井下液力喷砂割缝的技术[余金陵].docVIP

PAGE 0 PAGE 6 井下液力喷砂割缝技术 摘要：井下液力喷砂割缝技术是采用含砂高压水流喷射、喷枪沿井壁从上向下移动一段距离，将套管及周围岩层沿轴向切开，产生两条互成180o的长缝,割缝深度达到1.2米，并可根据油层厚度提升管柱切割多条裂缝，从而达到增加井筒周围地层渗透率、解除污染堵塞及增产增注的目的。经过对该技术的施工工艺、喷嘴等部件进行改进，成功地在胜利油田、中原油田推广14井次，取得了显著的社会经济效益。 关键词：液力喷砂 割缝 解除污染 增产增注 1 国外应用情况 井下液力喷砂割缝技术是前苏联岩石力学及矿山测量研究院经过长期研究和改进，到目前已基本完善的用于改善油气田地层渗透性、提高油气井生产能力的一项新技术。 2 工作原理及技术指标 液力喷砂割缝技术在现场应用只需要常用的泵车、混砂车、水罐车等设备。现场施工简单方便，工作压力约30Mpa，喷枪上下移动速度为3-5mm/min，移动距离180-200mm，井下割缝宽度12-15mm，高度200mm，缝深大于1000mm～1500mm，喷嘴流量5L/S，并随工作时间增长而增大(据胜利油田现场试验结果，割8对缝后，喷孔直径由3.2mm增大到5.5mm)。每米1对缝其有效渗流面积约相当于127射孔枪约30孔/米的渗流面积，同时不存在射孔压实带及射击孔污染，因而能够有效地增产增注。 在油水井近井地带，随着油田生产的进行，地层的各种物理化学性能在不断变化，油气压力逐渐下降，同时受到不同程度的污染堵塞，岩层缝隙减小，甚至闭合，造成生产能力下降。特别是本来就是低渗透、低地层压力的油水井，在井筒周围，产生了一圈压实带，加之泥浆污染，注水结垢等因素的影响，阻碍了油水的流动，从而造成产量降低。另外，油水井井筒周围在地应力的作用下形成应力集中区，在这个区域内的岩层由于受到较高的应力作用而产生压实效应，即为油水井近井压实带。此处的渗透率远远低于远离井筒的地层渗透率，因此解决油水井近井带是解决油水井生产能力低的关键因素。 井下套管经液力喷砂割缝后，油水井井筒周围岩层的几何形态发生了巨大变化，打破了原来地层的平衡状态，应力场重新分布,形成一对相对较深的缝隙，在强大的地应力作用下，调整了原来的应力场：在裂缝的表面区域为拉应力区，而非压应力区，使压实带的岩层发生疏松并产生新的裂纹，半径在1米以上，从而有效提高地层的渗透能力。 3 地面试验及应用情况 由于井下套管割缝技术在井筒周围形成一对相对狭长而且深的裂缝，因此而解决了地层近井带低渗透率的特点。地面试验为直径为2m，外包8mm厚钢板、中心埋有油井套管的水泥靶，施工时间20min，外包钢板被刺透，将水泥柱体剖开。 我们利用该技术在河口采油厂义4-6-14井进行了首次井下试验。 通过这口井的施工，我们已经掌握了该项技术在现场中的施工工艺，并对该井进行了井下超声波成像技术的检测，通过检测，可以看到该井的射孔情况及割缝情况（图1），基本达到了设计要求。我们在胜利、中原油田施工的情况如附表1所示。 图1井下液力喷砂割缝超声波成像检测图 4 常规射孔工艺与井下液力喷砂割缝技术的对比 目前油田采用的油水井完井工艺主要是套管完井工艺，这种工艺一般采用射孔枪聚能射孔的方式进行投产。长期以来，射孔枪的枪型、结构发生了巨大变化，从最初的60枪到现在的127枪，从炸药爆轰聚能射孔到火炸药爆燃增效射孔，其目的主要是为了使金属流的穿透深度更大，对地层的污染降到更低，然而，其作用仍然有限。另一方面，由于炸药爆炸在井筒中产生的巨大能量，使套管及水泥环受到极大冲击和破坏。 80年代后期，液力射孔方式得到了大力发展。水力喷砂射孔技术作为一种相对简单的水力射孔技术在国内外现场得到了推广应用，另外国外还有高压水射流射孔技术也在一定范围内进行了研究与推广。但是这两种方式都存在着一个极大的缺陷，即要求压力过高。喷砂射孔工作压力在50Mpa以上，高压水射流射孔工作压力达70Mpa，这为现场的使用造成极大的不便。 液力喷砂割缝技术的出现较好的解决了以上两种工艺存在的矛盾。其具有较大的穿透深度并且无污染压实效应，并能有效减小对固井质量的破坏；另一方面，能够有效地避免喷砂射孔技术中水射流回流造成穿透深度降低的现象，从而使其具有较低的工作压力，进一步降低对施工设备的要求。以上优势使其成为具有高性价比的一种完井及油层改造措施。图2显示了普通射孔与液力喷砂割缝的区别。 图2 液力喷砂割缝与普通射孔对比示意图 5 液力喷砂割缝工具喷嘴的改进 井下液力喷砂割缝技术是由俄罗斯引进的，考虑到加砂量较小，所以引进后未对喷嘴进行改进。原井下工具喷嘴采用硬质合金结构，耐磨性相对较差，影响油水井的正常施工，因此，我们及时对喷嘴材料进行了改进，利用金刚石聚晶压制了新型耐磨性材料，并制成了水