水力喷砂射孔工艺及在现场的应用
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。
水力喷砂射孔压裂技术在老庄延9油藏的成功应用
通过 含 砂 的 高压 液 流 ， 高 压 液 射 流夹 带 射 孔 砂 （ 磨料 ： 通 常采用 石 英砂 ） 垂 直 冲击套 管 和岩石 。 并 在
岩石 中形成 一 定规 格 的清 洁 通道 ， 扩 大 了 近井 地 层
’ 的渗 流面 积 。
收 稿 日期 ： ２ Ｏ １ ４ 一Ｏ ４ —１ ５
发 生破 裂形 成裂缝 。 另一 方 面高 速射 流在 孔 眼的 上 、 下部 的井 眼 中产 生 负 压 ， 形 成 隔 离 达 到 分段 压 裂施
工 的 目的 。
２ ． ２ 工 艺 原 理
＿ Ｉ ＝ Ｉ ： 二 饕 ： 票
图 ｌ 常 规 射 孔 损 害 带 示 意 图
根据伯 努利 方程 ， 把 压 能转 变为 动 能 （ ｇ Ｐ 速度 ） ， 首先 进行 水力 喷砂射 孔 ， 接着 再 提 高排 量 ， 高 速流 体 在地 层 中形 成孔 洞 ， 通 过 液 力 传 压 将 压力 直 接 作用 于孔 洞底 部 ， 产 生高 于地 层破 裂 压力 的 压势 ， 使地 层
９ ２
内 蒙 古石 油化 工
２ ０ １ ４ 年第 １ ０ 期
水 力喷砂射孔压 裂技术在 老庄延 ９ 油藏 的成功应用
董小刚 ， 杨 嫱， 郭 奎
７ １ ８ ５ ０ ０ ） （ 延 长 油 田 股 份 有 限 公 司靖 边 采 油 厂 ， 陕西 靖边
摘 要 ： 水 力喷 砂 射 孔 压 裂技 术 通过 含 砂 的 高压 液 流 ， 高压 液射 流 夹带射 孔砂 垂 直 冲 击套 管和 岩 石。 并在岩 石 中形成 一 定规格 的清 洁通道 ， 扩大 了近 井地 层 的渗 流 面积 。 老庄延 ９油藏底 水发 育 ， 一般 的 压裂技 术有 可 能沟通 水层 ， 水 力喷砂 射孔 压 裂技术 则 可控 水控 缝 压裂 ， 有利 于稳 油控 水 ， 提 高产 能。
水力喷射技术的应用及效果分析
水力喷射技术的应用及效果分析摘要：结合油田油、水井结垢的特性，应用水力旋转喷射工具，以高压水的水力脉冲作用，对套管上的结垢及附着物进行处理，使套管、近井地带的有机或无机堵塞物剥落，起到除垢及解堵的目的，使结垢严重的油水井能够正常进行施工作业，恢复油、水井的正常生产。
关键词：水力喷射除垢。
吉林油田部分区块属于低渗透油田，经过长时间开采处于高含水后期，特别是近年来污水的回注，油、水井结蜡、结垢问题日益严重，尤其是硬质的、不易溶解于酸的垢，难以进行化学处理，用常规的方法无法有效的消除，带来的问题直接反映在套管内径变小、近井地带堵塞，常规施工的井下工具、工艺难以解决上这些问题，影响油、水井正常生产和井下作业。
1.油水井结垢现状及危害：由于钻井、完井、井下作业和长期采油、注水生产过程中的液体污染和机械杂质沉淀堵塞，不可避免地造成近井地带渗透率降低，一些稠油井长期开采导致原油中轻质成份含量降低，重质成份含量增加，致使原油粘度大大增加；井筒及近井稠油、死油非常容易堵塞炮眼和油层孔道，近井地带的结蜡、结垢问题日益严重，造成套管内径变小、近井地带堵塞，用常规的方法无法消除最终致使产油量和注水量下降甚至停产。
2.常规处理方法及存在问题近年来国内外研究和应用的处理近井地带、解除地层堵塞的方法很多，包括化学、物理方法应用取得了不同程度的效果。
但这些技术还存在不少局限，如大修除垢技术成本高，大修力量不足；酸化等化学技术除垢，只能解决井筒及井筒周围非常有限距离的污染问题，还会造成二次污染，伤害套管和地层；有的施工复杂，成本高；有的物理作用单一，受井下条件限制，产生的能量有限，处理深度和效果不很理想。
在吉林油田应用较多的普通酸洗等措施只能解决井筒及井筒周围非常有限距离的污染问题，对上述问题不能得到根本解决，为此开展了水力喷射解堵技术研究。
3.水力喷射技术的现场应用水力喷射解堵技术是利用可控转速的旋转自振空化射流装置，产生高压水射流，直接冲洗炮眼解堵和高频振荡水力波、空化噪声进行解堵的一种工艺。
连续油管工艺
步
8.磨铣桥塞顶部5分钟，5分钟后上提管柱5英尺，是否管柱处 于中性 状态；
骤
9.10分钟后，继续磨铣桥塞；重复直至桥塞被磨铣完毕；
10.停泵.
