水力喷砂压裂技术研究与应用.ppt

水力喷砂压裂技术研究与应用,汇 报 提 纲,第一部分：研究背景及意义第二部分：主要技术及优点第三部分：应用情况及效果分析第四部分：结论及认识,第一部分：研究背景与意义,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,随着吐哈油田牛东火山岩油藏开发的不断加深，水平井数不断增加，对低产水平井的改造的需求越来越迫切。特别是筛管完井的水平井，无法进行常规压裂改造，酸化效果也不好。,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。工艺上取得了一定的成功，但未能达到预期效果。,第一部分：研究背景与意义,水力喷射定点压裂技术：水力喷射压裂是集水力喷砂射孔、压裂、隔离一体化的新型增产改造技术，水力喷射压裂通过通过喷嘴分别向油管和环空中泵入流体，一次完成喷射射孔和压裂。,第二部分：关键技术及优点,第二部分：关键技术及优点,水力喷砂压裂=水力喷砂射孔+水力喷射压裂,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)的液体加压,通过油管泵送至井下,液体经喷射工具的喷嘴,高压势能转换成动能,产生高速射流,磨料射流以冲量做功射穿套管和近井地层,形成一定直径和深度的射孔孔眼。,1、可以增加射孔的穿透深度；2、不会造成像常规射孔那样的地层压实伤害；3、开孔的孔径加大；4、可以根据分层和地应力的要求，有选择定向射孔；5、喷射时无震动，不会损坏套管和水泥环。,2、水力喷砂射孔主要特点：,第二部分：关键技术及优点,喷嘴选择：要具有良好的耐磨性和较高的流量系数。,2、水力喷砂射孔参数设计优化,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。,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,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%）。,含砂浓度:,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：关键技术及优点,围压,喷砂射孔施工参数,第二部分：关键技术及优点,射孔深度随着围压的增大成线性递减。,(三)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,1、原理：水力喷砂射孔完成后,高速流体的冲击作用在水力射孔孔道顶端产生许多微裂缝,微裂缝的存在降低了地层起裂压力。射流继续作用在喷射通道中形成增压。关闭环空并向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瞬间将射孔孔眼顶端处地层压破如右图。,优点：利用水力喷砂射孔压裂技术，不用机械封隔一趟管柱实现多段改造。,第二部分：关键技术及优点,原理：通过控制喷射工具，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”；环空的流体在射流作用下进入地层,维持裂缝的延伸。控制环空压力低于地层的延伸压力。整个过程利用水动力学原理实现水力封隔,不需要其他机械封隔措施。,2、水力封隔,第二部分：关键技术及优点,（四）水力喷砂压裂相关工艺,1、油管注入法 压裂液全部经压裂管柱内泵入并通过喷射工具作用于地层,喷射出射孔通道和完成裂缝产生及扩展。从环空中泵入的流体主要用以维持环空压力,大部分环空流体用于补充液体的漏失,少部分进入裂缝中。,2、环空注入法：压裂液全部通过管柱内泵入,几乎都要通过喷嘴,势必引起喷嘴严重磨损,大大降低喷嘴寿命。如果是连续油管喷射压裂受其排量影响,势必限制了最终的压裂效果。水力喷射环空压裂技术先向油管中泵入流体完成水力射孔过程,压裂液全部通过环空泵入,压裂时油管内的流量可保持为较小值,油管柱能起静管柱作用,用于实时监测作业过程中射孔及其附近的压力状况。,水力喷射环空压裂技术较有效地解决了喷嘴寿命短和流量较低的问题,适用于对小的产层段单独压裂或把长井段分为较小井段进行压裂。,第二部分：关键技术及优点,3、管柱结构：引鞋+筛管+单流阀+短节+喷枪+油管,优点：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。,第二部分：关键技术及优点,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。,4、关键技术：应用了高耐磨喷嘴,36mm，间距60mm相位120，长360mm。,直径6mm的喷嘴,第二部分：关键技术及优点,5、水力喷砂压裂施工参数,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。,第二部分：关键技术及优点,第三部分：应用情况及效果分析,第三部分：应用情况及效果分析,现场应用5口井11层段，工艺成功率100，有效率100。水力喷射最大深度4253-4259m。施工最高砂比60%，单井最大加砂量50方，最大施工排量 3.5m3/min。压后油井平均日增油8.9m3，单井最大日增油16m3，平均增产4.5倍，最大增产9倍，气井压后增产15倍。,现场施工5井次11层，直接经济效益1445万元。平均单井日增油8.5t/d，按有效期200天、有效率85%计算，累计增油8000多吨。,（一）经济效益,（二）社会效益,研究与现场应用表明，该技术有效解决了长期困扰水平井分段压裂的技术难题，大大推动吐哈油田水平井压裂技术进步，拓展了压裂技术的应用范畴。,第三部分：应用情况及效果分析,第四部分：结论及认识,第四部分：结论及认识,1、水力喷射压裂是集水力喷砂射孔、压裂、隔离一体化的新型增产改造技术，是一种精确有效的分段增产技术。尤其对于裸眼井、割缝管完井一次多层压裂以及对水平井、直井多层压裂。2、水力喷射定点压裂技术有效解决了长期困扰水平井、裸眼井、割缝管完井一次多层增产措施的技术难题。该技术对水平井改造是一项非常有效的方法，具有良好的发展前景。同时也为吐哈油田进一步开展水力喷射压裂技术积累了宝贵的经验。3、该工艺技术可以一次完成水力射孔和压裂工序，一个层段压裂完成后可以直接移到下一施工处，不用频繁起下管柱，作业周期短，不需要机械封隔装置，大大减少了作业风险和成本。,不足之处：由于施工过程中水力喷射工具磨损严重，一定程度上可能制约施工规模，加砂量和施工排量都不能过大，对压裂效果产生一定的影响。,第四部分：结论及认识,汇报完毕，敬请各位评委批评指正！,