子北--水力噴射

1、延長石油延長石油20102010年年1212月月 延長石油延長石油水力噴射壓裂技術(shù)水力噴射壓裂技術(shù)劉文暉劉文暉 延長石油延長石油發(fā)展情況：發(fā)展情況： 水力噴射壓裂技術(shù)，是水力噴射壓裂技術(shù)，是19981998年由年由HaliburtonHaliburton公司工程技術(shù)人員首先提出了水公司工程技術(shù)人員首先提出了水力噴射壓裂思想和方法，哈利伯頓公司試驗成功并應(yīng)用于油氣井壓裂、酸化增力噴射壓裂思想和方法，哈利伯頓公司試驗成功并應(yīng)用于油氣井壓裂、酸化增產(chǎn)等措施用，目前，水力噴射壓裂技術(shù)已經(jīng)是油氣井增產(chǎn)的熱門工藝技術(shù)，在產(chǎn)等措施用，目前，水力噴射壓裂技術(shù)已經(jīng)是油氣井增產(chǎn)的熱門工藝技術(shù)，在全世界范圍內(nèi)施工了

2、數(shù)千口水平井，上萬口直井。全世界范圍內(nèi)施工了數(shù)千口水平井，上萬口直井。 2005年年12月，由長慶油田分公司與月，由長慶油田分公司與Haliburton能源服務(wù)公司合作引進該工藝能源服務(wù)公司合作引進該工藝在鄂爾多斯盆地進行水平井壓裂試驗，首先在靖安油田靖平在鄂爾多斯盆地進行水平井壓裂試驗，首先在靖安油田靖平1井和西峰油田莊平井和西峰油田莊平3井順利完成了壓裂增產(chǎn)作業(yè)，這是該工藝在國內(nèi)首次試驗。井順利完成了壓裂增產(chǎn)作業(yè)，這是該工藝在國內(nèi)首次試驗。 由于水力噴射誘導(dǎo)壓裂技術(shù)，是一種集射孔、壓裂、隔離一體化的新型增產(chǎn)由于水力噴射誘導(dǎo)壓裂技術(shù)，是一種集射孔、壓裂、隔離一體化的新型增產(chǎn)措施，無須機械封隔

3、裝置可實施分段壓裂。施工周期短、造縫位置準(zhǔn)確、作業(yè)措施，無須機械封隔裝置可實施分段壓裂。施工周期短、造縫位置準(zhǔn)確、作業(yè)成本低（該技術(shù)可用于酸化、酸壓、加砂壓裂等），同時通過我公司拓展研究成本低（該技術(shù)可用于酸化、酸壓、加砂壓裂等），同時通過我公司拓展研究應(yīng)用領(lǐng)域，可以廣泛的應(yīng)用于水平井分段壓裂、直井分層壓裂、裸眼井分層壓應(yīng)用領(lǐng)域，可以廣泛的應(yīng)用于水平井分段壓裂、直井分層壓裂、裸眼井分層壓裂、底水油帽油層控水控縫壓裂、注水井增注、油井解堵等油氣井作業(yè)領(lǐng)域，裂、底水油帽油層控水控縫壓裂、注水井增注、油井解堵等油氣井作業(yè)領(lǐng)域，因此被廣泛應(yīng)用因此被廣泛應(yīng)用 。延長石油延長石油水力噴射壓裂技術(shù)水力噴射壓

4、裂技術(shù) 工藝原理：通過含砂的高壓液流，高壓液射流夾帶射孔砂（磨料：通常采用石英砂）垂直沖擊套管和巖石。并在巖石中形成一定規(guī)格的清潔通道，擴大了近井地層的滲流面積。 水力噴射壓裂技術(shù)原理是根據(jù)伯努利方水力噴射壓裂技術(shù)原理是根據(jù)伯努利方程，把壓能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽艹?，把壓能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?即速度即速度),首先進行水首先進行水力噴砂射孔力噴砂射孔,接著再提高排量接著再提高排量,高速流體在地高速流體在地層中形成孔洞，通過液力傳壓將壓力直接作層中形成孔洞，通過液力傳壓將壓力直接作用于孔洞底部，產(chǎn)生高于地層破裂壓力的壓用于孔洞底部，產(chǎn)生高于地層破裂壓力的壓勢，使地層發(fā)生破裂形成裂縫。另一方面高勢，使地層發(fā)生破裂形成裂

