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《井下水力喷砂压裂工具典型结构及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第37卷第6期石油钻探技术Vol137,No162009年11月PETROLEUMDRILLINGTECHNIQUESNov.,2009设备与工具井下水力喷砂压裂工具典型结构及应用12221范薇胥云王振铎陈作张光伟(11西安石油大学机械工程学院,陕西西安710065;21中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊065007)摘要:对于低渗透水平井,水力喷砂压裂是一种有效的增产技术,它集合了水力喷射和水力压裂的优点,可以定向射孔,无需机械封隔。介绍了水力喷砂压裂系统的构成、施工工艺及其特点。着重介绍了目前国外典型的水力喷砂压裂工具,阐明了国外喷射器结构及其连接方式的发展,国外所使用两
2、种典型工具的结构、作用及其操作步骤,并对这两种井下水力喷砂压裂工具的应用进行了介绍,说明了其适用性。并对国内所使用的典型水力喷砂压裂工具进行了介绍,给出了工具中关键部件喷射器的基本结构,并联系国内现场实际的应用情况,说明了水力喷砂压裂是一种有效的增产技术措施。最后建议,国内研制井下水力喷砂压裂工具时,应对喷嘴减磨和参数优化进行进一步研究。关键词:水平井;水力喷射;射孔;水力压裂;BJHW601井++中图分类号:TE92512;TE93412文献标识码:B文章编号:100120890(2009)0620074204水力喷砂压裂工艺自20世纪90年代末问世以来,已在低渗透油藏开发中得到
3、广泛应用,成为一种有效开采薄储层、低渗透、稠油油气藏的技术措施。常规水平井压裂会带来多余的多重压裂裂缝,裂缝常常仅出现在水平段两端,大部分水平井段得不到[1]改造。水力喷砂压裂工艺实质上是由水力喷砂射孔与水力压裂联合组成,可以快速准确地进行多处压裂而不使用机械封隔装置,因此,特别适合用于水平井改造。1水力喷砂压裂系统的构成及特性图1水力喷砂压裂系统示意111水力喷砂压裂系统的构成水射流很快在套管上射开一个孔道,一般情况,射穿水力喷砂压裂系统主要是由喷射工具、油管、配套管只需20～30s。套施工车、油管提升装置和井口装置等组成,如图13)在套管被刺穿之后,含砂水射流冲击破碎岩所示。层
4、,形成一定深度的孔道。基于伯努利方程,喷嘴出水力喷砂压裂隔离方法的发展经历了动态分口速度最高压力就最低,随着流体不断深入,孔道压流、机械分隔和砂堵法隔离3个主要阶段。目前,国力不断升高,孔道端处压力最高,如图2所示。外普遍采用砂堵隔离法。收稿日期:2009204223;改回日期:2009209224112水力喷砂压裂操作步骤基金项目:中国石油天然气股份有限公司重大攻关项目“低渗透1)在需要压裂的地方放置含有多个喷嘴的喷水平井压裂改造基础与配套技术研究”和陕西省教育厅专项科研计射工具划项目“油井水力喷射酸化压裂射流设计理论研究”(编号:,并使喷射工具定位。07JK368)部分研究内容
5、2)泵入携带石英砂的高压流体,经喷射工具喷作者简介:范薇(1984—),女,陕西渭南人,2007年毕业于西安嘴喷出,刺穿套管穿透岩石形成孔道。在油管内,高石油大学计算机科学与技术专业,在读硕士研究生。压流体的压能通过喷嘴转换成水射流的动能,高速联系电话:(029)88382613第37卷第6期范薇等:井下水力喷砂压裂工具典型结构及应用·75·充分考虑所使用材料的性能。后来,人们为了缩短工具配置的等待时间,修改了喷射器的设计,出现了带有多个圆孔的喷射器(见图4),在圆孔上安装所需的喷嘴,并根据现场需要用塞子堵住不需要的圆孔,采用这种方式可以提前制造喷射器,根据具体情况确定喷嘴的数量、
6、尺寸和在喷射器上的分布。图2水力喷砂压裂原理4)为使环空压力接近压裂开始时所需的压力,经环空泵入流体。5)在压裂开始之前,经油管泵入的压裂液经过喷嘴进行常规压裂,裂缝开始扩展。图3特定井用喷射器6)在压裂完成之后,停止泵入液体,工具提到下一个压裂位置,重复上述过程,直至所有的压裂位置都完成压裂为止。113水力喷砂压裂技术的特点1)水力喷射射孔比常规射孔简单、安全、效果好、射孔深度大且孔眼周围无压实带。图4带有塞子和喷嘴的喷射器2)整个过程利用水动力学原理实现水力封隔,[2]不需要采取其他封隔措施即可完成分段压裂。212联接方式3)可以定向射孔,准确造缝。4)可以有效降低施工压力,保
7、证高破裂压力地为了更好地应用于水平井,水力喷射压裂的工层能被压开和压裂施工顺利完成。艺过程在逐步改进。在水力喷射压裂初期,主要使5)水力喷射压裂工具结构简单,施工程序简用普通油管将喷射器送至压裂位置进行压裂,但其单,能缩短施工周期,降低成本,提高经济效益。作业时间长,劳动强度大,井口密封装置要求高。后[1]来,连续油管与水力喷射压裂技术相结合应用于2国外水力喷砂压裂工具的典型结构油田增产作业中,大大提高了操作的速度和效率,并且允许在施工过程中修改设计;尽管传统连续油管