11.如果需要磨铣多个桥塞，继续下放磨铣管柱管柱直至探到前一桥塞残留顶
面，重复步骤5到10直到所有桥塞被磨铣完毕。追送最后一个桥塞残留部分到
井底。
12.起初连续油管及工具
6
3693
0.5
30-50 100
7
3595
0.5
30-50 100
8
3519
0.5
30-50 100
射孔时间 min
10 10 10 10 10 10 10 10
基液
布孔 数
清水 4 清水 4 清水 4 清水 4 清水 4 清水 4 清水 4 清水 4
布孔 方式
水平 水平 水平 水平 水平 水平 水平 水平
--丢手
---循环阀短节 ---循环冲洗工具
施工案例：义xx井施工前油管内压裂砂堵，
井底高压，连续油管下至3670m,清除了油 管内的堵塞，恢复了生产，放喷压力达 40MPa，持续时间达到30天。 新疆永XX井投产后，因蜡质含量过高造成 堵塞，无法正常生产，同时井底高压，后 续常规措施无法实施。应用连续油管冲洗 深度达5558.18m,成功解除了生产管柱内 的阻塞，恢复了产能。
48Mpa 117mm 50.8mm
4个 50.8mm 43.4mm
射孔器
最大外径 最小内径
长度 孔眼直径 孔眼数量 射孔排量 射孔时间 射孔砂要求 射孔液砂浓度
每层设计过砂量
94mm 50.8mm 310mm 4.67mm
4 0.6-0.64m³/min
水力喷射技术在潜山水平井的应用
水力喷射技术在潜山水平井的应用摘要：兴古潜山水平井储层存在岩性特殊，裂缝发育，高温、高压，井况复杂，压裂起裂点选择受限等问题，对压裂工具、压裂液、支撑剂、压裂工艺等都提出了较高的要求。
通过在深层巨厚潜山大井段水平井试验水力喷射压裂技术，实现了一次管柱可进行多段压裂，施工周期短，不需要机械封隔，能够自动隔离，用于裸眼、套管完井，可进行定点喷射压裂，准确造缝。
目前已实施3口井，取得较好的增产效果，为潜山深层水平井改造提供了经验和技术支持。
关键词：兴古潜山压裂水平井水力喷射分段一、油藏概况兴古潜山构造上位于辽河坳陷西部凹陷中南部兴隆台～马圈子潜山构造带上。
该区储层构造复杂，岩性多样。
兴古潜山太古界为具有统一压力和温度系统块状裂缝性油藏，油藏顶部埋深-2355米，目前认识含油底界-4680米，含油幅度2300多米；如何高效动用巨厚储层，是开发部署上的一道难题。
兴古潜山储层具有双重介质特征，储集空间分为孔隙型和裂隙型两大类。
基质孔隙度有效储层平均 4.8%。
宏观裂缝多为中、高角度缝，裂缝平均孔隙度0.52%。
裂缝平均渗透率161mD。
基质平均渗透率0.82mD。
兴古潜山原油性质好，属稀油。
地层原油密度为0.6442g/cm3，粘度0.384mPa.s。
天然气相对密度0.6755，甲烷含量平均83.6%，属溶解气。
二、油层改造难点由于兴古潜山油藏的特殊性，油层改造存在以下技术难点：1.井口施工泵压高井底破裂压力高。
井底破裂压力主要受地应力及岩性的控制。
绝大多数井底破裂压力随地层深度的加深而增加。
压裂管路沿程摩阻高。
对于选定的压裂液及配方系列和管柱结构, 压裂管路沿程摩阻与井段的深度成正比增加。
超深井压裂施工的管路摩阻同样是普通井的2~3倍。
2.施工参数受限由于压裂液在泵注过程中沿程摩阻受施工排量的影响极大, 提高施工排量, 沿程摩阻就会成倍增加, 所以施工排量很难提高。
施工排量提不高, 必然导致水力压裂裂缝高度受到影响, 所以在低排量压裂的条件下很难压开宽裂缝。
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。
水力喷射技术在四川油气田中的应用
