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1、延长油田股份有限公司子北采油厂 陕西御龙科技有限公司 2010年12月,水力喷砂射孔压裂技术,刘文晖,水力喷射压裂技术,第二部分：水力喷射水平井压裂工艺,第三部分：水力喷射底水油帽油层压裂工艺,第四部分：水力喷射浅油层多裂缝压裂工艺,第五部分：水力喷射裸眼井压裂工艺,第六部分：水力喷射增注工艺,第七部分：水力喷射解堵工艺,第一部分：水力喷射基本原理,刘文晖 13572248088,发展情况： 水力喷射压裂技术，是1998年由Haliburton公司工程技术人员首先提出了水力喷射压裂思想和方法，哈利伯顿公司试验成功并应用于油气井压裂、酸化增产等措施用，目前，水力喷射压裂技术已经是油气井增产的热门
2、工艺技术，在全世界范围内施工了数千口水平井，上万口直井。 2005年12月，由长庆油田分公司与Haliburton能源服务公司合作引进该工艺在鄂尔多斯盆地进行水平井压裂试验，首先在靖安油田靖平1井和西峰油田庄平3井顺利完成了压裂增产作业，这是该工艺在国内首次试验。 由于水力喷射诱导压裂技术，是一种集射孔、压裂、隔离一体化的新型增产措施，无须机械封隔装置可实施分段压裂。施工周期短、造缝位置准确、作业成本低（该技术可用于酸化、酸压、加砂压裂等），同时通过我公司拓展研究应用领域，可以广泛的应用于水平井分段压裂、直井分层压裂、裸眼井分层压裂、底水油帽油层控水控缝压裂、注水井增注、油井解堵等油气井作业领
3、域，因此被广泛应用 。,陕西御龙科技有限公司,第一部分：水力喷射基本原理,水力喷射压裂技术,工艺原理：通过含砂的高压液流，高压液射流夹带射孔砂（磨料：通常采用石英砂）垂直冲击套管和岩石。并在岩石中形成一定规格的清洁通道，扩大了近井地层的渗流面积。,水力喷射压裂技术原理是根据伯努利方程，把压能转变为动能(即速度),首先进行水力喷砂射孔,接着再提高排量,高速流体在地层中形成孔洞，通过液力传压将压力直接作用于孔洞底部，产生高于地层破裂压力的压势，使地层发生破裂形成裂缝。另一方面高速射流在孔眼的上、下部的井眼中产生负压，形成隔离达到分段压裂施工的目的。,陕西御龙科技有限公司,工作机理 1 、诱导压裂机
4、理 射流动压转化原理 V2/2+P/=C 射孔过程：Pv+PhFEP，射流诱导起裂（调整环空压力，可适应不同地层的压裂）； 2 、诱导裂缝延伸机理 射流卷吸井底液流沿孔道流入裂缝，填充并诱导裂缝延伸； 射流产生的推进压力与环空压力叠加超过FEP（破裂压力）； 3、液体动力封隔机理 裂缝的生成/延伸基于射流的诱导作用，只会在当前喷射射孔的孔道内发生。 环空压力低于FEP，不会在井筒的其它部位产生新裂缝，也不会使先前产 生的裂缝扩展。 压裂液经作业管柱泵入，经喷嘴喷入射孔孔道内，极少进入井筒的其他部位。 射流在孔口的虹吸作用，强化了封隔效果。 控制环空流量保持合适的环空压力至为关键。 （补偿井眼滤
5、失、补充裂缝维持压力）,陕西御龙科技有限公司,技术特点: 1、水力喷射压裂工艺技术的应用不会形成压实带污染,可以减小近井筒地带应力集中,有利于提高近井筒地带渗透率。 2、利用水力喷射定向射孔,可以将喷射孔工具准确定位到设计造缝位置,能够在井中准确造缝，高速流体的冲击作用有效地降低地层起裂、压裂缝延伸压力;裂缝基本是在射孔孔通道的顶端产生并延伸,有效控制了起裂方向和裂缝延伸方向，可准确控制造缝位置、方位； 3、在一次施工过程中完成水力喷砂射孔和压裂,简化了压裂工艺程序,节省了施工时间,提高作业效率。 4、利用水动力学原理将已经压裂的裂缝进行封隔,不需要封隔器及桥塞等机械隔离工具,实现段自动封隔,
6、降低了工具砂埋或砂卡的作业风险和施工成本。 5、双流道作业方式： 环空压力低，可用于套管强度较低的场合；油套联合注入系统改变了井底的流体状况,能有效地解决井底压裂液由于剪切粘度过低和提前砂堵等问题。 可实现井底压裂液特性的瞬间调制，如泡沫特性、支撑剂浓度、化学添加剂浓度； 控制灵活：在同一口井内，每段裂缝可控制大小、可采用不同方式压裂； 6、每段分别作业，作业规模可调、周期短、成本低； 7、有效控制裂缝几何尺寸； 8、井底破裂压力低，无效裂缝少，可有效改善填砂剖面；,陕西御龙科技有限公司,常规射孔损害带示意图,水力喷砂射孔切割岩石原理示意图,水力喷砂射孔与常规射孔孔眼对比,陕西御龙科技有限公司
