水力喷砂射孔技术介绍

机具及规格
工具名 序号 称 单枪 喷嘴 数量 3 喷嘴 内径 直径 (mm) (mm) 5 外径 (mm) 长度 (mm)
套管 压井阀
水力锚 319.0m
1
喷枪A 喷枪A
58.0 145.0 280.0
喷枪B B 321.5mm 油管短节 324.00m
2
喷枪B 喷枪B
3
6
58.0 145.0 280.0
（3 ）泵 注 程
序 号 1 2 3 4 5 作业内容 排量 m3/min 压力 MPa 55.0 0.80.8-1.0 2.0-5.0
序
砂 比 % 砂量 m3 液量 m3 时间 min 3.0 2.0--3.0 3.0 备注
地面试压 清洗油管 停泵投球 携砂液 顶替液 2.3 2.3
原液 原液（ 原液（套管 见液） 见液） Φ45.0 mm
水力喷砂射孔（磨料射流） 水力喷砂射孔（磨料射流）是在高压水作用下加砂 射穿套管沟通地层的一种新技术和新工艺。 射穿套管沟通地层的一种新技术和新工艺。
1.1 技术应用范围
a. b. c. d. e. f.
油层较薄（厚度1.0米）、无法进行压裂增产的井 油层较薄（厚度1.0米）、无法进行压裂增产的井 1.0 特低渗透致密油藏，降低井底渗流阻力， 特低渗透致密油藏，降低井底渗流阻力，常规射孔 难以求产的井 不宜实施酸化增产的酸敏油藏 油层污染严重的各种套管井的射孔 压裂前期预处理来降低地层破裂压力等场合 适用井深：<4000米 适用井深：<4000米
40-44 40-44
6-7
2-3
51 8-10
22 5
石英砂 原液
停泵（放压为零），上提管柱 重复序号4、 步骤 步骤。 停泵（放压为零），上提管柱1.0m,重复序号 、5步骤。 ），上提管柱 重复序号 总计 6-7 8-10 160.0 66.0
常规射孔 水力射孔 2.4孔 2.4孔/米 YD-89 YD20孔 20孔 /m
J3q
319.0 324.0
5
2005. 5.24
342.68
177.8
8.05
套管接箍：323.42、313.29 套管接箍：323.42、
（2）设计/施工参数 设计/
携 用砂 喷 射孔 施 工 总 套 施工 砂 砂粒 量 枪 间距 时 间 管 排量 液 直径 压力 3) 间 (m) (min) 尺 (L/min) (m 3) 距 MPa） （MPa） (m （m m） m） 寸 (m) 40.0 2.3 （38-40） 10 60.0 0.438-40） 0.47″ 160 2.5 1.0 0.8 （7） （21+20） 21+20） （2.4）（38.32.4） 38.339） 39） 注：（1）括号内为实际施工参数，未标注的与设计相同 ）括号内为实际施工参数， （2）顶替液为原液，砂比为6%—8% ）顶替液为原液，砂比为
7″靶件岩样中的水力射深 7″靶件岩样中的水力射深
7″靶件岩样中的孔道直径大小 7″靶件岩样中的孔道直径大小
5 1/2″靶件试验参数
作业时间：2004.10. 三次射孔） 靶件岩样强度： 44. 作业时间：2004.10.19 （三次射孔） 靶件岩样强度： 44.02 MPa 施工参数: 施工参数
接泵车
闸门
防喷器
2 管柱配套工 艺技术研究
丝堵丝堵丝 堵
压力表 闸门 返排管线
套管
2.1 管柱工艺技术方案 管柱工艺方案 锚定方式 确定防喷工艺方案 井下管柱定位方式
压井阀
水力锚 319.0m
喷枪B B 321.5mm 油管短节 324.00m
喷枪 A 单流阀 反向单流阀
人工井底 342.68m
2.2 喷枪与喷嘴的优化设计
最大射深620mm 套管孔眼直径21.8mm 孔道直径160mm 620mm， 21.8mm， a 最大射深620mm，套管孔眼直径21.8mm，孔道直径160mm b 喷嘴耐磨性能良好
不论是作业一次的7″靶件（泵压： 不论是作业一次的7″靶件（泵压：45 ~ 50 MPa ，加 砂作业时 7″靶件 24分钟 还是作业三次的5 1/2″靶件喷枪喷嘴的直径变化均不 分钟） 间 24分钟）还是作业三次的5 1/2″靶件喷枪喷嘴的直径变化均不 耐磨情况良好。 大，耐磨情况良好。
水力携砂液的筛选
要求: 携砂性能好、低磨阻、低滤失、不污染环境、 要求: 携砂性能好、低磨阻、低滤失、不污染环境、 成本低。优选YSBD 胍胶缓交联体系作为携砂液。 YSBD成本低。优选YSBD-1胍胶缓交联体系作为携砂液。该 体系具有以下特点： 体系具有以下特点： 交联时间 分钟 原液粘度 流动摩阻 mPa.S 30—40 是清水摩 阻的30% 携砂稳定性
a. b. c. d. e.
