连续油管水力喷射压裂技术

川渝地区多数油气藏纵向上存在多个产层，且部分产层跨距较大。为解决逐层压裂的技术难题，在研究连续油管水力喷射压裂技术机理的基础上，提出利用伯努利原理，连续多层段完成水力射孔和压裂，实现水力封隔无需机械封隔。设计研制了连续油管水力喷射分层压裂井下工具，经射穿套管和喷嘴耐磨性室内实验证明，所研制的工具可以有效地射穿套管和岩石，喷嘴耐磨蚀和本体抗返溅能力强。连续油管水力喷射多层压裂工艺技术在四川试验成功，研制的工具能满足现场工艺要求，试验井取得了显著的增产效果。     

深井水力喷射压裂可行性分析及设计计算

常规深井压裂面临井底破裂压力大、地面施工泵压高、井下封隔器高温失效等问题,需要探索新的增产改造技术。介绍了水力喷射压裂技术及水力喷砂射孔机理、水力喷射压裂机理、水力喷射压裂工具组合。同时分析了其技术特点,分析认为,该技术具有射孔孔眼直径大、射孔深度长、可降低井底破裂压力、无需机械封隔等优点。在进行深井水力喷射压裂可行性分析的基础上,计算了某深井水力喷射压裂工艺技术参数,校核了深井压裂管柱强度,计算了油管排量、环空排量、油管压力和环空压力等水力喷射压裂水力参数及井口压力。分析和计算结果表明,深井水力喷射压裂切实可行。      

水力喷射注氮压裂工艺及参数设计计算

针对常规水力压裂技术在低压、低渗和能量衰竭地层应用中,常会出现压裂液滞留及返排率低等问题,提出了水力喷射注氮压裂方法,并论述了该方法的特点及施工流程。在分析水力喷射注氮压裂井筒流动压降基础上,结合水力喷射参数及喷嘴组合优选原则和具体实例给出了工艺参数设计方法和计算步骤。计算结果表明,对于同一喷嘴组合而言,地面油管压力随着油管排量的增加而增加,但会随着井口氮气干度的增加而降低;对于不同喷嘴组合,都有其所适用的油管排量和井口氮气干度范围,可用于指导施工时参数设计;水力喷射注氮压裂存在一个最优油管泵注排量,该排量可以满足设计中所有的井口氮气干度要求,文中算例的最优油管施工排量为2.5~3.0 m3/min;最后分析了水力喷射注氮压裂相对于常规液氮压裂所具有的优势。分析和计算的结果可以为水力喷射注氮压裂现场应用以及参数设计提供参考。     

水力喷砂射孔参数优化室内实验研究

为了更有效地将水力喷砂射孔压裂技术应用于油藏开采中,对水力喷砂射孔参数进行室内实验研究。研究主要包括对不同岩样强度下喷射速度、射孔时间、喷嘴尺寸以及流体介质的优选。实验表明:喷射速度越高,射孔深度越深,同时喷嘴磨损程度增加;喷嘴尺寸越大,射孔效果越好;喷射速度越高,所需最佳喷射时间越短;喷射液体类型对射孔深度影响不大。该实验研究为水力喷砂射孔压裂工艺中关键参数的选取提供了重要依据。     

连续油管水力喷射环空压裂技术

连续油管水力喷射压裂是解决我国纵向多层压裂难题的有效手段,为深入了解国外连续油管技术,提高国内现有尺寸连续油管应用范围,在连续油管传输压裂与环空压裂两种方式对比分析的基础上,对连续油管水力喷射环空压裂技术的原理、施工工序、摩阻计算、优越性与局限性等进行了全方位的分析。结果认为这种环空压裂方式通过喷砂射孔与环空加砂配合可以拓宽连续油管应用深度,提高国内现有小尺寸连续油管设备利用率,提高喷嘴寿命,增大施工排量,从而具有更高的现场适用性及可操作性。研究成果为引入国外连续油管解决国内多层气藏分压改造难题,以及转变观念进行连续油管水力喷射环空大规模压裂奠定了基础。     