水力喷射技术在四川油气田中的应用摘要：水力喷射技术近几年在世界范围内的许多油田得到应用，特别对低渗透油气藏进行压裂增产是有效可行的，是一种经济适用的增产技术。
川渝地区合川构造、广安构造储层大部分具有低孔低渗的特点，自07年至今已经成功对5 口开发井实施了水力喷射技术。
该技术射开的孔洞大，和裂缝的联通性好，能有效控制裂缝起裂，在井中准确造缝，缩短试油周期。
对储层的改造和四川气田产能建设起到积极作用。
关键词：水力喷射低孔低渗压裂水平井定向井一、前言水力喷射技术是一种利用工作液体携带一定大小颗粒和强度的砂子，以较高的速度从窄小喷嘴喷出，产生强大的切割力量，达到射穿套管和水泥环，打通油气通道的增产新措施。
1998年，Surjaatmadja首先提出了水力喷射压裂思想和方法，并用数值模拟和室内实验方法对其可行性进行了研究[1]。
水力喷射压裂是集水力射孔、压裂、隔离一体化的新型增产改造技术，是利用水动力学原理成功解决裸眼水平井压裂不需其他机械封隔的方法。
水力喷射压裂通过两套泵压系统分别向油管和环空中泵入流体，一次完成喷射射孔和压裂。
水力喷射压裂具有能够较准确地在指定位置制造裂缝，无需机械封隔，节省作业时间，提高作业安全等众多优点[2]。
在该技术试验的油气藏中，绝大多数是低孔低渗透储层，无论是长庆油田还是四川气田，水力喷射能很好的提高增产效果和作业效率。
三、水力喷射原理由方程可知，高速流体携带高压能量冲击套管壁、水泥环、岩石形成射孔通道。
高速流体的冲击作用在水力射孔孔道顶端产生微裂缝，降低地层起裂压力。
射流继续作用在喷射通道中形成增压，向环空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瞬间将射孔孔眼顶端处地层压破[4]。
环空流体在高速射流的带动下进入射孔通道和裂缝中，使得裂缝充分扩展，同时向裂缝中挤入携砂液，继续延伸裂缝，并支撑起裂缝，最终达到改造储层的目的，喷射过程见示意图1。
三、水力喷射工具四川盆地合川、广安片区布井方式以丛式井为主，所以大部分为定向井，还有部分水平井。
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
水力喷砂射孔技术在鲁迈拉油田的应用
鲁迈拉油田位于伊拉克南部巴士拉省, 紧邻 科威特, 该油田占地面积约为 1600km2 ( 长 80km、 宽 20 km) , 探明石油储量约为 800×108bbl [1bbl = 0. 159m3 = 0. 137t ( 下同) ] [1-2] 。 鲁迈拉油田主要 目的层是中、 下白垩统, 包括中白垩统 Mishrif 组 石灰岩、 下 白 垩 统 Nahr Umr 组 砂 岩、 下 白 垩 统 Zubair 组砂岩, 是伊拉克境内的第 一 大 油 田[3-4] 。 鲁迈拉油田自 1954 年 12 月开始进行石油开发, 在 后续的几十年中日产油量实现稳步增长, 于 1979 年 5 月达到峰值 175 × 104bbl / d; 随后受长期战乱、 外部制裁和油田设施老化等因素的影响, 油田产 量急速下降至 100 × 104bbl / d。 2009 年在伊拉克油 田项目的第一轮招标过程中, 由伊拉克石油公司、 英国石油公司和中国石油天然气集团公司组建的联 合作业 机 构 ROO ( Rumaila Operating Organisation) 中标, 获得该油田为期 20 年的技术服务合同。
图 2 喷射液从孔眼返排岩屑示意图
水力喷砂射孔的介质是高硬度、 不溶解于水 浆的磨料, 随着地面高压泵组排量增加, 水浆携 带磨料克服阻力加速前进, 其中水浆是传输磨料 的载体, 水浆的动量传递给磨料后, 磨料高速冲 击套管, 对套管壁产生冲蚀破坏。 影响水力喷砂 射孔的因素主要有磨料冲击速度、 磨料含量、 磨 料性质和套管钢级; 磨料的冲击速度取决于喷射 压力及喷嘴直径等因素。