7、,基本作业过程: 1、管柱、工具入井定位（磁定位/定位）； 2、油管（连续油管）内泵入射孔工作液，水力 喷砂射孔； 3、油管内泵入压裂工作液维持喷嘴压降、环空 加压，诱导孔内压开裂、裂缝延伸； 4、回拉工具定位，第二段裂缝射孔、压裂； 5、重复4，完成多段压裂；,陕西御龙科技有限公司,水力喷射射孔压裂步骤 步骤1：喷砂射孔（油管注入、套管返出形成循环）； 步骤2：关闭套管环空，油管注入、射孔孔眼内憋起高压， 压开地层，形 成裂缝； 步骤3：油管、环空同时注入，裂缝延伸，开始加砂作业施工； 步骤4：上提管串，压裂第二层；,环空套管注入,油管注入,陕西御龙科技有限公司,油管注入,套管注入,放喷管线
8、,水力喷射井口装置（KQ350/600型）,陕西御龙科技有限公司,水力喷射钻具结构（实物照片）,油管,扶正器,水力喷射器,单流阀,眼管（筛管）,陕西御龙科技有限公司,水力喷砂射孔地面仿真实验,长6砂岩岩样实验件（2X2m）,水力喷砂射孔孔眼,陕西御龙科技有限公司,孔径:18-22mm,陕西御龙科技有限公司,第二部分：水力喷射水平井压裂工艺,庄平XX井为庄40试验区块一口水平采油井，位于水平注水井庄平2井与庄平5井之间，井距120m。渗透率0.110-3 m2。 该井采用水力喷射压裂技术进行分段改造。共压裂四段，分两次施工，压完下面两段后，起钻换钻具，然后再压裂上两段。 平均日产油39m3，取得
9、了良好的改造效果。,在长庆的应用 庄平XX井试验情况,陕西御龙科技有限公司,水力喷射压裂应用实例,水平井分段压裂：,陕西御龙科技有限公司,第一段（喷点位置2494.0、2504.0m） 砂量24.3t(15m3)，砂比30%，油管排量X.Xm3/min，套管排量X.Xm3/min，油管注入液量125.6m3，套管注入液量28.7m3 第二段（喷点位置2436.0、2446.0m）施工程序： 砂量11.3t(7m3)，砂比25%，油管排量X.Xm3/min，套管排量X.Xm3/min，油管注入液量99.8m3，套管注入液量17.6m3 第三段（喷点位置2376.0、2386.0m）施工程序： 砂
10、量11.3t(7m3)，砂比25.0%，油管排量X.Xm3/min，套管排量X.Xm3/min，油管注入液量99.8m3，套管注入液量17.5m3， 第四段（喷点位置2310.0、2320.0m）施工程序： 砂量11.3t(7m3)，砂比25%，油管排量X.Xm3/min，套管排量X.Xm3/min，油管注入液量99.4m3，套管注入液量17.4m3 第五段（喷点位置2243.0、2253.0m）施工程序： 砂量16.2t(10m3)，砂比30%，油管排量X.Xm3/min，套管排量X.Xm3/min，油管注入液量106.9m3，套管注入液量21.0m3 第六段（喷点位置2176.0、2186
11、.0m）施工程序： 砂量16.2t(10m3)，砂比30.0%，油管排量X.Xm3/min，套管排量X.Xm3/min，油管注入液量106.5m3，套管注入液量21.0m3 第六段（喷点位置2176.0、2186.0m）施工程序： 砂量16.2t(10m3)，砂比30.0%，油管排量X.Xm3/min，套管排量X.Xm3/min，油管注入液量106.5m3，套管注入液量21.0m3 第七段（喷点位置2084.0、2094.0m） 砂量11.3t(7m3)，砂比25.0%，油管排量X.Xm3/min，套管排量X.Xm3/min，油管注入液量106.5m3，套管注入液量21.0m3 第八段（喷点位
