水力喷砂射孔压裂联作技术PPT课件下载推荐.ppt

1、喷砂射孔参数及效率喷射起裂、水力封隔喷射压裂工具（喷嘴）连连续续资资助助2008ZX05045-003国家重大专项示范专题大牛地气田连续分层压裂工艺技术研究2009ZX05009-04A国家油气重大专项专题水力射孔与分段压裂一体化改造增产技术42006AA06A106-05国家863计划课题连续管技术与装备-射流增产技术研究5350774089国家自然科学基金项目高压水射流喷射压裂机理研究62005AA615020国家863计划滚动课题高压水射流辅助定向压裂技术22002AA615090国家863计划课题高压水射流辅助水平井定向压裂研究1批准号批准号项目来源项目来源项目名称项目名称序号序号前前

2、 言言1 1 水力喷射分段压裂机理水力喷射分段压裂机理 一、水力喷射分段压裂机理与参数一、水力喷射分段压裂机理与参数 高压低压 高压：高速射流在孔内增压38MPa 低压：喷嘴出口局部低压区环空卷吸作用，强化封隔效果关键：控制喷射压力和环空压力排量 喷射排量和射流冲击力计算喷射排量和射流冲击力计算 管内流体压降损失计算管内流体压降损失计算 环空流体压降损失计算环空流体压降损失计算2 2 管内和环空水力参数计算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不同排量环空压耗与井深关系曲线不同排量环空压耗与井深关系曲线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一、水力喷射分段压

3、裂机理与参数调整排量，精确控制调整排量，精确控制Pv和和Pa3 3 孔眼内速度及压力分布孔眼内速度及压力分布-数值计算数值计算套管壁孔径套管壁孔径10mm、喷射压力、喷射压力40MPa孔眼最大直径孔眼最大直径100mm、孔深、孔深500mm 套管壁孔径套管壁孔径15mm、喷射压力、喷射压力45MPa孔眼最大直径孔眼最大直径100mm、孔深、孔深500mm一、水力喷射分段压裂机理与参数一、水力喷射分段压裂机理与参数1.喷嘴直径在37mm、喷距在070mm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1020mm3.测量孔眼壁面压力和轴心压力随喷嘴压力、排量、喷距、直径

4、、围压等分布 4.模拟“环空加液、射孔裂缝渗流”物理过程。3 3 孔眼内速度及压力分布孔眼内速度及压力分布-室内实验室内实验 一、水力喷射分段压裂机理与参数一、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4.720。4mm喷嘴在入口压力为30MPa时，不同围压下，相差4.320数模与物模对比数模与物模对比一、水力喷射分段压裂机理与参数一、水力喷射分段压裂机理与参数3 3 孔眼内速度及压力分布孔眼内速度及压力分布-室内实验室内实验国家863计划支持，RFPA软件数值模拟改变射孔参数（孔眼直径、孔眼长度）、地应力（孔眼轴线和最大水平主应力夹角、垂直/水平应力比值）

5、等条件起裂压力变化规律以及裂缝扩展情况一、水力喷射分段压裂机理与参数一、水力喷射分段压裂机理与参数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）射孔参数（孔径、孔深、方向）对起裂影响-模拟计算模拟计算（1）射孔参数（孔径、孔深、方向）对起裂影响）射孔参数（孔径、孔深、方向）对起裂影响-模拟计算模拟计算孔径越大，起裂压力降低；孔径越大，起裂压力降低；射孔长度增大，裂缝延伸压力降低。射孔方向与射孔方向与H夹角的增大，起裂压力增加；夹角的增大，起裂压力增加；平行于平行于H方向射孔，破裂压力最低，有助于辅助压裂。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

6、裂缝起裂和扩展 一、水力喷射分段压裂机理与参数一、水力喷射分段压裂机理与参数实验装置示意图实验装置示意图一、水力喷射分段压裂机理与参数一、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）射孔参数（孔径、孔深、方向）对起裂影响室内实验室内实验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起裂压力随孔径和孔深增加而降低 角由角由90900 0降到降到0 00 0 ，起裂压力由，起裂压力由30.2MPa30.2MPa降到降到25.8MPa,25.8MPa,降低降低14.5%14.5%一、水

7、力喷射分段压裂机理与参数一、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）射孔参数（孔径、孔深、方向）对起裂影响室内实验室内实验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）射孔参数（孔径、孔深、方向）对起裂影响地面实验地面实验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H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。在水射流中混入一定数量磨料微粒，在水射流中混入一定数量磨料微粒，可大幅度提高射流切割效率可大幅度提高射流切割效率 射孔深度射

8、孔深度0.70.71.0m1.0m，压实带二次污，压实带二次污染小，染小，为压裂创造良好井下环境为压裂创造良好井下环境 国内国内60607070年代开始水力喷砂射孔，年代开始水力喷砂射孔，机理、参数、喷枪结构材质、工艺优化机理、参数、喷枪结构材质、工艺优化等方面研究较少等方面研究较少5 5 水力喷射射孔参数优化水力喷射射孔参数优化一、水力喷射分段压裂机理与参数一、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。一、水力喷射分段压裂机理与参数一、水力喷射分段压裂机理与参数5 5 水力喷射射孔参数优化水力喷射射孔参数优化影影响响因因素

