水力喷砂压裂技术研究及应用.ppt

吐哈油田井下技术作业公司 吐哈油田井下技术作业公司 水力喷射定点压裂改造技术 研究与应用 汇报人：董玉玲 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 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： 改造井段长，采用分段改造。 一般需分3-5段压裂，封隔工具要求高。 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： 均衡改造。 有效封隔。 起裂位置裂缝形态确定。 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。 第一部分：研究背景与意义 第二部分：关键技术及创新点 第二部分：关键技术及创新点 ㈠ 水力喷砂射孔技术 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。 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： 穿透深度大。 无地层压实伤害。 能够选择定向射孔。 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。 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 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。 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 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。 第二部分：关键技术及创新内容 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 。 4、含砂浓度: ㈡ 水力喷砂射孔参数设计优化 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。 第二部分：关键技术及创新内容 井号 DP1 牛东平2 庙平1 F239H 青2-56H 射孔排量（m3/min） 1.9 2.5 2.5 2.5 1.8 砂浓度（kg/m3） 120 120 120 120 120 砂量（m3) 2 2.4 1.2 1.2 1.6 喷砂时间(min) 15 15-20 10 10 15 陶粒粒径 40-70目陶粒 20-40目石英砂 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： ㈡ 水力喷砂射孔参数设计优化 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 压开地层： P增+P环P破裂 环空压力：略低于裂缝的延伸压力 压裂 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。 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。 第二部分：关键技术及创新内容 （二）水力封隔技术 1、2 3 4、5 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