摘 要: 为了减少近井地层由于压实作用而受到的伤害, 以及提高采油井产出率且延长开采周期, 开展了水力 喷砂射孔作业技术在伊拉克鲁迈拉油田现场的应用研究。 通过建立地面射孔试验模具, 进行地面的水力喷砂射 孔及常规电缆射孔试验, 试验后对模具进行解剖并对各自形成的孔眼进行测量, 计算得出各自射孔后形成的孔 眼面积; 实施水力喷砂射孔的现场应用, 对已经电缆传输射孔的油层进行水力喷砂射孔作业, 比较作业前后单 井日产油量。 根据地面试验结果得出水力喷砂射孔形成的孔眼表面积是电缆传输射孔的 2. 71 倍, 进行水力喷砂 射孔现场作业, 跟踪产油量, 与喷砂射孔作业前相比, 采油井不仅恢复了自喷能力而且日产油量提高了 1. 5 ~ 1. 8 倍, 达到了预期的作业效果。 相比电缆传输射孔, 水力喷砂射孔能有效解除因电缆传输射孔造成的密闭圈, 并扩展了油流通道, 提高采油井产量。 现场试验结果表明该技术相比电缆传输射孔更具优越性, 应推广该技术 在鲁迈拉油田的应用。 关键词: 水力喷砂射孔; 电缆传输射孔; 作业流程; 连续油管; 鲁迈拉油田
定向水力喷砂射孔工艺在塔河油田的现场应用
２）液压丢手接头 预 防 在 管 柱 卡 埋 时 上 部 管 柱 能 够 正常起出。
最高施工排量为２．６９ｍ３／ｍｉｎ。 管串下到位后，调 整 管 柱 确 保 喷 枪 对 准 射 孔 井 段，
３）防砂水力锚确保施工期间射孔枪不移位，防止砂 进入水力锚槽阻碍水力锚回位，导致工具不能从井内正
安装连接好地面水力喷砂射孔流程，试压合格后开始第 一段定向喷砂射孔施工（图 ３ ）。
图２ 射孔枪实物图
２ 定向水力喷砂射孔工艺优化及管串设计
图１ 水力喷砂射孔原理示意图 当油管内部液压 ＰＡ 足够大，流体经射孔枪后，能 量转换成动能使得喷速 ＶＢ足够高，同时在流体中加入
２．１ 定向水力喷砂射孔工艺优化 针对塔河油田碎屑岩水平井特点，优选了拖动管柱
方案进行水力喷砂 分 段 射 孔，并 从 分 段 射 孔 施 工 流 程、 管柱防砂设计、防砂 施 工 方 案、液 体 体 系 等 方 面 进 行 了 优化。
常起出。
１）正替滑溜水。正替一个油管容积的滑溜水。
２．１．３ 防砂施工方案优化 １）第一段喷砂射孔之后使用滑溜水进行顶替，将油
管和水平井 段 环 空 替 成 滑 溜 水，尽 可 能 将 砂 冲 离 水 平
水力喷砂射孔施工方案
水力喷砂射孔施工方案1. 引言水力喷砂射孔施工是一种常见的岩体加固和地质勘探方法，该方法利用高压水流和砂浆推动喷嘴从岩体内部孔隙冲刷出来，以加强岩体的稳定性和减少渗水。
本文档将详细介绍水力喷砂射孔施工方案。
2. 施工工艺水力喷砂射孔施工分为以下几个步骤：2.1 前期准备在施工前，需要进行以下准备工作：•确定射孔位置和布局：根据岩体的结构和设计要求，确定射孔孔隙的位置和布局。
•准备设备和材料：包括高压水泵、喷砂机、喷嘴、水管、砂浆等。
•组织施工人员：确保有足够的人力资源来进行施工作业。
•安全防护：确保施工现场的安全，包括佩戴防护装备、设置安全警示标志等。
2.2 施工步骤2.2.1 钻孔首先，使用钻机在岩体上钻孔，钻孔直径和深度根据设计要求确定。
钻孔的位置应根据结构特点、荷载条件和设计要求来选择，以确保施工的有效性。
2.2.2 清洗孔道钻孔完成后，需要使用高压水泵将孔道内的泥浆和杂质冲刷掉。
清洗孔道的目的是减少孔隙中的阻力并提高后续灌浆的效果。
2.2.3 喷砂清洗孔道后，将喷砂机连接到高压水管上，并将喷砂机的喷嘴插入钻孔中。