5、縫。另一方面高速射流在孔眼的上、下部的井眼中產(chǎn)生負壓，速射流在孔眼的上、下部的井眼中產(chǎn)生負壓，形成隔離達到分段壓裂施工的目的。形成隔離達到分段壓裂施工的目的。 constPghv221延長石油延長石油 工作機理工作機理1 、誘導(dǎo)壓裂機理、誘導(dǎo)壓裂機理 射流動壓轉(zhuǎn)化原理射流動壓轉(zhuǎn)化原理 V2/2+P/=C 射孔過程：射孔過程：Pv+PhFEP，射流誘導(dǎo)起裂（調(diào)整環(huán)空壓力，可適應(yīng)不同，射流誘導(dǎo)起裂（調(diào)整環(huán)空壓力，可適應(yīng)不同地層的壓裂）；地層的壓裂）；2 、誘導(dǎo)裂縫延伸機理、誘導(dǎo)裂縫延伸機理 射流卷吸井底液流沿孔道流入裂縫，填充并誘導(dǎo)裂縫延伸；射流卷吸井底液流沿孔道流入裂縫，填充并誘導(dǎo)裂縫延伸； 射

6、流產(chǎn)生的推進壓力與環(huán)空壓力疊加超過射流產(chǎn)生的推進壓力與環(huán)空壓力疊加超過FEP（破裂壓力）；（破裂壓力）；3、液體動力封隔機理、液體動力封隔機理 裂縫的生成裂縫的生成/延伸基于射流的誘導(dǎo)作用，只會在當(dāng)前噴射射孔的孔道內(nèi)發(fā)生。延伸基于射流的誘導(dǎo)作用，只會在當(dāng)前噴射射孔的孔道內(nèi)發(fā)生。 環(huán)空壓力低于環(huán)空壓力低于FEP，不會在井筒的其它部位產(chǎn)生新裂縫，也不會使先前產(chǎn)，不會在井筒的其它部位產(chǎn)生新裂縫，也不會使先前產(chǎn) 生的裂縫擴展。生的裂縫擴展。 壓裂液經(jīng)作業(yè)管柱泵入，經(jīng)噴嘴噴入射孔孔道內(nèi)，極少進入井筒的其他部位。壓裂液經(jīng)作業(yè)管柱泵入，經(jīng)噴嘴噴入射孔孔道內(nèi)，極少進入井筒的其他部位。 射流在孔口的虹吸作用，強

7、化了封隔效果。射流在孔口的虹吸作用，強化了封隔效果。 控制環(huán)空流量保持合適的環(huán)空壓力至為關(guān)鍵?？刂骗h(huán)空流量保持合適的環(huán)空壓力至為關(guān)鍵。 （補償井眼濾失、補充裂縫維持壓力）（補償井眼濾失、補充裂縫維持壓力）延長石油延長石油 1 1、水力噴射壓裂工藝技術(shù)的應(yīng)用不會形成壓實帶污染水力噴射壓裂工藝技術(shù)的應(yīng)用不會形成壓實帶污染,可以減小近井筒地帶應(yīng)力集中可以減小近井筒地帶應(yīng)力集中,有利于有利于提高近井筒地帶滲透率。提高近井筒地帶滲透率。2 2、利用水力噴射定向射孔利用水力噴射定向射孔,可以將噴射孔工具準(zhǔn)確定位到設(shè)計造縫位置可以將噴射孔工具準(zhǔn)確定位到設(shè)計造縫位置,能夠在井中準(zhǔn)確造縫，能夠在井中準(zhǔn)確造縫，高

