压裂液首先射穿套管、水泥环层，并在地层射开多个孔，完成射孔作业，在后续压裂时可将压裂砂和支撑剂填充到压裂缝中，从而完成压裂加砂作业，在降压后支撑剂就留在压裂缝中，保证了压裂地缝的渗透性。
该工艺由三个过程共同完成，水力喷砂射孔、水力压裂以及环空挤压。
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，实现水力喷射压裂。
1水力喷射压裂一次管柱可进行多段压裂，施工周期短，有利于降低储层伤害；可进行定向喷射压裂，准确造缝；喷射压裂可以有效降低地层破裂压力，保证高破裂压力地层的压开和压裂施工；该工艺压井次数少，对储层伤害小，而且施工程序简单，能够产生大的经济效益。
2 水力喷射工艺影响因素分析水力喷射压裂过程中，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。
影响水力喷射压裂的因素主要包括流体参数、磨料参数、围压及岩石性质等。
优化射流参数是该项技术的关键之一。
2.1 流体参数流体参数的影响受压力、排量、和喷嘴直径控制。
喷射深度随压力的增加呈线性增加，孔径也随压力的升高变大，当压力达到临界压力是才可破压，对应不同的最大破裂深度，当达到最大破裂深度是再增加喷射时间只能增加孔径而对射孔深度几乎不影响。
2.2 磨料参数磨料参数主要包括磨料类型、浓度、粒度，压力和排量恒定时，磨料的切割能力随硬度的增加而增大，射孔深度并不是随磨料浓度和粒度的增加而一直增加的，相反在磨料粒径增加一定程度时射孔深度反而有下降趋势。
水力喷射压裂技术研究与应用
水力喷射压裂技术研究与应用水力喷射压裂技术是一种通过水力喷射将高压水射入地下岩层，使岩石裂缝扩大并增强岩石的渗透性和导流能力的一种工程技术。
它是一种高效、经济、环保的地下资源开采方法，可广泛应用于石油、天然气、煤层气等能源领域。
水力喷射压裂技术的原理是利用高压水射流对岩石进行冲击，使岩石裂缝扩大，并通过水压力将岩层内的岩屑和颗粒物冲刷出来，从而增加渗透性和导流能力。
具体而言，水力喷射压裂技术主要包括以下几个步骤：选用合适的喷射器和喷射剂，将高压水射入岩层，并对岩层进行切削和破碎；然后，通过喷射水压力将岩层内的岩屑和颗粒物冲刷出来，并形成一定大小的裂缝；利用压裂介质填充岩层裂缝，增加岩层的渗透性和导流能力。
水力喷射压裂技术在能源开采中具有重要的应用价值。
通过水力喷射压裂技术可以有效增强地下岩石的渗透性和导流能力，从而提高油、气等能源的开采效果。
水力喷射压裂技术可以减少能源开采过程中产生的地面挖掘和爆破等对环境的破坏，并减少对地下水资源的占用和污染，具有较好的环保效益。
水力喷射压裂技术还可以降低能源开采的成本，提高经济效益。
水力喷射压裂技术的研究与应用在国内外取得了显著成果。
近年来，国内外许多研究机构和企业都对水力喷射压裂技术进行了深入的研究和开发，并取得了一系列的创新成果。
国内某大型石油公司利用水力喷射压裂技术成功提高了某油田的产能，并实现了多层油藏的集中开采；国外某煤层气企业通过水力喷射压裂技术实现了煤层气的大规模开采，并取得了良好的经济效益。
水力喷射压裂技术是一种重要的地下资源开采技术，具有很大的应用潜力和发展前景。
未来，我们应加强水力喷射压裂技术的研究和开发，提高技术水平和应用能力，积极推动其在能源开采领域的广泛应用，为能源保障和经济发展做出更大的贡献。
水力喷射压裂技术研究与应用
水力喷射压裂技术研究与应用1. 引言随着人类对能源需求的不断增长以及传统能源资源的逐渐枯竭，非常规能源资源的开发和利用变得愈发重要。
页岩气、煤层气等储层的开发就成为目前研究的热点之一。
而水力喷射压裂技术作为非常规能源勘探和开发中的重要手段之一，正扮演着越来越重要的角色。
本文将对水力喷射压裂技术的研究与应用进行深入探讨。
2. 水力喷射压裂技术的原理及特点水力喷射压裂技术是指通过高压液体在井下将岩石进行压裂，从而使天然气和原油等可燃性气体及液体通过裂隙泄漏到井孔中，达到提高气田、油田开采生产的目的。
其原理主要是利用高压液体对目标储层进行压裂，从而增加目标储层的渗透性，提高产能。
与传统的压裂技术相比，水力喷射压裂技术具有以下几个特点：1) 压裂过程中压力分布均匀，裂缝展状效果好；2) 不用添加人工密实剂；3) 无需基质砂层作保证层；4) 液压裂解使用量小，经济效益好。
3. 水力喷射压裂技术的研究进展随着非常规油气能源勘探的不断深入，水力喷射压裂技术的研究也在不断深化。
近年来，基于水力喷射压裂技术的研究成果主要集中在以下几个方面：1) 水力喷射压裂技术的提高：包括液压裂解水质的改善、压裂液体的选取、压裂参数的合理配置等；2) 目标储层特性的研究：包括对储层裂缝的特性、渗透性的影响等；3) 水力喷射压裂技术与环保的结合：包括压裂液回收、废弃液处理等环保技术的研究；4) 水力喷射压裂技术与智能化的结合：包括智能化的压裂液控制、自动化控制等技术研究。