开启高压水泵，将高压水流和砂浆一起注入岩体孔隙中。
喷砂的目的是通过冲刷作用，将岩体孔隙内的杂质冲刷出来，增加岩体的稳定性。
2.3 清理残渣喷砂完成后，需要对施工现场进行清理，清除残留的砂浆和岩屑，确保施工质量和安全。
3. 施工注意事项水力喷砂射孔施工过程中需要注意以下问题：•安全防护：在施工现场应设置相关的安全警示标志，施工人员应佩戴安全防护装备。
•设备维护：定期对喷砂机、钻机等设备进行维护保养，确保其正常运行。
•施工人员培训：施工人员应具备相关的专业知识和技能，以确保施工的正确性和安全性。
•施工质量控制：对施工过程进行监督和检查，确保施工质量符合设计要求。
4. 结论水力喷砂射孔施工是一种有效的岩体加固和地质勘探方法。
通过正确的施工工艺和注意事项，可以提高施工效率和质量，以满足设计要求和工程需要。
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)
水力喷砂射孔压裂技术在试油工艺中的实践
水力喷砂射孔压裂技术在试油工艺中的实践【摘要】近年来，随着我国经济水平的不断提高，我国试油工艺技术也得到了迅猛提升。
其中，水力喷砂射孔技术作为采油方式中最重要的一种，可以解决低渗致密油藏、薄油层和有污染的井的射孔作业的问题，可以完成套管完井、筛管完井及裸眼井的射孔压裂作业及低渗油藏及水平井的压裂的改造。
同时，水力喷砂射孔压裂技术也是可实现压裂，射孔及排液联作的新型工艺技术。
其根据油田储层特点，通过应用能加快试油进度，减少油气层的污染，有利于认识油气层，为该项工艺技术的进一步推广应用储备了实践经验。
目前，虽然该项技术尚处于起步阶段，但是其潜力是不可忽视的，因此，本文着重探讨在试油工艺中水力喷砂射孔压裂技术的实践相关问题。
【关键词】水力喷砂射孔压裂试油工艺实践与设计采油效率水力喷砂射孔压裂技术在60年代末70年代初发展。
这种方式是继常规射孔技术、高压水射流技术之后发展起来的新型油气井完井方式，它是一种新型工艺技术。
它在当代油气田勘探开发中，是很重要的增产技术之一，起初形成直径和深度的射孔孔眼是通过井下射孔的工具喷嘴喷，射出高速射流刺穿套管和近地层。
而发展到十五年前，水力喷砂分段压裂技术才革新成今天的，集喷砂射孔和加砂压裂联作的储层的改造技术，才成为增产、增注的有效措施之一。
1 当代的水力喷砂射孔压裂技术的现状目前，随着油气勘探开发的发展，浅井已经渐渐淡出人们的视线。
深井、超深井、超高压井将会愈发增加，勘探开发的也必将走向深层次。
试油工艺技术，在钻井设计时，必须对试油和完井进行论证，建议采气井口应配相应承受高压的安全阀等设奋。
这个方式有效的解决了藏注水井的近井地带高阻力问题，无论用于油层较薄还是可用于厚度1.0m的油层，都可以解决低产井的射孔解堵，解决特低渗透油藏、高水敏油藏的井底渗流阻力问题。
水力喷砂射孔压裂技术是喷砂射孔技术和加砂压裂技术的结合，其可以利用连续油管连续在一个井筒内压裂多条裂缝。
其有着适合直井多层压裂，水平井分段压裂和薄互层的压裂改造，然后缩短试油周期，节约射孔费用，不需要封隔器或者桥塞。
水力喷砂射孔技术介绍
水力喷砂射孔技术介绍水力喷砂射孔技术的原理是通过水流和砂粒的高速碰撞，利用水力冲击能量将砂粒投射到目标表面，形成高速冲击力，从而将表面的污垢、油渍、老旧涂层等物质冲刷掉。
水力喷砂射孔技术通常需要采用高压水泵将水流推送到水枪或喷嘴中，同时加入砂粒，通过控制水流和砂粒的速度和压力来实现不同的射孔效果。
水力喷砂射孔技术的优点主要体现在以下几个方面。
首先，由于水力喷砂射孔技术使用的是水和砂粒，不需要使用任何化学溶剂或有害物质，因此对环境无污染，对人体无害，符合环保要求。