8、速流體的沖擊作用有效地降低地層起裂、壓裂縫延伸壓力高速流體的沖擊作用有效地降低地層起裂、壓裂縫延伸壓力;裂縫基本是在射孔孔通道的裂縫基本是在射孔孔通道的頂端產(chǎn)生并延伸頂端產(chǎn)生并延伸,有效控制了起裂方向和裂縫延伸方向，有效控制了起裂方向和裂縫延伸方向，可準(zhǔn)確控制造縫位置、方位；可準(zhǔn)確控制造縫位置、方位；3 3、在一次施工過程中完成水力噴砂射孔和壓裂在一次施工過程中完成水力噴砂射孔和壓裂,簡化了壓裂工藝程序簡化了壓裂工藝程序,節(jié)省了施工時間節(jié)省了施工時間,提高提高作業(yè)效率。作業(yè)效率。4 4、利用水動力學(xué)原理將已經(jīng)壓裂的裂縫進行封隔利用水動力學(xué)原理將已經(jīng)壓裂的裂縫進行封隔,不需要封隔器及橋塞等機械隔

9、離工具不需要封隔器及橋塞等機械隔離工具,實現(xiàn)實現(xiàn)段自動封隔段自動封隔,降低了工具砂埋或砂卡的作業(yè)風(fēng)險和施工成本。降低了工具砂埋或砂卡的作業(yè)風(fēng)險和施工成本。5 5、雙流道作業(yè)方式：、雙流道作業(yè)方式： 環(huán)空壓力低，可用于套管強度較低的場合；環(huán)空壓力低，可用于套管強度較低的場合；油套聯(lián)合注入系統(tǒng)改變了井底的流體狀況油套聯(lián)合注入系統(tǒng)改變了井底的流體狀況,能有效地解決井底壓裂液由于剪切粘度過低和提前砂堵等問題。能有效地解決井底壓裂液由于剪切粘度過低和提前砂堵等問題。 可實現(xiàn)井底壓裂液特性的瞬間調(diào)制，如泡沫特性、支撐劑濃度、化學(xué)添加劑濃度；可實現(xiàn)井底壓裂液特性的瞬間調(diào)制，如泡沫特性、支撐劑濃度、化學(xué)添加劑

10、濃度； 控制靈活：在同一口井內(nèi)，每段裂縫可控制大小、可采用不同方式壓裂；控制靈活：在同一口井內(nèi)，每段裂縫可控制大小、可采用不同方式壓裂；6、每段分別作業(yè)，作業(yè)規(guī)?？烧{(diào)、周期短、成本低；、每段分別作業(yè)，作業(yè)規(guī)?？烧{(diào)、周期短、成本低；7、有效控制裂縫幾何尺寸；、有效控制裂縫幾何尺寸；8、井底破裂壓力低，無效裂縫少，可有效改善填砂剖面；、井底破裂壓力低，無效裂縫少，可有效改善填砂剖面；延長石油延長石油常規(guī)射孔損害帶示意圖水力噴砂射孔切割巖石原理示意圖水力噴砂射孔與常規(guī)射孔孔眼對比水力噴砂射孔與常規(guī)射孔孔眼對比延長石油延長石油基本作業(yè)過程基本作業(yè)過程:1、管柱、工具入井定位（磁定位、管柱、工具入井定位

11、（磁定位/定位）；定位）；2、油管（連續(xù)油管）內(nèi)泵入射孔工作液，水力、油管（連續(xù)油管）內(nèi)泵入射孔工作液，水力 噴砂射孔；噴砂射孔；3、油管內(nèi)泵入壓裂工作液維持噴嘴壓降、環(huán)空、油管內(nèi)泵入壓裂工作液維持噴嘴壓降、環(huán)空 加壓，誘導(dǎo)孔內(nèi)壓開裂、裂縫延伸；加壓，誘導(dǎo)孔內(nèi)壓開裂、裂縫延伸；4、回拉工具定位，第二段裂縫射孔、壓裂；、回拉工具定位，第二段裂縫射孔、壓裂；5、重復(fù)、重復(fù)4，完成多段壓裂；，完成多段壓裂；延長石油延長石油水力噴射射孔壓裂步驟水力噴射射孔壓裂步驟步驟1：噴砂射孔（油管注入、套管返出形成循環(huán)）；步驟2：關(guān)閉套管環(huán)空，油管注入、射孔孔眼內(nèi)憋起高壓， 壓開地層，形 成裂縫；步驟3：油管、環(huán)