4. 水力喷射压裂技术的应用案例在国内外的一些非常规油气勘探开发中，已经有一些水力喷射压裂技术的成功应用案例。
下面举几个具体的应用案例进行介绍：1) 美国马绍尔盖斯的页岩气勘探：水力喷射压裂技术在这一项目中得到了广泛的应用，并取得了不错的效果。
通过水力喷射压裂技术，该项目的产能明显提高，成为当地的一块明星气田。
2) 中国四川盆地的煤层气开发：在中国四川盆地的煤层气勘探中，水力喷射压裂技术也取得了不错的应用效果。
水力喷砂压裂技术研究与应用
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)
水力喷射压裂技术研究与应用
水力喷射压裂技术研究与应用
水力喷射压裂技术是一种将高压水射入井孔，使岩石产生裂缝，从而增加储层渗透率和产能的油气开发技术。
这种技术的研究与应用对于提高油气田储层的开采率具有重要意义。
本文将从水力喷射压裂技术的原理、研究现状及应用前景等方面进行介绍。
一、水力喷射压裂技术的原理
水力喷射压裂技术是通过管道将高压水射入井孔，形成高速射流冲击岩石，使岩石产生裂缝，从而改善储层渗透性和增加油气的产能。
在使用水力喷射压裂技术时，要首先选择合适的注水井，并通过高压泵将水注入到井下，在井孔中形成高速射流，冲击岩层，形成裂缝。
水力喷射压裂技术可以提高油气井的产量，同时也有利于油气田的长期开发。
二、水力喷射压裂技术的研究现状
目前，水力喷射压裂技术已经成为油气田开发中的重要技术手段之一。
在国内外，有很多研究机构在水力喷射压裂技术领域进行了深入的研究。
尤以美国在该领域的研究和应用最为广泛。
美国的石油开发企业对水力喷射压裂技术进行了大量的实验和应用，积累了丰富的经验。
美国的一些油气田通过水力喷射压裂技术，成功地提高了产能，使生产效益大幅度提高。
国内也有不少研究机构在水力喷射压裂技术方面进行了大量的研究，取得了一些重要的研究成果。
一些国内的油气田也开始应用水力喷射压裂技术，取得了一些成功的实践经验。
在未来，随着技术的不断进步，水力喷射压裂技术将得到更广泛的应用。
随着油气资源的逐渐枯竭，传统的油气开采技术已经不能满足日益增长的能源需求，水力喷射压裂技术将成为油气田开发的重要手段。
加大对水力喷射压裂技术的研究和应用力度，促进水力喷射压裂技术的进一步发展是十分必要的。
水力喷射分层压裂技术研究与应用
／ ￣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
124766-水力喷砂射孔压裂工艺简介pdf
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
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
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第二部分：关键技术及创新内容
创新点三： 水力喷射压裂管柱结构设计，实现多段压裂，又能解
决砂堵后的反洗问题。
管柱结构：引鞋+筛管+单流阀+短节+喷枪+油管
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第二部分：关键技术及创新内容
关键技术：应用了高耐磨喷嘴
喷嘴需承受高压和高速工作液的冲蚀，容易导致喷嘴变形、 破损。要求喷嘴具有高耐磨性，是保证工艺成功的关键。
20-40目石英砂
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第二部分：关键技术及创新内容
创新点二：利用水力喷砂射孔定点压裂工艺技术，不用机械 封隔一趟管柱实现多段改造。
㈠ 水力喷砂压裂技术 原理：射流在喷射通道中形成增压。环空中泵入流体增加环空压力，
喷射流体增压和环空压力的叠加超过破裂压力压开地层。
压开地层： P增+P环>P破裂
2008年8月井下公司与哈里伯顿公司合作，DP1井水力喷射定点压裂一 次成功，三层累计入井液量565.2 m3，加砂57.2m3，施工油管排量1.9-2.0 m3/min，套管排量1.1 m3/min，最高砂比52%，平均砂比最高达到了28%。
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DP1井水力喷射压裂技术实施情况
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第一部分：研究背景与意义
前期主要采用的改造方式：