其次，水力喷砂射孔技术具有高效快速的特点，可以迅速清理大面积的杂质、油污或涂层，节省了人力和时间成本。
此外，水力喷砂射孔技术对于硬度较高的材料，如混凝土、岩石等，也有较好的清理效果，可以有效提高表面的粗糙度和附着力，为后续的修复和涂装提供良好的基础。
水力喷砂射孔技术在许多领域都有广泛的应用。
首先，在建筑和房屋装修领域，水力喷砂射孔技术可以用于清理墙面、地面或天花板上的污渍和涂层，恢复表面的平整度和粗糙度，提供更好的装修效果。
其次，在桥梁和道路维修中，水力喷砂射孔技术可以用来清理老旧涂层、路面修补和防腐保护，延长桥梁和道路的使用寿命。
此外，水力喷砂射孔技术还可以应用于船舶、管道、储罐等重工业领域的清洗和防腐维护工作。
使用水力喷砂射孔技术时需要注意以下几点。
首先，射孔时需要根据不同的工作要求调整水流和砂粒的速度、压力和喷嘴型号，以确保达到预期的清洁效果。
其次，操作人员需要佩戴适当的个人防护装备，如防护眼镜、口罩、手套等，以避免射孔过程中的飞溅物伤害。
同时，要注意施工环境的通风和安全管理，防止射孔过程中的意外事故发生。
最后，使用水力喷砂射孔技术时，需要根据不同材料的硬度和表面性质选择合适的砂粒类型和粒径，避免过度冲击导致损坏表面。
综上所述，水力喷砂射孔技术是一种高效、环保且广泛应用的射孔技术。
在建筑、桥梁、道路等各个领域都有着广泛的应用前景。
但在实际施工过程中，需要根据不同的工作要求和材料性质来进行调整和选择，以达到最佳的清洁效果和使用效果。
水平井水力喷射射孔环空加砂工艺安全分析及措施
水平井水力喷射射孔环空加砂工艺安全分析及措施开工以来，油井水平井压裂改造工艺发生了较大的变化，多数井压裂改造方式从水力喷射油管加砂分段压裂调整为水力喷射环空加砂分段压裂，由于工艺变更，产生了新的安全风险。
为了确保新工艺技术成功应用，保障施工安全，各级技术管理者和现场操作人员必须严格执行操作规程和技术要求，认真进行工艺安全分析，制定有针对性的预防处置措施。
一、水力喷射环空加砂压裂的优点
1、环空过流截面大(是2?"油管内过流截面的2倍)，液体的流速低，与管柱的磨擦阻力小，对油管磨损小，可以延长油管的使用寿命。
2、环空内流速低，可以降低压裂液在管内的流动剪切速率，提高携砂性能，降低支撑剂在施工管柱内脱砂形成砂堵的概率。
3、采用油管内喷砂射孔，环空内加砂压裂，喷枪只进行射孔作业，可以提高水力喷枪的使用寿命。
4、管壁磨阻小，相对应施工压力就比油管内注入压力低，可以显著地降低施工水马力，降低压裂施工成本。
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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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水力喷砂射孔工艺及在现场的应用前言
随着低渗透油藏开发力度不断加大 ,越来越多的储量得到动用。
但是由于储层地质特征或井身结构不适宜直接进行水力压裂或酸化改造 ,如对于固井质量不好、上下有水层、地层压力过高而不能进行压裂改造的极小薄层、薄互层等要求射孔位置精度较高的井 ,为了实现有效挖潜目的层 ,水力喷砂射孔是一种行之有效的技术手段。
水力喷砂射孔是用地面压裂车将混有一定浓度石英砂的水浆加压，通过油管泵送至井下，水砂浆通过井下射孔工具的喷嘴喷射出高速射流，刺穿套管和近井地层，形成一定直径和深度的射孔孔眼，水力喷砂射孔可以产生比常规射孔更大更深的射孔孔眼，高度可由地面调节，尤其是水力喷砂射孔可以避免常规射孔产生的压实带，并且应力松弛带动井筒裂缝的张开和孔隙度渗透率得到提高，同时孔跟不会上下延伸沟通水层，所以水力喷射具有很强的技术特色，对底水或者气顶等特殊油藏改造尤为适宜。