12、空同時注入，裂縫延伸，開始加砂作業(yè)施工；步驟4：上提管串，壓裂第二層；環(huán)空套管注入環(huán)空套管注入油管注入油管注入延長石油延長石油油管注入油管注入套管注入套管注入放噴管線放噴管線水力噴射井口裝置（水力噴射井口裝置（KQ350/600型）型）延長石油延長石油水力噴射鉆具結(jié)構(gòu)（實物照片）油管油管扶正器扶正器單流閥單流閥眼管（篩管）眼管（篩管）延長石油延長石油水力噴砂射孔地面仿真實驗水力噴砂射孔地面仿真實驗長長6砂巖巖樣實驗件（砂巖巖樣實驗件（2X2m）水力噴砂射孔孔眼水力噴砂射孔孔眼孔徑:18-22mm延長石油延長石油延長石油延長石油 莊平莊平XXXX井為莊井為莊4040試驗區(qū)塊試驗區(qū)塊一口水平采油井

13、，位于水一口水平采油井，位于水平注水井莊平平注水井莊平2 2井與莊平井與莊平5 5井之間，井距井之間，井距120m120m。滲透。滲透率率0.10.11010-3 -3 mm2 2。 該井采用水力噴射壓裂技該井采用水力噴射壓裂技術(shù)進行分段改造。共壓裂術(shù)進行分段改造。共壓裂四段，分兩次施工，四段，分兩次施工，壓完壓完下面兩段后，起鉆換鉆具，下面兩段后，起鉆換鉆具，然后再壓裂上兩段。然后再壓裂上兩段。 在長慶的應(yīng)用在長慶的應(yīng)用莊平莊平XXXX井試驗情況井試驗情況延長石油延長石油水力噴射壓裂應(yīng)用實例水力噴射壓裂應(yīng)用實例水平井分段壓裂：水平井分段壓裂：延長石油延長石油第一段（噴點位置2494.0、25

14、04.0m）砂量砂量24.3t(15m3)，砂比，砂比30%，油管排量，油管排量X.Xm3/min，套管排量，套管排量X.Xm3/min，油管注入液量，油管注入液量125.6m3，套管注入液，套管注入液量量28.7m3第二段（噴點位置2436.0、2446.0m）施工程序：砂量砂量11.3t(7m3)，砂比，砂比25%，油管排量，油管排量X.Xm3/min，套管排量，套管排量X.Xm3/min，油管注入液量，油管注入液量99.8m3，套管注入液量，套管注入液量17.6m3第三段（噴點位置2376.0、2386.0m）施工程序：砂量砂量11.3t(7m3)，砂比，砂比25.0%，油管排量，油管排

15、量X.Xm3/min，套管排量，套管排量X.Xm3/min，油管注入液量，油管注入液量99.8m3，套管注入液量，套管注入液量17.5m3，第四段（噴點位置2310.0、2320.0m）施工程序：砂量砂量11.3t(7m3)，砂比，砂比25%，油管排量，油管排量X.Xm3/min，套管排量，套管排量X.Xm3/min，油管注入液量，油管注入液量99.4m3，套管注入液量，套管注入液量17.4m3第五段（噴點位置2243.0、2253.0m）施工程序： 砂量砂量16.2t(10m3)，砂比，砂比30%，油管排量，油管排量X.Xm3/min，套管排量，套管排量X.Xm3/min，油管注入液量，油管