9、素 流体参数流体参数 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 磨料参数磨料参数 磨料类型 磨料流量 磨料粒度 混合管直径 工况参数工况参数 进给速度 靶距（喷距）流道数 入喷射角 切割体积 切深或切宽 比能 靶件参数靶件参数 靶件强度 靶件硬度 靶件孔隙度 靶件渗透率1.1.压力压力2.2.排量排量3.3.磨料类型磨料类型4.4.磨料浓度磨料浓度5.5.磨料粒度磨料粒度6.6.岩性岩性7.7.围压围压8.8.时间时间实实验验参参数数一、水力喷射分段压裂机理与参数一、水力喷射分段压裂机理与参数5 5 水力喷射射孔参数优化水力喷射射孔参数优化实验装置与方法实验装置

10、与方法高压泵组高压泵组磨料射流实验装置磨料射流实验装置磨料加砂系统磨料加砂系统磨料加砂系统磨料加砂系统喷嘴喷嘴岩样岩样一、水力喷射分段压裂机理与参数一、水力喷射分段压裂机理与参数5 5 水力喷射射孔参数优化水力喷射射孔参数优化0.4-0.6mm压压力力影影响响排排量量影影响响磨磨料料类类型型影影响响磨磨料料粒粒度度影影响响一、水力喷射分段压裂机理与参数一、水力喷射分段压裂机理与参数5 5 水力喷射射孔参数优化水力喷射射孔参数优化1530min磨磨料料浓浓度度影影响响喷喷射射时时间间影影响响岩岩性性影影响响一、水力喷射分段压裂机理与参数一、水力喷射分段压裂机理与参数5 5 水力喷射射孔参数优化水

11、力喷射射孔参数优化磨料射孔和炮弹射孔对比射穿双层/三层套管一、水力喷射分段压裂机理与参数一、水力喷射分段压裂机理与参数5 5 水力喷射射孔参数优化水力喷射射孔参数优化一、水力喷射分段压裂机理与参数一、水力喷射分段压裂机理与参数 最优喷嘴压降：2835MPa 磨料粒度选择：2040目石英砂 最优磨料体积浓度：68%最优喷砂射孔时间：1015min已登记国家计算机软件著作权已完成石油天然气行业标准石油天然气行业标准建议稿5 5 水力喷射射孔参数优化水力喷射射孔参数优化二、水力喷射压裂工具设计研制二、水力喷射压裂工具设计研制1 1 喷射压裂工具整体方案设计喷射压裂工具整体方案设计2 2 滑套设计研制

12、滑套设计研制 （1）滑套结构设计、材料优选（2）各级滑套与喷枪体滑动密封3 3 喷枪喷嘴及防溅体设计研制喷枪喷嘴及防溅体设计研制 （1）喷枪本体结构设计研制（2）喷嘴结构设计、材料与布置（3）防溅体参数设计与加工4 4 单向阀、扶正器、多孔管等附件单向阀、扶正器、多孔管等附件5 5 二四级滑套销钉连接方案设计二四级滑套销钉连接方案设计 （1）滑套和喷枪销钉连接方案设计（2）销钉材料优选及加工二、水力喷射压裂工具设计研制二、水力喷射压裂工具设计研制喷射压裂工具整体方案设计喷射压裂工具整体方案设计二、水力喷射压裂工具设计研制二、水力喷射压裂工具设计研制滑套方案设计滑套方案设计5 5 套管四级喷枪套

13、管四级喷枪第一级滑套内径第一级滑套内径50mm第二级滑套内径第二级滑套内径45mm第三级滑套内径第三级滑套内径40mm第四级喷枪无滑套第四级喷枪无滑套使用后滑套基本无磨损使用后滑套基本无磨损水力喷射分段压裂工具水力喷射分段压裂工具5 5 套管八级喷枪套管八级喷枪名称名称第七第七级第六第六级第五第五级第四第四级第三第三级第二第二级第一第一级单向向阀内孔内孔60型滑套5046423834302622低密度钢球2.02.65549-4845-4441-4037-3633-3229-2825滑套工具尺寸滑套工具尺寸二、水力喷射压裂工具设计研制二、水力喷射压裂工具设计研制二、水力喷射压裂工具设计研制二、

14、水力喷射压裂工具设计研制名称第九级滑套内孔第八级滑套内孔第七级滑套内孔第六级滑套内孔第五级滑套内孔第四级滑套内孔第三级滑套内孔第二级滑套内孔第一级滑套内孔单向阀内孔60型滑套5047 44 41 38 35 32292622钢球55494643 403734312825滑套工具尺寸p5 套管不动管柱10段加砂压裂工具已加工完毕喷枪结构及滑套材质改进提高硬质合金销钉剪切力提高改进喷射器本体二、水力喷射压裂工具设计研制二、水力喷射压裂工具设计研制适用于495/8套管，6000m井深材料和处理：喷嘴工作寿命6h以上地面泵压力：4090MPa，排量：1.04.5m3/min施工层段数：110层，单层最大加砂量：50m3拖动式喷射器滑套式