水平井水力喷射分段压裂技术教学提纲.ppt

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1、水平井水力喷射分段压裂技术1998年，Surjaatmadja提出水力喷射压裂方法，并应用于水平井压裂。（1）机械分段压裂（2）限流法分段压裂（3）砂塞、暂堵剂或液胶塞（4）水力喷射分段压裂减少施工风险、降低伤害、提高施工可控性特别适合分段、分层作业，无须机械封隔。准确造缝、有效隔离、一趟管柱多段压裂。水力喷射分段压裂(HJF)是集射孔、压裂、隔离一体化的增产措施，专用喷射工具产生高速流体穿透套管、岩石，形成孔眼，孔眼底部流体压力增高，超破裂压力起裂，造出单一裂缝1水力喷射分段压裂机理一、水力喷射分段压裂机理与参数控制环空流量保持合适环空压力至为关键（补偿井眼漏失、补充裂缝、维

2、持压力）射孔过程：Pv+PhFEP，裂缝持续延伸，适应不同地层压裂射流抽吸引射作用，强化封隔效果1水力喷射分段压裂机理一、水力喷射分段压裂机理与参数喷射排量和射流冲击力计算管内流体压降损失计算环空流体压降损失计算2管内和环空水力参数计算不同排量环空压耗与井深关系曲线一、水力喷射分段压裂机理与参数调整排量，精确控制Pv和Pa3孔眼内速度及压力分布-数值计算套管壁孔径10mm、喷射压力40MPa孔眼最大直径100mm、孔深500mm套管壁孔径15mm、喷射压力4

3、5MPa孔眼最大直径100mm、孔深500mm一、水力喷射分段压裂机理与参数1.喷嘴直径在3～7mm、喷距在0～70mm内调节；2.模拟孔眼长度在600mm内有级调节，每级长度40mm，套管孔径10～20mm3.可测量孔眼壁面压力和轴心压力随喷嘴压力、排量、喷距、直径、围压等分布4.还可模拟“环空加液、射孔裂缝渗流”物理过程。3孔眼内速度及压力分布-室内实验（长庆合作）一、水力喷射分段压裂机理与参数4mm喷嘴在入口压力为25MPa时，不同围压下，相差4.7％～20％。4mm喷嘴在入口压力为30MPa时，不同围压下，相差4.3％～20％数模与物模对比一、水力喷射分段压裂机理与参数3

4、孔眼内速度及压力分布-室内实验RFPA（RockFractureProcessAnalysis）软件水平井中不同射孔参数、加载速度、地应力等条件下压裂时的起裂压力变化规律以及裂缝扩展情况；改变孔眼直径、孔眼长度、孔眼轴线和最大水平主应力夹角、压裂液加载速度、垂直/水平应力比值二、水力喷射分段压裂机理与参数（1）射孔参数（孔径、孔深、方向）对起裂影响--模拟计算4水力射孔孔眼中裂缝起裂和扩展（1）射孔参数（孔径、孔深、方向）对起裂影响--模拟计算孔径越大，泵注排量越大，孔内流动阻力减小，起裂压力降低；射孔长度增大，有利于裂缝沿射孔方向延伸和扩展，且裂缝延伸压力降低。随射孔方向与最大水

5、平主应力方向夹角的增大，起裂压力增加；平行于最大水平主应力方向射孔，破裂压力最低，有助于辅助压裂。4水力射孔孔眼中裂缝起裂和扩展一、水力喷射分段压裂机理与参数实验装置示意图一、水力喷射分段压裂机理与参数（2）射孔参数（孔径、孔深、方向）对起裂影响—室内实验4水力射孔孔眼中裂缝起裂和扩展室内实验结果与数值模拟规律基本一致。起裂压力随孔径和孔深增加而降低，孔深由30mm变到50mm，起裂压力由29.21MPa降到25.77MPa，下降11.8％。α角由900降到00，起裂压力由30.2MPa降到25.8MPa,降低4.4MPa(14.5%)一、水力喷射分段压裂机理与参数（2）射孔参数（

6、孔径、孔深、方向）对起裂影响—室内实验4水力射孔孔眼中裂缝起裂和扩展一、水力喷射分段压裂机理与参数（3）射孔参数（孔径、孔深、方向）对起裂影响—地面实验4水力射孔孔眼中裂缝起裂和扩展定向水力射孔容易实现射孔方向与最大水平主应力方向一致，降低破裂压力和裂缝延伸压力，控制裂缝在近井地带转向，起导向孔作用，有利于产生单翼或双翼裂缝，特别为低渗改造、提高压裂效率和成功率提供有效手段。磨料射流原理，切割套管和射孔0.7～1.0m，穿透污染带，松弛地层，避免二次污染,为压裂创造良好井下环境。国内60～70年代拉丝模水力喷砂射孔。机理、参数、喷枪结构材质、工艺优化5水力喷射射孔参数优化实验高压纯

7、水射流切割钢铁和钢筋混凝土等，压力极高，700～1000MPa。磨料水射流（AWJ）：在水射流中混入一定数量磨料微粒，磨粒质量大且锋利，20～30MPa即切割金属。一、水力喷射分段压裂机理与参数根据水动力学动量-冲量原理，固体颗粒受水载体加速，高速冲击套管和岩石，产生切割作用。5水力喷射射孔参数优化实验一、水力喷射分段压裂机理与参数影响因素流体参数射流压力喷嘴直径喷嘴型式射流功率流速流量流体性质射流反冲力磨料参数磨料类型磨料流量磨料粒度混合管直径工况参数进给速度靶距（