16、注入液量106.9m3，套管注入液，套管注入液量量21.0m3第六段（噴點位置2176.0、2186.0m）施工程序：砂量砂量16.2t(10m3)，砂比，砂比30.0%，油管排量，油管排量X.Xm3/min，套管排量，套管排量X.Xm3/min，油管注入液量，油管注入液量106.5m3，套管注入，套管注入液量液量21.0m3第六段（噴點位置2176.0、2186.0m）施工程序：砂量砂量16.2t(10m3)，砂比，砂比30.0%，油管排量，油管排量X.Xm3/min，套管排量，套管排量X.Xm3/min，油管注入液量，油管注入液量106.5m3，套管注入，套管注入液量液量21.0m3第七段

17、（噴點位置2084.0、2094.0m）砂量砂量11.3t(7m3)，砂比，砂比25.0%，油管排量，油管排量X.Xm3/min，套管排量，套管排量X.Xm3/min，油管注入液量，油管注入液量106.5m3，套管注入液，套管注入液量量21.0m3第八段（噴點位置2021.0、2031.0m）施工程序： 砂量砂量11.3t(7m3)，砂比，砂比25%，油管排量，油管排量X.Xm3/min，套管排量，套管排量X.Xm3/min，油管注入液量，油管注入液量97.2m3，套管注入液量，套管注入液量17.1m3試油結(jié)果：對八段進行水力噴射多簇壓裂后試油產(chǎn)量為：試油結(jié)果：對八段進行水力噴射多簇壓裂后試油

18、產(chǎn)量為： 油油98t/d、水、水2.6t/d延長石油延長石油油層油層水層水層 對于底水油帽油層，通過水力噴射可以有效定位、對于底水油帽油層，通過水力噴射可以有效定位、打開油帽由于水力噴射與地應(yīng)力無關(guān)，孔洞沿射流方向延打開油帽由于水力噴射與地應(yīng)力無關(guān)，孔洞沿射流方向延伸，同時由于裂縫形態(tài)的變化，可以有效控制裂縫高度，伸，同時由于裂縫形態(tài)的變化，可以有效控制裂縫高度，減少溝通底水或遠距離溝通底水。減少溝通底水或遠距離溝通底水。水油水過度帶水油水過度帶延長石油延長石油子北采油廠試驗的子北采油廠試驗的8083和和8058井區(qū)位置圖井區(qū)位置圖延長石油延長石油子北采油廠試驗的子北采油廠試驗的9342和和9

19、305井區(qū)位置圖井區(qū)位置圖延長石油延長石油加砂壓裂階段加砂壓裂階段噴砂射孔階段噴砂射孔階段水力噴射點油：30.8m3/m水：100.0m3/m8083-3井進行水力噴射壓裂加砂5方；應(yīng)用實例：子北8083-3井延長石油延長石油應(yīng)用實例：子北應(yīng)用實例：子北8058-3井井油：油：42.7t/m 水：水：133.7t/m延長石油延長石油子北采油廠9342-10井水力噴射壓裂實例：噴砂射孔用砂3方，壓裂加砂15方水力噴射壓裂段綜合測井圖噴砂射孔階段噴砂射孔階段加砂壓裂階段加砂壓裂階段油：油：99.5t/m水：水：109.6t/m延長石油延長石油同井組常規(guī)壓裂與水力噴射壓裂效果對比同井組常規(guī)壓裂與水力

20、噴射壓裂效果對比延長石油延長石油同井組常規(guī)壓裂與水力噴射壓裂效果對比同井組常規(guī)壓裂與水力噴射壓裂效果對比延長石油延長石油同井組常規(guī)壓裂與水力噴射壓裂效果對比同井組常規(guī)壓裂與水力噴射壓裂效果對比延長石油延長石油同井組常規(guī)壓裂與水力噴射壓裂效果對比同井組常規(guī)壓裂與水力噴射壓裂效果對比延長石油延長石油井號壓裂方式產(chǎn)液量含水含水（穩(wěn)定含水）產(chǎn)油量（t）同井組增產(chǎn)同井組增產(chǎn)倍比倍比8058-3水力噴射壓裂水力噴射壓裂176.270%42.71.831.838058-4常規(guī)壓裂124.380%23.48083-3水力噴射壓裂水力噴射壓裂131.070%30.83.21 3.21 8083-4常規(guī)壓裂73.