1工作原理及特点
1.1 工作原理
由动量-冲量定律可知 ,高压泵将带有磨料(通常是石英砂)的液体 ,从油管经特制的喷嘴将压头转换为速度 ,即给液流中的砂粒以动量 ,该动量与套管、岩层或其他障碍物接触时,动量的速度突然降为0 ,此时含砂射流以冲量做功 ,于是便产生了水力喷砂射孔技术。
1.2 特点
喷砂射孔与普通射孔相比具有以下特点:穿透深 ,对污染半径小的储层可以起到射孔、解堵的双重目的;在孔眼周围形成清洁通道 ,不会形成压实带造成储层伤害;射孔孔径较大;可以根据不同的井身结构和层段有选择地进行射孔。
2喷砂射孔方案设计方法
2.1 喷射参数的设计
(1) 喷射排量。
喷砂射孔过程首先需要确定最小的施工排量 ,确保喷射过程砂浆的顺利排出。
根据理论分析及现场经验 ,应用密度2.65g/cm3的石英砂进行喷射施工，10%砂比顺利返出 ,一般要求流速大于1.2 m/ s。
在设计时首先需要根据井身结构确定最低施工排量 ,例如对于内径124.26 mm套管×外径73 mm油管 ,要保证砂浆的顺利返出 ,至少要求排量大于0.3m3/min ,现场一般采用0.5 m3/ min。
(2) 喷射层位及喷枪个数。
喷枪一般长度为35～40cm ,可以根据地质要求及油层厚度确定下入喷枪的位置及个数。
一般来讲，排量1.0m3/min ,对于喷嘴直径3.8m左右的工具可以保证8孔孔眼压差20MPa。
例如,对于3000 m以内的油井 ,在地面设备许可的条件下排量达到3.0 m3/min ,可以下入8只喷枪 ,共24孔。
根据试验及理论分析 ,水力喷砂射孔过程的喷射时间、喷射深度及压力之间存在如下关系:
V0=240Q/nπd2 (1)
L max=6.4dV0/(V th+ΔV P) (2) t = 2.535 × 105×H{6.4dV0/(2.18H +ΔV P)2ln[6.4 dV0/6.4 dV02(2.184H+ΔV P)L]-L/(2.184H+ΔV P)} (3) Lt = 0
Lt →∞= Lmax
式中: Q 为喷射排量 ,m3/min ; n 为喷嘴孔数 ,个; d为喷嘴直径 ,mm; Cd为孔眼流量系数; V0为喷射速度 ,m/s ;Lmax为最大喷射深度 ,mm; Vth为临界喷射速度 ,m/s ;ΔVp为在喷射孔由于回流导致的速度损失 ,m/s;H为材料的洛氏硬度; t 为喷射时间,s。
对于上述方程可以采取数值方法求解 ,为方便预测有关参数 ,列出了不同材料的硬度及临界喷射速度(表1)。
根据上述方法计算 ,孔眼压差在20MPa时,对于含铁砂岩喷射时间在20～30min液体利用率最高。
2.2 磨料的选择
实验表明 ,在一定压力和排量下 ,射孔深度不随磨料的浓度和磨料直径的增加而增加 ,相反在磨料粒径增加到一定程度时射孔深
度反而有下降趋势。
这说明在一定压力和排量下磨料有一最佳浓度值和粒径值。
根据实验结果 ,最佳浓度范围为6 %～8 % ,适用浓度 4 %～10 % ,最佳粒径为 0.4～0.6 mm ,现场推荐采用5 %～8 % ,0.4～0.8mm 的石英砂。
2.3 喷射工作液
工作液选用具有一定携砂能力、沿程阻力较小的液体 ,并且要特别重视油层的保护工作。
通过室内实验 ,决定采用 0.2 %～0.5 %HPG 或 HPS ,粘度要求达到 20～40MPa·s 以上 ,以保证携砂性能。
推荐的施工配方:稠化剂 HPG的浓度为 0.2 %～0.5 %;防膨剂KCl的浓度为 1 %～2 %或DTE浓度为 0.2 %～0.3 % ,根据不同情况可加入杀菌剂、破乳剂等。
