水力喷射定点压裂改造技术研究与应用.ppt

水力喷射定点压裂改造技术研究与应用,汇 报 提 纲,第一部分：研究背景及意义第二部分：关键技术及创新点第三部分：主要技术特点第四部分：应用情况及效果分析第五部分：经济及社会效益分析第六部分：结论及认识,第一部分：研究背景与意义,吐哈油田现有水平井99口。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,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。工艺上成功，未能达到预期效果。水力喷射定点压裂技术：是集射孔、压裂、封隔一体化的新技术，是一种全新压裂技术。为哈里伯顿公司专有。我国于2005年在靖安油田靖平1井与哈里伯顿公司合作，首次成功开展了水力喷射分层压裂。该技术在我国属于起步阶段。为了提高水平井开发效果，开展了水力喷砂定点压裂技术研究。,第一部分：研究背景与意义,第二部分：关键技术及创新点,第二部分：关键技术及创新点,水力喷砂射孔技术,创新点一：设计优化水力喷砂射孔所需的流速、最佳喷射时间、喷砂液浓度、砂粒直径等参数。,主要机理：流体通过喷射工具，压能被转换成动能，高速流体冲击形成射孔通道，完成水力射孔。,特点：穿透深度大。无地层压实伤害。能够选择定向射孔。,1、喷嘴选择：要具有良好的耐磨性和较高的流量系数。,从水力学知识得知流束任意一点处的速度可由下式求得：VL=CV0D/L 式中:V L微粒喷嘴出口距离为L 处的射流轴心速度；C为试验常数6；V0为射流初速度；D为喷嘴直径；L为喷嘴出口至喷射物距离。上式表明，当L=6D 时，其射流速度仍然保持起初速度的V0不变，自该点之后，射流则按上述规律逐渐减小。,第二部分：关键技术及创新点,水力喷砂射孔参数设计优化,2、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。,第二部分：关键技术及创新内容,水力喷砂射孔参数设计优化,3、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：关键技术及创新内容,含砂量越高，切割效能越好。但是，过多的含砂量容易引起砂堵，并会在途中互相碰撞，降低速度，影响喷射效果。确定砂浓度120 kg/m3。,4、含砂浓度:,水力喷砂射孔参数设计优化,5、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：关键技术及创新内容,6、围压：射孔深度随着围压的增大成线性递减。,喷砂射孔施工参数：,水力喷砂射孔参数设计优化,第二部分：关键技术及创新内容,创新点二：利用水力喷砂射孔定点压裂工艺技术，不用机械封隔一趟管柱实现多段改造。,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,压裂,原理：射流在喷射通道中形成增压。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压开地层。,压裂排量：考虑压裂液摩阻、喷嘴的节流压差、裂缝延伸压力、喷射工具强度、套管强度、压裂限压等。,原理：通过控制喷射工具，准确选择裂缝起裂的位置与方向；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”；环空的流体在压差的作用下被吸入地层，维持裂缝的延伸，实现水力封隔。,第二部分：关键技术及创新内容,（二）水力封隔技术,1、洗井，下喷射工具到预定位置，进行水力喷砂射孔。2、泵入前置液，环空迅速增压产生裂缝，排量增加到设计压裂排量，进入主压裂施工程序，施工结束。3、关井、放喷、压井上提油管到上一个压裂的位置。4、重复以上步骤，至整个井段压裂结束。,第二部分：关键技术及创新内容,（三）水力喷砂压裂工艺步骤,水力喷砂压裂施工参数,管柱结构：引鞋+筛管+单流阀+短节+喷枪+油管,创新点三：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：关键技术及创新内容,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。,第二部分：关键技术及创新内容,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,第三部分：主要技术特点,第三部分：主要技术特点,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。,第四部分：应用情况及效果分析,第四部分：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。,DP1井水力喷射压裂技术实施情况,（1）DP1井井层概况 DP1井是鄂尔多斯盆地大牛地气田的一口水平井，水平井段612m，采用裸眼完井方式完井。根据测井解释结果，确定DP-1井水平井段水力喷砂射孔3个人工裂缝的选择位置:,（2）压裂施工概况2008年8月井下公司与哈里伯顿公司合作，DP1井水力喷射定点压裂一次成功，三层累计入井液量565.2 m3，加砂57.2m3，施工油管排量1.9-2.0 m3/min，套管排量1.1 m3/min，最高砂比52%，平均砂比最高达到了28%。,DP1井水力喷射压裂技术实施情况,DP1井（3402m）压裂施工曲线图,压裂改造前该井一直停产4年多，压后日产气4.5104m3，压裂增产效果显著。,DP1井水力喷射压裂技术实施情况,第五部分：经济及社会效益分析,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。,第五部分：经济及社会效益分析,经济效益,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。,第六部分：结论及认识,1、水力喷射定点压裂是集水力喷砂射孔、压裂、封隔一体化的新型改造技术，是一种精准、高效、经济、安全的分段增产技术。2、是解决裸眼井、割缝管完井、水平井、直井分段压裂的尖端技术。3、目前国内水力喷射工具与国外存在差距，普遍存在磨损，尚需要进一步研究。,第六部分：结论及认识,敬请各位领导批评指正！,谢谢！,