水力喷射压裂工艺技术简介

北京中能森辉科技有限责任公司 2009年4月

汇报提纲

技术背景技术简介典型井实例

技术背景(1)1998年，Surjaatmadja提出水力喷射压裂方法；(2)水力喷射压裂技术作为90年代末发展起来的适用于低渗地层

的一项尖端压裂技术，一直被Halliburton公司垄断，到2005年中期，水力喷射压裂技术在国外应用超过130多口井； (3)长庆油田公司与Halliburton公司合作，2005年至今，先后在 6口井22层段上采用水力喷射定向射孔与压裂联作技术进行分段压裂改造，施工取得了圆满成功； (4)2007年，中石油西南油气田公司在四川某井成功实施连续油管水力喷砂逐层压裂工艺技术，一天时间内连续加砂压裂3层，打破了国外公司对该项技术的垄断； (5)2008年，中石化西南油气分公司采用不动管柱水力喷射分段压裂在水平井中应用成功，克服了国外需提管柱的严重缺陷。

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技术背景技术简介典型井实例

技术简介技术原理(1)根据伯努利方程，将压力能转换为动能，油管流体加压后经喷嘴喷射而出的高速射流(喷嘴喷射速度大于190 m/ s)在地层中射流成缝；

1 1 2ρυ A+ PA=ρυ B 2+ PB 2 2

技术简介技术原理(2)射流出口周围流体速度最高，其压力最低，环空泵注液体在压差作用下进入射流区，与喷嘴喷射出的液体一起被吸入地层，使裂缝向前延伸； (3)通过环空注入液体使井底压力刚好控制在裂缝延伸压力以下，压裂下一层段时，已压开层段不再延伸；因此，不用封隔器与桥塞等隔离工具，实现自动封隔； (4)通过拖动管柱或打逐层打滑套方式(类似多层压裂),可依次压开所需改造井段。

技术简介技术优势降低地层破裂压力，有助于裂缝的形成和延伸；射孔-压裂联作,减少了射孔后重新组下油管的麻烦。

技术优势

靠高压射流自封,不需对已压开的其他井段进行封堵；可以直接对目的井段逐层进行射孔压裂；可在需要压裂的任意井段进行施工，同时对于裂缝条数没有限制。与机械分层压裂相比降低了井下复杂事故的发生率。

技术简介技术缺点(1)施工完一段后，需上提施工管柱到第二层位置处。对于高压气井需在井口安装防喷器；→→这一点国内已通过打滑套方式逐层压裂解决，而国外仍然需上提管柱。 (2)环空需要泵注液体； (3)由于喷嘴节流作用，施工压力比同等条件下加砂压裂泵注压力高 20-25MPa左右，深井应用可能受限。

技术简介技术关键关键是喷嘴选择，在高压下需耐大量陶粒的冲刷。要求喷嘴材料必须具有高硬度、高耐磨性，二者缺一不可。

喷枪全貌(入井前)

技术简介适用范围(1

)对完井方式没有特别要求，裸眼井、衬管完井、套管完井均较适合； (2)对井型没有特别要求，水平井、直井均适合，直井多层分压也可进行。 (3)井身条件差，封隔器无法有效密封的井； (4)喷嘴节流作用明显，不适用于高压井压裂

技术简介施工步骤国外施工步骤带喷嘴的油管喷砂射孔动管柱带压装置

压裂第一层

上提管柱至第二层，喷砂射孔

同理，压裂第二层施工完毕提管柱，下生产管柱

带压装置价格昂贵带压装置起下管柱耗时长高压气井井控风险大

技术简介施工步骤国内改进后施工步骤带喷嘴的油管喷砂射孔

压裂第一层

投球开滑套，同时封堵下层，然后喷砂射孔

同理，压裂第二层利用原管柱排液生产

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技术背景技术简介典型井实例

典型井实例国外应用概况2002年7月62口井统计，裸眼水平井应用多，成功率较高。平均增产30~60%,成本与单级压裂相当或稍高。套管井衬管井裸眼井 17 6 40垂直井水平井大斜度井分支水平井 11 49 2 4压裂挤酸油管作业 CT作业 52 10 44 18酸支撑砂其他支撑剂 31经济成功 30技术成功 2失败 34 21 7

到2005年中，应用超过130多口井。其中水力喷射环空压裂 HJP-AF超过45口，平均增产40~60%。使用1.75CT参数：井深 m 457~3018 BHA外径 mm 72.6~93用砂量 Kg/缝 1360~56000最大砂浓度 kg/m3 1678最薄层段 m 0.5~0.76排量 M3/h 57~400

典型井实例国内应用概况(1)长庆应用6口油井，与哈里伯顿合作靖平1井靖安油田一口水平采油井，水平段长361.7m,套管固井完井，井眼方向垂直于最大主应力方向。 2005.12.9进行水力喷射压裂分段改造首次试验，2段压裂改造效果不佳。开采时间长、地层能量亏空、漏失严重。

庄平3井庄平3井为一口水平采油井，位于水平注水井庄平2与庄平5之间，井距120m,渗透率 0.1×10-3μm2。水力喷射压裂分段改造。共压裂四段，分两次施工。平均日产纯油39m3,取得了良好的改造效果。

典型井实例国内应用概况(2)四川某气田水平井，国内自己做，连续油管拖动压裂BQ110井深2250m,因产量低关井停产。 2007年7月27日首次应用2”连续管拖动水力喷砂逐层压裂、一天成功连续压裂3层。试验层位1105m延续到749m,3层共加入陶粒30.32 m3,单层喷压时间1~2h,作业跨度达到365m。施工后，第二天排液140m3,之后产气量 8,000m3/d,压裂效果显著。