2.4 喷射管柱强度校核
喷枪位置的准确程度对于喷砂射孔是至关重要的 ,同时由于管柱承受较高的内压 ,管柱强度的校核是极为重要的。
根据工艺过程 ,通过井筒温度场的计算、压力场的计算、油管柱的受力分析、管柱的应力计算等建立了一套适合喷砂射孔的高压作业管柱设计分析方法。
3 现场应用
2009年3月19日，我机组对镇98井长3 1，2053.5-2054.5m进行了水力喷砂射孔作业。
镇98井位于甘肃省庆城县土桥乡，是鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的一口预探井。
长3 1层为油水同层（油层数据如下图所示），故采用水力喷砂射孔。
在磨料的选择方面，选用了0.425-0.85mm的石英砂，真密度为2.64g/cm2,视密度为1.62g/cm2。
施工管柱为：堵头+眼管+节箍+单流阀+喷射器+2"7/8外加厚油管至井口。
施工过程：
1、作业队技术员认真检查钻具，用油管规对入井油管逐根进行试通，合格后按10-20m/min的速度平稳下完施工钻具后由测井站校深，调整好钻具位置，坐井口，联结好放喷管线。
2、备液前清洗储液罐，按设计配制好合格的工作液体。
3、摆好施工车辆及辅助车辆，联接好地面管线油管注入系统试泵45Mpa，无刺漏。
4、用活性水正循环灌满井筒，套管返水，泵压正常后换液施工（泵注程序如下）。
5、停泵后，用活性水+基液40m3正循环冲砂，然后抽汲。
施工结果：
2009年3月21日至3月30日对该井长31：2053.5-2054.5m压裂后抽汲求产，抽深2050m，动液面1950-2000m，日产油为0t，日产水4.9 m3。
与其他该层位非水力喷砂射孔井相比，产量有较大提高。
4 存在的问题
水力喷射施工过程中，施工管柱内外的温度和压力都会随着施工色进行发生较大变化，温度降低必然导致油管的收缩，油管内压力则可引起其膨胀并使管柱缩短，这些变化将引起油管的伸缩，从而影响喷嘴定位的准确性，但是考虑到水力喷射阶段嘴喷射位置，实现准确喷射对薄互层改造尤为必要。
5 结论
(1)水力喷砂射孔对于油气井增产及压裂改造是一项重要的支撑技术 ,可以作为直接改造措施和压裂工作的预处理 ,能够有效降低地层破裂压力和生产压差。
特别适用于由于固井质量不好及邻近水层等原因无法进行压裂酸化增产措施的井。
(2)喷砂射孔对于小薄层、薄互层可以起到射孔和解堵的双重目的 ,射孔精度控制在0.1 m的范围内。
(3)通过现场试验 ,形成了一套喷砂射孔现场方案的设计方法 ,可以根据不同的油气井身结构、喷射层位参数、喷射工具 ,设计喷射过程的施工排量、预测施工过程的压力及喷射深度 ,优化施工时间。
(4)水力喷射是一新型的射孔和初步改造储层的工艺方式，目前技术状况下可以达到沟通油气层和制造一定深度裂缝的工程效果：
(5)相对于压裂，水力喷射射孔沟通范围有限，渗流半径较小，同时考虑到施T时温度压力对油管的影响，水力喷射射孔喷嘴的准确定位技术有待解决，一定程度上影响了改造效果：
(6)水力喷射射孔不导致裂缝的上下延伸，不会沟通上下产层，对储层物性较好，泄流面积大的底水、气顶等复杂油气藏较为适合，具有较强的开采针对性和增产稳产效果：
（7）水力喷射射孔没有常规射孔的破碎带和压实带，裂缝切割后的缺失具有对井筒附近的应力集中后的应力松弛作用，可变相提高储层连通性能，可用于降低地层破裂压力、小型改造等工程目的。
参考文献:
[1 ] 巩志荣水力喷砂射孔(切割)工艺技术的实验研究及其应用[J];石油钻采工艺 ,1985 ,8(4)
[2 ] 沈忠厚水射流理论与技术[M];山东:石油大学出版社 ,1998;。