文档介绍：黄中伟
中国石油大学(北京)
油气资源与探测国家重点实验室
PC钻井重点实验室高压水射流研究室
水平井水力喷射分段压裂技术研究与应用
技术交流-2011
前言
一、水力喷射分段压裂机理与参数
二、水力喷射压裂工具设计研制
三、现场施工工艺设计与应用
四、应用推广和社会经济效益
五、知识产权情况与查新报告
六、结论与展望
提纲
水力喷射分段压裂是射孔、压裂、隔离一体化增产措施
压裂改造是低渗油气井增产主要措施
美国约40%油井、70%新气井压裂投产
直井分层水平井分段压裂是发展趋势
1998年,Surjaatmadja提出水力喷射压裂方法,并应用于水平井压裂
(1)机械分段压裂
(2)限流法分段压裂
(3)砂塞或液胶塞
(4)投球法
水力喷射分段压裂(MHJF) 是集射孔、压裂、隔离一体化新型增产措施,无需封隔器、一趟管柱多段压裂,提高效率和安全性,减少施工风险、降低伤害和成本
前言
压裂液
喷射压裂工具
喷砂射孔参数效率
喷射起裂及水力封隔
关键技术难点:
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)
连续资助
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
4
2006AA06A106-05
国家863计划课题
连续管技术与装备-射流增产技术研究
5
3
50774089
国家自然科学基金项目
高压水射流喷射压裂机理研究
6
2005AA615020
国家863计划滚动课题
高压水射流辅助定向压裂技术
2
2002AA615090
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
项目来源
项目名称
序号
前言
1 水力喷射分段压裂机理
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3~8MPa
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
管内流体压降损失计算
环空流体压降损失计算
2 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
一、水力喷射分段压裂机理与参数
调整排量,精确控制Pv和Pa
3 孔眼内速度及压力分布-数值计算
套管壁孔径10mm、喷射压力40MPa 孔眼最大直径100mm、孔深500mm
套管壁孔径15mm、喷射压力45MPa 孔眼最大直径100mm、孔深500mm
一、水力喷射分段压裂机理与参数
1. 喷嘴直径在3~7mm、喷距在0~70mm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10~20mm
3. 测量孔眼壁面压力和轴心压力随喷嘴压力、排量、喷距、直径、围压等分布
4. 模拟“环空加液、射孔裂缝渗流”物理过程。
3 孔眼内速度及压力分布-室内实验
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,%~20%。
4mm喷嘴在入口压力为30MPa时,不同围压下,%~20%
数模与物模对比
一、水力喷射分段压裂机理与参数
3 孔眼内速度及压力分布-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)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
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--模拟计算