1、超高排量笼统压裂。 2、封隔器、桥塞或化学胶塞分段改造。 工艺上成功，未能达到预期效果。 水力喷射定点压裂技术：是集射孔、压裂、封隔一体化的新技术，是 一种全新压裂技术。为哈里伯顿公司专有。 我国于2005年在靖安油田靖平1井与哈里伯顿公司合作，首次成 功开展了水力喷射分层压裂。该技术在我国属于起步阶段。 为了提高水平井开发效果，开展了水力喷砂定点压裂技术研究。
水力喷砂压裂施工参数
井号 油管排量（m3/min） 环控排量（m3/min） 平均砂比（%） 最高砂比（%） 合计砂量（m3） DP1井 2 1.1 24 52 58 牛东平2 2.6 1 25 35 36 庙平1 2.5 1 30 45 36 F239H 2.5 1 31 40 38
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3×∮6mm，间距60mm 相位120°，长360mm。
直径6mm的喷嘴
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第三部分：主要技术特点
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第三部分：主要技术特点
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 特性 常规压裂 水力喷射压裂
1 2 3 4
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第一部分：研究背景与意义
吐哈油田现有水平井99口。
水平井压裂改造难点：
1.改造井段长，采用分段改造。
2.一般需分3-5段压裂，封隔工具要求高。
3.多为裸眼完井和筛管完井，封隔难度大。 提高水平井压裂改造效果主要对策： 1.均衡改造。 2.有效封隔。
3.起裂位置裂缝形态确定。
1、2 3
4、5
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第二部分：关键技术及创新内容
（三）水力喷砂压裂工艺步骤
1、洗井，下喷射工具到预定位置，进行水力喷砂射孔。 2、泵入前置液，环空迅速增压产生裂缝，排量增加到设计压裂排 量，进入主压裂施工程序，施工结束。 3、关井、放喷、压井上提油管到上一个压裂的位置。 4、重复以上步骤，至整个井段压裂结束。
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第二部分：关键技术及创新内容
㈡ 水力喷砂射孔参数设计优化
6、围压：射孔深度
随着围压的增大成
线性递减。 喷砂射孔施工参数：
井号 射孔排量（m3/min） 砂浓度（kg/m3） 砂量（m3) 喷砂时间(min) 陶粒粒径 DP1 1.9 120 2 15 40-70目陶粒 牛东平2 2.5 120 2.4 15-20 庙平1 2.5 120 1.2 10 F239H 2.5 120 1.2 10 青2-56H 1.8 120 1.6 15
产生裂缝 裂缝位置
压力 无法精确 预测
由射流产生裂缝 环空压力+射流 增压使裂缝延伸 精确 可确定 水力封隔 一次多段
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裂缝初始方向 无法预测 封隔方式 机械 一段
第四部分：应用情况及效果分析
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第四部分：应用情况及效果分析
现场应用5口井11层段，工艺成功率100％，有效率100％。 水力喷射最大深度4253-4259m。 施工最高砂比60%，单井最大加砂量50方，最大施工排量 3.5m3/min。 压后油井平均日增油8.9m3，单井最大日增油16m3，平均增产4.5倍，最 大增产9倍，气井压后增产15倍。
经济、安全的分段增产技术。
2、是解决裸眼井、割缝管完井、水平井、直井分段
压裂的尖端技术。 3、目前国内水力喷射工具与国外存在差距，普遍存 在磨损，尚需要进一步研究。
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第二部分：关键技术及创新内容
㈡ 水力喷砂射孔参数设计优化
2、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。 3、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。
8000多吨。
㈡ 社会效益
研究与现场应用表明，该技术有效解决了长期困扰水平