喷枪外径与套管间距的最佳匹配 喷嘴几何参数的优化设计 喷嘴材料优选 水力性能参数的检测 结构定型
2.3 水力射孔喷砂剂/携砂液的研究 水力射孔喷砂剂/携砂液的研究 喷砂剂的筛选
影响因素：砂粒的粒径、椭圆度、 影响因素：砂粒的粒径、椭圆度、硬度和砂比 实验表明： 实验表明： 含砂比(体积比) --8% 8%时 （1）含砂比(体积比)为5--8%时, 喷射效果最佳 取粒径为0.4 0.8mm的石英砂可满足现场 0.4— （2）取粒径为0.4—0.8mm的石英砂可满足现场 施工要求
~
5 倍
1.3 主要技术参数
a.
20mm 套 管 射 孔 直 径 大 于 20mm ， 射 孔 深 度 大 于 800mm 800mm 适用井深： 4000米 适用井深：<4000米 适用套管直径： 适用套管直径：5 1/2″, 7″
~
b. c. d.
射孔数量： 射孔数量：上、下移动管柱可射 3
18 孔
喷枪 A 单流阀 反向单流阀
3
压井阀
53.0
108
548.0
4
水力锚
62.0 145.0 526.0
人工井底 342.68m
井下管柱结构图
3.7.1 23254井水力喷砂射孔施工总结 23254井水力喷砂射孔施工总结
（1）油、水层基本数据
稠 油 层 位 射开 射 孔 厚度 井 段 （m） （m） 完钻 日期 人工 井底 （m） 套管 套管 直径 壁厚 mm） （mm） （mm） mm）
15.5~16 8.5~12
φ10，缝长34 mm φ9 ， 缝 长 32 mm
620 500 480 410
140~160 100~150 80~105 80~90
8.02，８.04，8.03 5.82，5.86，5.84 5.1，5.14，5.06 4.04，4.06，4.03
7″套管水力射孔孔眼 7″套管水力射孔孔眼
软件界面
软件的输入界面
输出管柱结构示意图
3
地 面 打 靶 试 验源自经专家讨论， a 经专家讨论，确定地面打靶试验方案 完成地面靶件的制作（两个靶件） b 完成地面靶件的制作（两个靶件）
1/2″套管靶件 （1）5 1/2″套管靶件 1/2″套管短节长1.7mⅹ壁厚 套管短节长1.7mⅹ壁厚7.72mm 5 1/2″套管短节长1.7mⅹ壁厚7.72mm 1.2mⅹ直径2.4m,分两层各高 直径2.4m,分两层各高0.6m 水泥岩样高 1.2mⅹ直径2.4m,分两层各高0.6m 外筒钢板长8.0mⅹ 8.0mⅹ宽 1.25mⅹ壁厚 壁厚4.0mm 外筒钢板长8.0mⅹ宽（高）1.25mⅹ壁厚4.0mm 7″套管靶件 （2）7″套管靶件 套管短节长1 mⅹ壁厚 19mm 壁厚9 7″套管短节长1.7mⅹ壁厚9.19mm mⅹ直径 37m,分两层各高0 直径2 m,分两层各高 水泥岩样高 1.2mⅹ直径2.37m,分两层各高0.6m 外筒钢板长8.0mⅹ 8.0mⅹ宽 1.25mⅹ壁厚 壁厚4.0mm 外筒钢板长8.0mⅹ宽（高）1.25mⅹ壁厚4.0mm
8
12~19
600
130~150
8.02，８.05，8.04
6
9~13
550
130~140
6.12，6.18，6.1
5 4
12.2 11.6~22.0
360 350
70~80 80~90
6.1，6.2，5.66 4.6，4.58，4.86
17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 3 4 5 6 7 喷嘴直径（mm） 8 9
1.2 技术特点
a.
和常规射孔相比， 和常规射孔相比，水力喷砂射孔技术克服了射孔弹 的压实作用， 的压实作用，减少了对油藏的污染和伤害 射孔孔眼达 20mm ，地层孔道直径达 100 深度达 800 mm以上 mm以上
~
b.