连续油管底封拖动水力喷射环空加砂分段压裂技术在九区石炭系水平井的应用

新疆油田九区石炭系储层具有低孔、低渗、低压的特点,需要压裂改造才能生产。针对4.5寸固井完井水平井套管尺寸小,常规水平井分段压裂工具尺寸受限的现状,采用连续油管底封拖动水力喷砂射孔环空分段压裂技术进行储层改造。通过连续油管结合带封隔器的喷射工具,经喷嘴节流将高压射孔液转化为高速射孔液对套管进行喷砂冲蚀,然后进行环空加砂压裂,利用封隔器的多次上提下放坐封解封达到一趟管柱实现多级压裂的目的、环空加砂实现较大规模改造,减少喷嘴过砂量延长喷嘴寿命,节约成本。从连续油管底封拖动水力喷砂射孔环空分段压裂技术原理入手,通过选择工具及压裂参数,到现场应用,总结施工经验,成功提高作业效率,为后续连续油管底封拖动水力喷砂射孔环空分段压裂技术的实施提供宝贵经验。     

水力喷射压裂机理与技术研究进展

水力喷射压裂是集射孔、压裂、隔离一体化的新型增产改造技术,适用于低渗透油藏直井、水平井的增产改造,是低渗透油藏压裂增产的一种有效方法。介绍了水力喷射射孔和水力射孔裂缝起裂控制机理,分析了影响水力喷砂射孔效果的因素。综述了水力喷射压裂原理,依据Bernou lli原理,射流增压与环空压力叠加超过破裂压力产生裂缝并维持裂缝延伸。介绍了水力喷射辅助压裂、水力喷射环空压裂及水力喷射酸压等多种工艺形式。水力喷射压裂工具是现场应用成功的关键因素之一,连续油管与水力喷射压裂技术联作在油田增产作业中有一定优势。水力喷射压裂工艺在国外现场应用已经取得较好效果,在国内尚属现场试验起步阶段。指出了目前研究的不足,并对未来的研究方向做出了分析展望。     

泾河油田连续油管水力喷砂射孔环空多簇压裂技术

针对泾河油田长8油藏水平井压后初期产量低且递减快的问题,根据连续油管水力喷砂射孔环空多簇压裂的技术原理,结合压裂裂缝诱导应力场分析,对簇间距、射孔参数和施工参数进行了优化,形成了泾河油田长8油藏连续油管水力喷砂射孔环空多簇压裂施工方案:压裂簇间距15~38 m,射孔位置距离天然裂缝5~10 m,射孔喷射速度大于190 m/s,压裂施工排量4~5 m3/min,前置液比例28%~32%,段加砂量25~45 m3,平均砂比25.5%~27.0%。该技术在9口井进行了现场应用,与优化前相比,一次压开成功率提高39.3%;与单簇压裂相比,平均单井产量提高3.5 t/d。应用结果表明,连续油管水力喷砂射孔环空多簇压裂技术能实现低孔、特低渗砂岩油藏的有效开发,具备推广应用价值。      

哈国肯基亚克区块水力喷射压裂完井一体化技术应用

针对哈萨克斯坦肯基亚克区块储层条件和开发技术需求,进行水力喷砂射孔、压裂、完井一体化的新型增产改造技术研究,开展了压裂技术参数模拟优化、优选压裂液、水力喷射酸压—完井一体化管柱设计、根据施工参数优化喷嘴组合等工作。在现场试验应用4口井,技术应用效果明显。     

浅析连续油管底封喷砂射孔压裂新技术的应用——以重庆松藻矿区构造煤煤气层为例

煤层气储层具有低压、低渗、低饱和度的特点,需要压裂改造才能生产。连续油管底封喷砂射孔压裂技术是集喷砂射孔、水力喷射压裂、环空加砂、连续油管拖动转层等技术于一体的新型增产措施,该技术利用连续油管下接带封隔器的喷射工具,通过上提下放管柱实现封隔器的解封、坐封,采用连续油管喷砂射孔、套管加砂压裂。详细阐述了连续油管底封喷砂射孔压裂工艺技术特点,以及这一新技术在渝南松藻矿区高阶构造煤煤层气的首次应用情况。实践证明,连续油管底封喷砂射孔压裂工艺具有封隔可靠、转层灵活、施工时效高、施工后井筒清洁等优点;通过连续油管精确定位,实现了松藻矿区××井煤储层纵向上多个薄互层精细分层、规模化和差异化加砂压裂,经过260d排采,达到阶段高产1 600m3/d,累计产气12×10~4m~3,增产效果显著,为煤层气井组开发试验奠定了良好的基础。     