井分段压裂的技术难题，大大推动吐哈油田水平井压裂技术
进步，拓技术作业公司
第六部分：结论及认识
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第六部分：结论及认识
1、水力喷射定点压裂是集水力喷砂射孔、压裂、封
隔一体化的新型改造技术，是一种精准、高效、
DP1井水力喷射压裂技术实施情况
（1）DP1井井层概况 DP1井是鄂尔多斯盆地大牛地气田的一口水平井，水平井段612m，采 用裸眼完井方式完井。
根据测井解释结果，确定DP-1井水平井段水力喷砂射孔3个人工裂 缝的选择位置:
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DP1井水力喷射压裂技术实施情况
（2）压裂施工概况
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第二部分：关键技术及创新点
㈡ 水力喷砂射孔参数设计优化
1、喷嘴选择：要具有良好的耐磨性和较高的流量系数。
从水力学知识得知流束任意一点处的速度可由下式求得： VL =CV0D/L 式中: V L——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。
环空压力：略低于裂缝的延伸压力
压裂排量：考虑压裂液摩阻、 喷嘴的节流压差、裂缝延伸压力、 喷射工具强度、套管强度、压裂 限压等。
压裂
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第二部分：关键技术及创新内容
（二）水力封隔技术
原理：通过控制喷射工具，准确选择裂缝起裂的位置与方向；
裂缝形成后，高速流体喷射进入孔道和裂缝，孔道相当于 “射流泵”；环空的流体在压差的作用下被吸入地层，维持 裂缝的延伸，实现水力封隔。
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第二部分：关键技术及创新点
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第二部分：关键技术及创新点
创新点一：设计优化水力喷砂射孔所需的流速、最佳喷射时 间、喷砂液浓度、砂粒直径等参数。 ㈠ 水力喷砂射孔技术 主要机理：流体通过喷射工具，压能被转换成动能，高速 流体冲击形成射孔通道，完成水力射孔。 特点： 1.穿透深度大。 2.无地层压实伤害。 3.能够选择定向射孔。
水力喷射定点压裂改造技术 研究与应用
汇报人：董玉玲 吐哈油田井下技术作业公司
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汇 报 提 纲
第一部分：研究背景及意义 第二部分：关键技术及创新点 第三部分：主要技术特点 第四部分：应用情况及效果分析 第五部分：经济及社会效益分析 第六部分：结论及认识
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第一部分：研究背景与意义
施工井号 DP1井 牛东平2井 青2-56H井 喷射压裂 段数 3 2 2 压前产量 压后产量 增产倍数 15 9.0 2.2 完井方式 裸眼 筛管 射孔
m3/d
气3000 2 11
m3/d
气45000 18 24
庙平-11井
F239H井
2
2
1.3
1.5
3.4
6
2.6
4.0
套管
套管
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DP1井（3402m）压裂施工曲线图
压裂改造前该井一直停产4年多，压后日产气4.5×104m3， 压裂增产效果显著。
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第五部分：经济及社会效益分析
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第五部分：经济及社会效益分析
㈠ 经济效益
现场施工5井次11层，直接经济效益1445万元。平均单井
日增油8.5t/d，按有效期200天、有效率85%计算，累计增油
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第二部分：关键技术及创新内容
㈡ 水力喷砂射孔参数设计优化
4、含砂浓度: 含砂量越高，切割效能越好。但是，过多的含砂量容易引 起砂堵，并会在途中互相碰撞，降低速度，影响喷射效果。确
定砂浓度120 kg/m3 。
5、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。