水力深穿透射孔技术试验应用

经对影响油田产能下降因素的分析，选择了4口井进行水力深穿透射孔试验，介绍了该工艺技术的原理、施工参数、施工步骤及要求、现场应用情况及效果。试验一次成功，并通过后期生产证实了应用该技术的显著效果。     

射流深穿透射孔工艺在江苏油田的应用

射流深穿透射孔工艺技术是通过高压水射流切割成孔，穿透近井地带污染区，增大油水井的渗流面积，达到增产增注效果的一项油层改造新技术。介绍了该工艺的原理、技术特点、选井条件以及施工工艺。该技术在韦庄油田韦5-17井和韦5-19井成功实施，取得了良好效果。     

水力深穿透射孔井产能计算方法及开发效果分析

水力深穿透射孔技术的成孔结构、渗流条件与多分支水平井比较接近,可通过多分支水平井产能公式来研究水力深穿透射孔井的产能。分析可知,水力深穿透射孔井的产能受射孔孔径、孔长、孔数、表皮系数的影响。实践证明,水力射孔井能够起到改善完井效果、降低表皮系数的作用。     

水力深穿透射孔技术应用效果预测

为了对水力深穿透射孔技术实施后的效果进行预测,提出了水力深穿透射孔应用效果的预测方法。将水力深穿透射孔近似看作1组多分支水平井,每一个水平孔相当于一个分支水平井,利用评价水平井产能的方法对其进行定量预测,并结合其在辽河油田应用的数据进行了验证。分析结果表明,水力深穿透射孔适用于产量下降后的解堵增产或水井的解堵增注;水力深穿透射孔在薄油层应用的效果比厚油层效果好,在污染严重的地层比在污染轻微的地层应用效果好。     

深穿透水力射孔技术及其应用

前言水射流技术应用研究始于1945年。而高压水射流技术则是这一领域近三十年来发展起来的一门新技术，目前正广泛应用于煤炭、化工、船舶、交通、建筑、石油等行业切割破岩、清洗除锈等。该技术的应用对提高工效、降低成本、减轻劳动强度及改善工作环境起到了积极作用。随着高压水射流技术基础理论和应用技术的发展，近半个世纪以来，它在石油勘探开发工程中的应用也取得了长足发展。国外80年代、国内90年代正在开展的深穿透水力射孔技术，是油田完井工程中增产、增注，提高原油采收率的一项新工艺，是高压水射流技术顺应当今世界“深穿透高…     

水力深穿透射孔井产能计算方法及开发效果分析

水力深穿透射孔技术的成孔结构、渗流条件与多分支水平井比较接近,因此可以通过多分支水平井产能公式来研究水力深穿透射孔井的产能.从多分支水平井产能公式导出了水力深穿透射孔井的产能公式和表皮系数公式,射孔孔径、孔深、孔数、表皮系数对水力深穿透射孔井产能的影响分析结果表明,增加水力深穿透射孔的孔深和增大孔密,可提高水力深透射孔井的产能,且水力深穿透射孔技术能穿透近井污染带,有效连通地层和井筒,提高产能;水力深穿透射孔技术在薄油层的效果好于厚油层,它更适合对薄油层进行改造和作业.     

水力深穿透射孔技术开发底水油藏效果及分析

分析研究了水力深穿透射孔井的产能。研究了不同射孔参数的渗流阻力;采用油田的实际油藏参数运用数值模拟的方法,研究了水力深穿透射孔技术对底水油藏的开发效果,对比了直井和水力深穿透射孔技术不同射孔参数井之间的开发效果,理想完井状态下,水力深穿透射孔井的开发效果好于直井的开发效果;分析研究了水力深穿透射孔井的流体流线,其流线沿射孔孔眼呈弧形降落。     

高压水射流深穿透射孔产能影响因素

高压水射流深穿透射孔技术是利用水力能量冲蚀地层,在地层中形成深度为1~3 m的大直径、清洁油气通道而达到增产增注的新型完井工艺。利用有限元数值模拟方法研究了钻井污染带存在情况下,射流射孔的孔径、孔深,地层污染带厚度、地层各向异性和布孔方式5个参数对射孔井产能的影响。研究结果表明,孔深是影响产能的主要因素之一,当射孔深度超过1.5 m时,产能比为常规射孔的2~3倍。但随着孔深的增大,垂向渗透率对产能的影响变大。污染带厚度对射孔产能的影响也较大,对比相同参数下的产能比结果,污染带对产能有约20%的影响。高压水射流射孔尤其适用于薄油层的射孔作业。     