水力喷砂射孔压裂喷嘴的损伤试验与分析

将水力喷砂射孔与水力压裂相结合,一次施工完成射孔和压裂是近几年兴起的油气井增产新工艺。喷嘴是该工艺中的关键部件,弄清喷嘴的损伤特点及其影响因素,对于喷嘴的制造和合理使用都很重要。通过对比国内外水力喷砂射孔喷嘴在室内喷射磨损试验和现场喷射压裂试验结果,得到了不同的喷嘴流道磨损情况。分析喷嘴材料微观组织发现,国内材料WC粒子之间很少冶金结合,在水砂射流的冲击下．粒子容易剥落;国外材料WC以结晶态存在,其耐磨性能远优于国产喷嘴。制造工艺和安装条件也影响喷嘴的使用寿命。     

旋转喷头射流工具水力参数优化及结构参数优选

旋转喷头射流工具能产生高速射流，并且在射流反冲力作用下推动喷头旋转，形成复杂的旋转射流，可实现油管和套管高效清洗。以7 000 m井深条件下?73 mm油管为例，设计了与?44.5 mm连续管配套的?54 mm系列旋转喷头射流工具，开展了旋转喷头射流工具水力参数优化，并利用计算流体力学方法对工具结构参数进行优选。研究表明:当排量为270 L/min时旋转喷头射流工具的射流速度约为170 m/s，系统总压耗约为42 MPa，可以满足清洗要求；随着侧向喷嘴偏移半径增加，侧向喷嘴产生的反冲击力矩近似线性增加，其对壁面冲击压力先降低后升高；随着倾斜角度的增加，倾斜喷嘴对油管内壁冲击压力增加；转速在60~360 r/min内，倾斜喷嘴对壁面冲击压力变化不大；最优的结构参数组合为侧向喷嘴偏移半径12 mm、倾斜喷嘴倾斜角度75°、前倾喷嘴角度15°。该研究可为旋转喷头射流工具现场施工和参数优化提供指导。     

粒子射流耦合冲击破岩实验

为研究高速金属粒子和流体耦合冲击作用下岩石破碎的特性和规律,利用自主研制的粒子射流耦合冲击破岩实验装置,开展了射流速度、粒子直径与破岩效率实验,粒子体积分数与破岩效率实验,射流角度与破岩效率实验和粒子射流破岩与钻压比例关系等实验。研究表明：含有一定动能的高频粒子冲击更有利于提高破岩效率,粒子在钻井液中所占的体积分数直接反映了粒子破岩效果的好坏,实际钻井时可以利用单个粒子的冲击动能和单位岩石面积上受到粒子的冲击频率来确定粒子的掺入比例;研制粒子射流冲击钻头时,可以不采用0°入射角的射流喷嘴,而采用1个入射角为8°和3~4个入射角为20°喷嘴的组合设计,其更有利于提高粒子动能的利用率。     

空气钻水平井注入参数优化分析

空气钻井与水平井技术相结合为开发低压、低渗、低产油气藏开辟了一条技术途径,然而诸如井斜、注入参数、岩屑沉降等很多技术问题还有待进一步解决。加之实际工程中因特定地质、地层环境需要,所钻水平井曲率半径不一,故所需的注入参数也不一样。为定量比较其区别,基于计算流体动力学方法,建立了空气钻水平井井筒内流体流动的数学模型,通过数值模拟得出了不同注入参数条件下井筒内的流场分布,并结合井眼净化与冲蚀效应评价标准进行了多组次模拟对比分析。研究结果为注入压力及井口回压等实际工程参数设计提供了依据。     