160mm,
c. d.
有一定的压裂效应和造缝功能， 有一定的压裂效应和造缝功能，提高地层渗流面积 一孔的产量相当于炮眼的 3
套管壁面上的孔眼直径（mm）
图3 套管壁上孔眼直径 VS 喷嘴直径
650 160
射 孔 深 度 （ m m）
600 550 500 450 400 3 4 5 6 7 8 9
射孔孔眼平均直径 射孔孔眼平均直径（mm）
140 120 100 80 3 4 5 6 7 8 9
图4 射孔深度 VS 喷嘴直径
1—10
胍胶与地层配伍性 能较好，携砂性能 稳定
另外， 我们可以根据不同的情况， 另外 ， 我们可以根据不同的情况 ， 或者特殊的油藏 添加各类处理剂， 如助排剂， 粘土防膨剂， 破乳剂， 添加各类处理剂 ， 如助排剂 ， 粘土防膨剂 ， 破乳剂 ， 杀菌剂等。 杀菌剂等。
2.4 现场施工设计软件编制
施工参数: 施工参数 施工泵压： 45-50 MPa 加砂作业时间： 24分钟 总液量： 55m3 总砂量：7.5 m3 砂比：5-7 % 喷嘴组合为： 4-5mm, 6-8mm 清水为携砂液 射孔参数
喷嘴直径 mm 套管孔眼直径 mm 射深 mm 孔道直径 mm 射孔后的喷嘴直径 mm
8 5.8 5 4
施工泵压： 39~41 MPa（5.5min）， 加砂作业时间：16分钟 总液量： 27m3 总砂量：3.1 m3 喷嘴组合为： 4-5mm, 6-8mm 37 MPa （10.5min） 清水为携砂液 砂比：5~7 %
射孔参数
喷嘴直径 mm 套管孔眼直径 mm 射 深 mm 孔道直径 mm 射孔后的喷嘴直径 mm
4
a. b. c. d.
现 场 实 验
完成现场试验配套工具的加工准备 确定现场试验管柱工艺方案 确定现场施工水力喷砂射孔方案 完成现场施工两口井， 完成现场施工两口井 ， 井号为三厂克 浅十稠油井23254 23254和 浅十稠油井23254和23255
接泵车
闸门
防喷器
丝堵丝
压力表 闸门 返排管线
该软件用visual basic6 该软件用visual basic6.0开发 主要功能包括： 主要功能包括： (1)数据输入 数据计算与处理，计算所有数据， (2)数据计算与处理，计算所有数据，处理得 出所需结果数据 (3)数据输出功能 形成施工工艺设计说明书， a 形成施工工艺设计说明书，包括技术所 需的所有最终结果 打印功能， b 打印功能，包括数据打印和图像打印
c 完成试验准备和打靶试验
接泵车
靶
堵
丝 返排管线
件
1200mm
水泥靶 套管 油管短节 喷枪 丝堵
管 串 示 意 图
ф2548mm
套 管 (5 1/2″ 、 7″两种)
地面靶件射孔前的实物照片
地面靶件射孔后的实物照片
地面靶件射孔后剖开前的实物照片
7″靶件试验参数
作业时间：2004.10. 作业时间：2004.10.19 靶件岩样强度： 44. 靶件岩样强度： 44.4 MPa
c 射穿套管时间大约为60秒 射穿套管时间大约为60 60秒 d 靶件在水射流的冲击力和压力作用下发生部分破碎、错位， 靶件在水射流的冲击力和压力作用下发生部分破碎、错位， 致使水射流转向分流，因此降低了水射流的水平穿深能力。 致使水射流转向分流，因此降低了水射流的水平穿深能力。 现场作业时的射孔效果应会优于本次试验结果 e.有一定的压裂效应 e.有一定的压裂效应
喷嘴直径（mm）
图5 靶件中射孔孔眼平均直径 VS 喷嘴直径
喷嘴直径（mm）
7″靶件试验分析 7″靶件试验分析
从中可以明显看出，随着喷嘴直径的增加，套管壁面上的孔眼直径、 从中可以明显看出，随着喷嘴直径的增加，套管壁面上的孔眼直径、 射孔深度以及靶件中的孔眼平均直径都随之增加。同时，喷射24 24分钟 射孔深度以及靶件中的孔眼平均直径都随之增加。同时，喷射24分钟 停泵后，测量喷嘴直径变化情况，结果发现， 停泵后，测量喷嘴直径变化情况，结果发现，这四个喷嘴直径扩大均 以内， 在2％以内，说明选择的喷嘴材料耐冲蚀性很好 。