新型水力深穿透射孔系统产能影响因素

水力深穿透射孔具有深穿透、大孔径、清洁无污染等特点,对其产能进行准确评价,可以更好地指导水力深穿透射孔作业。通过半解析公式,与常规直井进行对比,分析了影响水力深穿透射孔井产能的因素;对射孔参数本身(孔长和孔径)和油藏物性参数(表皮因子、油层厚度、垂向渗透率)分别进行了分析研究。结果表明,实施水力深穿透射孔作业能够有效增加油井产能;油藏物性相同的条件下,孔长越长、孔径越大,产能越高;在射孔孔长和孔径一定的条件下,表皮因子越大、油层厚度越小、垂向渗透率越大,水力深穿透射孔技术的增产效果越好。     

水力深穿透射孔技术最新发展及应用

在美国和加拿大 ,水力深穿透射孔技术最近 10年来得到最新发展和应用 ,其中加拿大套管铣孔 +地层径向钻孔工具主要由旋转控制部分、磨铣钻孔马达部分和磨铣装置三大部分组成。这种工具利用油管传输动力液 ,两个液马达一个驱动铣刀完成对套管的铣孔开窗 ,另一个实施地层径向钻孔 ,在油层和井筒之间建立一个大直径、长尺寸、清洁无污染的液流通道 ,实现深穿透射孔的目标。国外 6 0 0多口井的实际应用见到了良好的油井增产和水井增注效果 ,平均增产增注 1～ 3倍 ,最高可达 10倍。     

分段射孔水平井产能计算

分段射孔是一种常用的水平井射孔工艺.由于多个射孔段的存在,使得水平井每个射孔段的产能预测变得十分复杂.用Fourier正弦变换、势的叠加原理、三角函数变换、渐进分析求解圆形封闭地层水平井三维拟稳态渗流问题,得到水平井的均匀流量产量模型.通过与直井产能对比,求得水平井拟稳态当量井径,再利用压降叠加原理建立了分段射孔水平井产能计算方法.研究表明,分段射孔时,相同射孔长度下,端部产量最大,而中部井段产量最小;多个射孔段同时投产时,射孔长度对射孔段产量的影响较射孔间距大.水平井射孔时宜采用中间段长、端部段短的不等距射孔方式,以期达到均衡开采或者注入.此方法可以用于确定水平井射孔段分段产量.图3表1参18     

水平井水力喷射分段酸压技术

针对深层碳酸盐岩储集层水平井酸压面临的井下温度高、破裂压力高、压裂液流动摩阻高、储集层非均质性严重等难点,研发了水平井水力喷射分段酸压新技术。基于喷射分段酸压机理,自主研制了用于水力喷射分段酸压的井下喷射器和配套管柱,给出了水力喷射酸压工艺设计中喷嘴数量与喷嘴直径组合、喷砂射孔参数、泵注程序的优化设计准则。研究表明,水力喷射压裂酸化技术依靠水动力封隔实现分段酸压,井下工具简单、耐高温(160℃),可节约成本,降低作业风险;水力喷射注酸可延长近井地带有效酸蚀距离,增强酸化效果;井下喷射器最优喷嘴相位60°,宜采用螺旋布置喷嘴;建立了喷嘴最优排量与井口压力的关系图版,可在井口装置承压范围内提高施工排量,实现大排量、深穿透酸压,最终确定喷嘴直径及喷嘴数量布置。现场试验表明,水力喷射酸压试验井最大作业垂深可达6 400.53 m,喷射酸量高达618 m3,对深部水平井分段酸压具有较强的适应性。图4表3参15     

水力射孔参数对油水井压裂影响的数值试验

利用RFPA(Rock Fracture Process Analysis)软件,数值计算了不同水力射孔参数及地应力等条件下的孔眼直径、射孔深度、射孔孔眼轴线与最大水平应力夹角、压裂液加载速度、模型尺寸、地层起裂压力以及裂缝二维扩展情况,计算过程中模拟的岩样物性基本保持不变。计算结果发现,增加射孔直径、深度可以显著降低起裂压力;沿最大水平应力方向射孔起裂压力最低;存在一个最优的压裂液加载速度。这些计算结果可为油水井的压裂设计提供参考。     

用于出砂井的水力喷射泵结构设计

油井出砂对地面设备和井下设备带来极大的危害。通过室内试验研究了地层砂在井筒内的流动和沉积状态,测定了不同粒径的砂粒沉降速度和一定液量下的极限携砂量。设计了应用在出砂井中的水力喷射泵采油装置,其特点是采用平行双管柱结构的水力喷射泵,合理设计泵内流道,尽可能保持液体匀速流动,适当提高液体流速,提高携砂能力。最后为防止液体停止流动导致砂堵排出管,设计了结构独特的沉砂管。     