水力喷砂割缝新技术的研究与应用

针对河南双河油田厚油层细分改造中传统酸化压裂工艺应用受到限制的状况,开发成功水力喷砂割缝新技术。其特点是:(1)穿透能力强,明显改善井筒围岩的应力分布,提高油层的渗透率;(2)新型割缝工具可带多对喷嘴,一趟管柱割16对缝,且可不动管柱更换井下喷嘴;(3)新型收缩式定位器定位准确快速,定位后可回收紧缩,防止砂卡管柱;(4)施工参数监测系统的应用提高了工艺质量与水平。该项新工艺在5口油井上做了现场试验,工艺成功率100％,有效率80％,累计增油1486t。     

渤海油田分层注水井电缆永置智能测调关键技术

为了解决渤海油田常规分层注水中单井测调占用平台时间长、测调效率低,以及水平井和大斜度井适应性差等问题,研究了分层注水井电缆永置智能测调技术。将温度、压力、流量等测试单元集成于智能测调工作筒中,以电缆为传输电能和数据的介质,实现地面控制多口井、多层水嘴的连续开关,实时监测井下数据,形成了一套适用于海上油田的智能测调技术。38口井的应用实践表明,采用分层注水井电缆永置智能测调技术可大幅提高测调效率,缩短作业时间和减小作业空间,解决海上大斜度井、水平井测调难题。研究认为,该技术可为渤海油田经济、高效开发提供支持。      

射孔工况下多喷嘴水力喷射工具冲蚀研究

大排量高砂比水力喷砂压裂的射孔过程中,高速流动的携砂液会对喷射工具表面产生严重的冲蚀损伤。根据喷射工具本体材料35CrMo钢的喷射式冲蚀实验,得到了半经验的冲蚀计算模型。结合DPM数值模拟方法获得射孔过程中工具内部的液固两相流场分布及壁面冲蚀速率,讨论了液相参数和固相颗粒参数对流经上、下游喷嘴颗粒含量及喷嘴入口区域冲蚀损伤的影响。计算结果表明,当工具内部流动达到稳定时,下游喷嘴的颗粒含量大于上游喷嘴的颗粒含量,下游喷嘴入口区域的冲蚀损伤更为严重,颗粒含量及冲蚀损伤的差异性在使用大排量、高黏度液体和大直径、高密度颗粒时更为严重。为防止因上、下游喷嘴颗粒含量差异较大影响射孔效率的情况,建议在实际生产过程中,使用携砂性较好的高黏度压裂液和低密度小直径的颗粒,在保证作业效率和工具寿命的同时控制施工排量。     

Application of Abrasive Water Jet Perforation Assisting Fracturing

This article presents a new technology of abrasive water jet perforation assisting fracturing on Well Zheng 408-8, Bin Nan Production Plant, Shengli Oilfield. First, the balsting tool, with 9 nozzles, was lowered down to the payzone and perforated 90 tunnels with abrasive water jet after being moved upward 9 times. Then the fracture work was conducted and 18 m³ sands were squeezed into the formations. After that the well production reached 11.6 t/d liquid and 8.7 t/d oil, respectively, and this continued for 9 months. But before the job, nothing was produced from this well.     

LNG低温储罐管口传热优化设计

基于传热学基本理论,研究了LNG低温储罐顶部管口结构的传热问题,分析了其传热过程,应用ANSYS软件对管口进行了温度场模拟,并对管口结构尺寸参数进行了敏感性分析和优化设计。结果表明:影响热套管与罐顶板结合处温度的最主要参数是热套管长度;影响热套管外侧表面温度的最主要参数是热套管长度、热套管外侧保冷厚度、热套管保冷段长度。分析方法和分析结果对类似低温储罐管口的结构设计提供了理论依据。     

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进行了串联型自振脉射流喷嘴射流冲击压力特性的实验研究。振荡腔室的固有频率是腔室几何结构参数的函数。优选两脸几何参数，使腔空之间的固有频率相互藕合，激励出流，体共振。