水力切割技术报告.doc

7K力切割技术研究报告 第一章前言 1.1研究目的及意义 针对延长油出初次衰竭开发，二次注水开发，采收率低于同类油出。随着油 出的开发，呈现问题越来越多，如油井单井产液量低，含水率高，长期开发过程 中，砂粒运移至油井近井地带，造成渗流阻力增大，产量降低；水井吸水剖面不 均匀，同层内注入水沿微裂缝或层理较为发育的部位向前推进，层间注入水沿渗 透率较高的层推进，从而水驱波及范围小，并且由于注入水水质不达标，造成注 水井近井地带污染或形成水垢，因此注水过程中，注入压力高，出现注不进去的 现象，若提高注水压力，又容易使微裂缝开启，出现水窜。 木次研究主要在于解决以上油出开发中存在的注水采油问题，通过对水力切 割技术的研究，以获得一项油水井增产增注的改造技术，调整吸水剖面，提高注 水效果，解除油井近井地带的污染、堵塞等问题，形成有利于油气水渗流的通道, 降低渗流阻力，从而提高油井产液量。 水力切割技术，在国内最早始于辽宁工程技术大学与俄罗斯矿山学院合作， 引进的一项增产改造技术，是在传统的水射流基础上，在水中加入少量磨料颗粒, 通过泵车泵入井底，流体通过井下割缝工具后，形成高速射流，在水流和磨料高 速冲击下，金属套管、水泥环和地层岩石由于受到巨大的打击力而破坏，同时作 业过程中，割缝工具自行自上而下移动，穿透套管，最后在近井带形成一条宽约 20mm,缝高200mm,缝深1200mm的缝，从而改善近井带的流体流动情况，达 到增产增注的目的。 该项技术的研究在一定程度上，能够应对油出开发过程中出现的油水井注不 进、采不出问题，为油出开发中保持稳产、提高采出程度提供了方法。 1.2研究进展 水力切割技术实际上是在纯水中加入磨料颗粒，形成固■液两相射流，由于 加入的磨料颗粒量少，因此在形成射流过程中，磨料颗粒可以获得与水流相同的 高速，而在相同的流速下，磨料颗粒对材料的打击力是纯水流的2.8倍，可以较 快的切割开材料，因此采用磨料射流优于纯水射流对油水井的改造，水力切割施 工结束后，可将套管、水泥环、岩层进行切开，并形成一定规模的缝。 1996年俄罗斯岩石力学及矿山测量研究院佩图霍夫院士研制成功一种设 备,采用在油层部位对井筒切割一对互成180°与井轴线对称的宽12 — 15mm、高180mm、深1000mm的狭长深缝，射流工作压力35MPa,以每分钟5mm的走 行速度割开套管，可在岩层中切开深1000mm的深槽。1998年初，辽宁工程技 术大学经过改进设计，在俄方设备、设计思想的基础上经过修改，将割缝设备试 制成功。进行了地而试验和实际割缝试验，割缝后的油井产量增加1倍以上，有 效期两年。这不仅可以解决因堵塞造成近井地层渗透率下降，而且还可以使井周 高应力区应力重新分配而得到松弛，从而减轻压实效应产生的渗透率低下，没有 第二次堵塞的问题。 冃前为止已经为大庆、胜利、河南、中原等油田提供井下割缝的专用工具进 行油井、水井的割缝施工，包括各油田自行进行施工的井数在内，大庆、胜利、 辽河、中原、河南、吉林、华北、长庆等油田施工井数至2003年为止超过三百 余口井，并开发了用于4寸油井施工的割缝工具，施工后产油量及注水量一般为 施工前的2倍，只有个别井因其他原因增产效果不明显，稳产时间一般在两年以 上。成功率高，只需借用油田的压裂设备即可施工；成本低、操作简单，不会出 故障，而且已经被推广应用在极薄油层、多层套管油层代替射孔及进行油井的深 穿和井下扩孔。 1.2. 1割缝工具的研究进展 水力喷砂割缝工具主要由三部分组成：移动器、复位器、喷枪。移动器控制 喷枪在施工时产牛一定自上而下的移动速度，复位器在完成一组割缝后恢复到 位。 辽宁工程技术大学张永利等人研制的早期喷枪结构如图1所示，在水压作用 下，喷枪随同有关部件向下移动，其向下移动速度由移动器中上下活塞之间的液 压油通过安装在活塞上的溢流阀流向上活塞上部空间的速度而决定。当停止输人 高压水流时，受压的复位弹簧伸长，喷枪受弹簧弹力复位上行，在上活塞空间的 油流回原来的空间。由于高压水流的喷射，使喷枪内的喷嘴磨损较快，早期的喷 枪上只带一个喷嘴，喷嘴磨损后就不能继续作业，割缝效率低。 1 2 3 图1割缝工具结构示意图 后來，辽宁石油勘探局工程院王辅升等人对该装置进行了改进，一，由于早 期割缝工具在移动过程中不是匀速移动的，割缝形态不能达到预期的效果，因此 设计了地面匀速送进绞车，主要由滚筒、涡轮涡杆减速器、电磁调速电动机和屯 磁刹车灯组成，该装置可实现无极调速控制喷枪匀速送进；二，实现多级喷嘴设 计，克服一个喷嘴效率低，多次起下割缝工具更换喷嘴的缺点，该多级喷嘴由喷 射体、喷嘴、内滑套、钢球等组成，结构见下图所示，有上下两级，共8个喷嘴, 交错布置，施工过程中可投入钢球剪断销钉推动内滑套下行，以更