垂直裂缝井产能及导流能力优化研究

压裂井产能评价是水力压裂优化设计的基础，对提高压裂效果有重要意义。根据不稳定渗流理论．讨论了封闭地层中有限导流垂直裂缝井完整的压力动态特征．给出了中期径向流动和晚期拟稳态流动新公式以及正确的Dupuit型产量计算公式，进而研究了两种水力压裂油藏工程优化设计方法——Prats方法和新方法。计算比采油指数曲线的导数，得到新的无量纲导流能力优化图版，由此给出一种简洁的导流能力优化计算公式。在已知裂缝平均宽度的条件下，可用该公式计算合适的水力裂缝长度，确定压裂规模．提高压裂效率。图4表1参17     

提高深层页岩裂缝扩展复杂程度的工艺参数优化

埋深大于3 500 m的深层页岩储层具有高水平主应力差、发育层理裂缝、低脆性指数等特点,在压裂改造时难以形成复杂裂缝。为了充分认识其水力裂缝扩展规律,采用三维离散格子方法对四川盆地下志留统龙马溪组深层层理性页岩12 MPa水平主应力差下的真三轴压裂物理模拟实验结果开展了离散元数值模拟分析,其结果与发育单一层理的页岩露头室内压裂物理模拟的裂缝扩展规律相吻合;进而对发育多层理的深层页岩储层开展排量、压裂液黏度、层理强度和压裂液交替注入等影响下的裂缝扩展规律数值模拟。研究结果表明:①高排量注入和提高压裂液黏度能够增强深层页岩储层裂缝深穿透改造能力,当排量达到90 mL/min或压裂液黏度达到60 mPa·s时,水力裂缝可连续穿过4条层理并贯穿整个试样;②在高水平主应力差下,低黏度压裂液倾向于激活水平层理,而高黏度压裂液则倾向于直接穿过层理形成垂直主缝。结论认为:①采用前置高黏度/后置低黏度压裂液交替注入压裂工艺可以最大限度地提高深层页岩储层压裂裂缝复杂程度;②当井筒附近存在薄弱层理时,应及时调整压裂工艺和压裂参数,比如尽可能地增加施工排量、采用瓜胶压裂液等,以使水力裂缝突破近井薄弱层理抑制进而实现深穿透改造。     

水力喷砂定点射孔力学机理

为了解决目前水力喷砂射孔施工设计准确率较低的问题,寻找实用可靠的水力喷射力学参数设计方法,进行了水力喷射与储层岩石力学作用的机理研究。根据能量守恒原理和冲量定理,建立了水力喷砂定点射穿套管、水泥环及地层系统能量方程,推导了水力喷砂定点射穿套管、水泥环及地层各阶段临界冲击力、临界冲击速度和射孔时间等关键力学参数计算模型,据此建立了水力喷砂定点射孔工艺力学分析图版。研究结果表明,水力喷砂定点射穿套管、水泥环及地层所需能量大幅度增加,射孔时间随之增大,但冲击力和冲击速度却相应降低,降低幅度比最大值分别为5.7%和8%。分析认为,建立的水力喷砂定点射孔工艺力学图版能较好地反映水力喷砂定点射孔过程,射孔时间误差为6.8%,为水力喷砂定点射孔力学参数设计与优化、水力压裂起裂基准提供了新的力学模型和理论依据。     

水力喷砂射孔在油气田开发中的应用

喷砂射孔技术集射孔，解堵于一体，适合于处理复杂井况条件，通过现场试验和理论研究，形成了一套喷砂射孔现场方案的设计方法，可以根据不同的油气井井身结构，喷射层位，喷射工具，设计喷射过程的施工排量，喷射时间，预测施工过程的压力及喷射深度，优化施工时间。     

水力深穿透钻孔技术的改进与完善

水力深穿透射孔技术是利用高压水射流钻孔的方式形成清洁孔道,改善近井地带渗流状态的一种水平钻孔技术。针对该技术在江苏油田W5-17井、W5-19井作业施工出现的问题,提出对过滤系统、控制系统及钻孔用喷管的改进措施。通过以上三方面的改进完善,在S14-9井应用该技术,作业6孔,孔深5 m,该井取得了显著的增产效果。     

气井水力旋转射流清砂技术及其应用

在不同阶段、不同井况的井筒清洁施工作业中,虽然现有的常规水力冲砂、机械捞砂、化学解堵3大类井筒清洁技术取得了较好的应用效果,但由于各项工艺技术和工具自身的局限性,不能完全满足目前低压气井清砂作业的需要。为此,研制了带整体式旋转喷头和具有滤水、防挂卡功能的大直径沉砂筒的水力旋转射流清砂工具,形成了低压气井水力旋转射流清砂工艺技术。现场应用结果表明：在井下建立了局部循环,漏失量小,对产层回压小;作业管柱不受限制;沉砂筒长度可根据需要任意组合,一次捞获量大;能彻底清洁井筒和近井地带产层裂缝,从根本上解决了井下沉积物的堵塞问题。