水平井分段压裂技术

混合管直径 靶件渗透率
一、水力喷射分段压裂技术
喷嘴压降(MPa)
5、喷嘴压损与排量关系
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0
Φ=5mm Φ=6mm Φ=6.35mm Φ=5.5mm
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
喷嘴排量(m3/min)
0.6
0.7
0.8
• 随排量的增大，喷嘴压损急剧增加； • 喷嘴直径的增大，喷嘴压损降低。
26 22
钢球
55 49 46 43 40 37
34
31
28 25
➢喷枪结构及滑套材质——硬质合金 ➢销钉剪切力提高
一、水力喷射分段压裂技术
现场施工情况：
➢油管排量2.6-3.4 m3/min，套管排量0.5-1.0 m3/min，油管压力40-50MPa， 套管压力12-20MPa ➢单枪最大过砂量45m3，8层共加砂340m3，使用原胶液2800m3 ➢ 东平2井: 单段（6×Φ6.0mm喷嘴）过砂量55+2＝57 m3 ➢最后压了8段，其中第3段和第7段地层亏空严重，没压成。
井斜，°
83.2 81.9 83.1 81.6 81.5 82.3 81.9 82.7 82.6 75.2
狗腿度， °/25m
0.76 1.66 2.6 2.65 1.29 0.77 0.9 3.27 3.77 1.38
套管接箍数据，m
2364.11 2353.38 2139.08 2128.17 2106.58 2095.76 2019.32 2008.5 1997.59 1987.0 1965.25 1954.44 1932.6 1922.67 1824.54 1813.52 1792.07 1781.05 1693.54 1682.53
施工井段 下 2360 2135 2104 2017 1991 1961 1923.5 1820 1786 1690
厚度，m 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
喷射点，m
2359 2134 2103 2016 1990 1960 1924 1819 1785 1689
段间距，m
225 31 87 26 30 36 105 34 96
一、水力喷射分段压裂技术
12.现场应用范例
东平2井是吐哈油田牛东区块的一口开发井, 2008年完钻后,先后经过两次笼统 压裂,生产一直不理想,经过地质分析,决定采用水力喷射进行水平井分段压裂改造.
牛东平2井水力喷射压裂施工井段
级数
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
上 2358 2133 2102 2015 1989 1959 1921.5 1818 1784 1688
进给速度
喷嘴直径
靶距（喷距）
1. 压力
影
喷嘴型式 射流功率
流道数 入喷射角
2. 排量
实 3. 磨料类型
响
流速 流量 切割体积
验 4. 磨料浓度
因
流体性质
切深或切宽
参 5. 磨料粒度
素Байду номын сангаас
射流反冲力 比能
数 6. 岩性
磨料参数 磨料类型
靶件参数 靶件强度
7. 围压 8. 时间
磨料流量
靶件硬度
磨料粒度
靶件孔隙度
一、水力喷射分段压裂技术
6、围压对喷射压力的影响
• 随着围压的增大，喷射产生的附加压差减小； • 喷射后在很短距离内压力趋于稳定。
一、水力喷射分段压裂技术
7、不同射流速度对不同岩样穿透时间的影响
35
射穿时间,min
30
1:1水泥石
25
1：2水泥石
1:3水泥石
20
砂岩
灰岩
15
10
5
0 100
120
关键：控制喷射压力和环空压力排量
一、水力喷射分段压裂技术
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
环空压耗 （MPa）
0.6 500 L/min
0.5
1000 L/min
1500 Lmin
0.4
2000 L/min
0.3
一、水力喷射分段压裂技术
10段喷砂射孔枪滑套与钢球尺寸组合
滑套工具尺寸
名称
第九级 滑套内 孔
第八 级滑 套内 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 50 47 44 41 38
35
32
29
水平分段压裂技术
提纲
一、水力喷射分段压裂技术 二、连续油管分段压裂技术 三、双封单卡分段压裂技术 四、管外封隔器+投球滑套分段压裂技术
一、水力喷射分段压裂技术
水力喷射分段压裂是射孔、压裂、隔离一体化增产措施
➢ 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, 提高效率和安全性，减少施工风险、 降低伤害和成本
140
160
180
200
220
240
260
喷射速度,m/s
不同流速下射穿定长试件所需的时间
在相同射流速度下，砂岩较灰岩更容易形成喷孔； 随着射流速度的增加，所需射穿时间大幅下降，当超过
160m/s后，下降幅度变为平缓。
一、水力喷射分段压裂技术
8、围压对射孔深度的影响
深度(cm)
11 10
9 8 7 6 5 4
一、水力喷射分段压裂技术
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）
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
一、水力喷射分段压裂技术
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
• 磨料硬度增加，喷射深度增加，但是影响幅度相对较小。
一、水力喷射分段压裂技术
10、 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
一、水力喷射分段压裂技术
11.喷射压裂工具整体方案设计
0
泵压30MPa 泵压39.5MPa
5
10
15
20
25
围压(MPa)
• 其它条件相同时，围压增加，射孔深度减小。
一、水力喷射分段压裂技术
9、磨料类型对喷射效果的影响
喷射深度,mm
530
480
430
380
330
280
230
石英砂
180
陶粒
130
80
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
时间,min
磨料类型对喷射效果的影响
0.2
0.1
0
0
500
1000
1500
2000
2500
井深 （m）
不同排量环空压耗与井深关系曲线
一、水力喷射分段压裂技术
3 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、水力喷射分段压裂技术
4 水力喷射射孔参数优化
流体参数
工况参数
射流压力