12、置2021.0、2031.0m）施工程序： 砂量11.3t(7m3)，砂比25%，油管排量X.Xm3/min，套管排量X.Xm3/min，油管注入液量97.2m3，套管注入液量17.1m3,试油结果：对八段进行水力喷射多簇压裂后试油产量为： 油98t/d、水2.6t/d,陕西御龙科技有限公司,陕西御龙科技有限公司,油层,水层,第三部分：水力喷射底水油帽油层压裂工艺,对于底水油帽油层，通过水力喷射可以有效定位、打开油帽由于水力喷射与地应力无关，孔洞沿射流方向延伸，同时由于裂缝形态的变化，可以有效控制裂缝高度，减少沟通底水或远距离沟通底水。,水油水过度带,子北采油厂试验的8083和8058井区位置
13、图,子北采油厂试验的9342和9305井区位置图,加砂压裂阶段,陕西御龙科技有限公司,喷砂射孔阶段,水力喷射点,油：30.8m3/m 水：100.0m3/m,8083-3井进行水力喷射压裂加砂5方；,应用实例：子北8083-3井,应用实例：子北8058-3井,压裂加砂15方,油：42.7t/m 水：133.7t/m,子北采油厂9342-10井水力喷射压裂实例：,喷砂射孔用砂3方，压裂加砂15方,水力喷射压裂段综合测井图,喷砂射孔阶段,加砂压裂阶段,油：99.5t/m 水：109.6t/m,同井组常规压裂与水力喷射压裂效果对比,同井组常规压裂与水力喷射压裂效果对比,同井组常规压裂与水力喷射压裂效
14、果对比,同井组常规压裂与水力喷射压裂效果对比,水力喷射压裂和同井组常规压裂效果对比,由上述产量曲线可得出进行水力喷射压裂的4口井、同比进行普通常规压裂的4口井平均每日增产原油5.75吨；4口普压井初月共产油75吨，4口水力喷射井初月共产原油247.1吨； 水力喷射4口井比常规压裂4口井，月增产原油172.1吨；,经济效益评价及计算术依据：,原油单价（油田公司指导价）：2057元/吨 水力喷射比常规压裂多投入：水力喷射费10万元/井次， 多支出泵注费用：6万元/井次（定价偏高）； 减少射孔费用：1万元/井次； 减少通洗井费用：8000元/井次 初周月水力喷射4井次累计生产原油：247.1吨 常规
15、压裂4井次累计生产原油：75吨 初年递减统一估算递减率：40% 估算常规压裂4口井年累计产油：75+75*11*0.6=570吨 水力喷射压裂4口井年累计产量：247.1+247.1*11*0.6=1877.96吨 常规压裂4口井的采出原油效益：570吨*2057元/吨=1172490元 水力喷射压裂4口井采出原油效益：1187.96吨*2075元/吨=3862963.72元 水力喷射4口井估算净增效益：3862963.72元-1172490元=2690473.72元 投入产出比： 水力喷射实际多投入：100000元+60000元-10000元-8000元=142000元 投入产出比：1420
16、00元*4：2690473.72元=1 ：4.75,陕西御龙科技有限公司,对于浅油层在压裂过程中形成水平裂缝，在过去裸眼井压裂时是通过裸眼井封隔器进行多层次、多裂缝压裂，但对于浅油层套管井，通过射孔压裂，一般由于射孔爆炸对固井水泥环会产生一定的震动破坏，因此近距离的分层压裂、由于套管外“串槽”导致分层压裂失败！ 由于水力喷砂射孔是通过水力切割、石英砂磨蚀冲刷形成孔洞，不会损坏套管外固井水泥环，同时破裂压力和裂缝延伸压力较低，对于油层厚度大于3米以上的，可以进行同层多裂缝压裂，提高油层的动用率和单井产量，最终提高采收率。,第四部分：水力喷射浅油层缝多裂缝压裂工艺,第五部分：水力喷射裸眼井压裂工艺
17、,对于裸眼井通过水力喷射压裂，由于压裂过程不用封隔器进行封堵分层，它是通过水力学原理，高压射流产生负压、实现分层压裂，因此水力喷射压裂工艺是裸眼井分层改造的有效工艺技术,陕西御龙科技有限公司,第六部分：水力喷射增注工艺,对于注水井由于长时间注水造成近井地带堵塞，导致注水压力升高，注水量减少，通过水力喷砂射孔，可以有效改善注水通道，降低注水压力、增加注水量；由于水力喷砂射孔与地应力方位无关，能够在井筒周围按照预定方位、通过喷砂射孔形成较深导流通道，使均匀注水平剖面推进成为可能，有效的提高注水驱替效率，提高了油田整体采收率； 同时又可以避免由于小型压裂（高能气体压裂）产生的裂缝受地应力影响导致同方位的油井被水暴淹现象。,