21、883%9.69432-10水力噴射壓裂水力噴射壓裂209.142%99.52.782.789342-8常規(guī)壓裂120.770%35.89305-6水力噴射壓裂水力噴射壓裂380.770%74.111.9511.959305-5常規(guī)壓裂308.998%6.2水力噴射壓裂和同井組常規(guī)壓裂效果對比水力噴射壓裂和同井組常規(guī)壓裂效果對比延長石油延長石油 由上述產(chǎn)量曲線可得出進行水力噴射壓裂的由上述產(chǎn)量曲線可得出進行水力噴射壓裂的4口口井、同比進行普通常規(guī)壓裂的井、同比進行普通常規(guī)壓裂的4口井平均每日增口井平均每日增產(chǎn)原油產(chǎn)原油5.75噸；噸；4口普壓井初月共產(chǎn)油口普壓井初月共產(chǎn)油75噸，噸，4口口水力

22、噴射井初月共產(chǎn)原油水力噴射井初月共產(chǎn)原油247.1噸；噸； 水力噴射水力噴射4口井比常規(guī)壓裂口井比常規(guī)壓裂4口井，月增產(chǎn)原油口井，月增產(chǎn)原油172.1噸；噸；延長石油延長石油經(jīng)濟效益評價及計算術(shù)依據(jù)經(jīng)濟效益評價及計算術(shù)依據(jù)：原油單價（油田公司指導(dǎo)價）：2057元/噸水力噴射比常規(guī)壓裂多投入：水力噴射費10萬元/井次，多支出泵注費用：6萬元/井次（定價偏高）；減少射孔費用：1萬元/井次；減少通洗井費用：8000元/井次初周月水力噴射初周月水力噴射4井次累計生產(chǎn)原油：井次累計生產(chǎn)原油：247.1噸噸常規(guī)壓裂4井次累計生產(chǎn)原油：75噸初年遞減統(tǒng)一估算遞減率：40%估算常規(guī)壓裂4口井年累計產(chǎn)油：75+

23、75*11*0.6=570噸水力噴射壓裂水力噴射壓裂4口井年累計產(chǎn)量：口井年累計產(chǎn)量：247.1+247.1*11*0.6=1877.96噸噸常規(guī)壓裂4口井的采出原油效益：570噸*2057元/噸=1172490元水力噴射壓裂水力噴射壓裂4口井采出原油效益：口井采出原油效益：1187.96噸噸*2075元元/噸噸=3862963.72元元水力噴射4口井估算凈增效益：3862963.72元-1172490元=2690473.72元投入產(chǎn)出比： 水力噴射實際多投入：100000元+60000元-10000元-8000元=142000元 投入產(chǎn)出比：投入產(chǎn)出比：142000元元*4：2690473.

24、72元元=1 ：4.75延長石油延長石油 對于淺油層在壓裂過程中形成水平對于淺油層在壓裂過程中形成水平裂縫，在過去裸眼井壓裂時是通過裸眼裂縫，在過去裸眼井壓裂時是通過裸眼井封隔器進行多層次、多裂縫壓裂，但井封隔器進行多層次、多裂縫壓裂，但對于淺油層套管井，通過射孔壓裂，一對于淺油層套管井，通過射孔壓裂，一般由于射孔爆炸對固井水泥環(huán)會產(chǎn)生一般由于射孔爆炸對固井水泥環(huán)會產(chǎn)生一定的震動破壞，因此近距離的分層壓裂、定的震動破壞，因此近距離的分層壓裂、由于套管外由于套管外“串槽串槽”導(dǎo)致分層壓裂失?。?dǎo)致分層壓裂失?。?由于水力噴砂射孔是通過水力切割、由于水力噴砂射孔是通過水力切割、石英砂磨蝕沖刷形成孔

25、洞，不會損壞套石英砂磨蝕沖刷形成孔洞，不會損壞套管外固井水泥環(huán)，同時破裂壓力和裂縫管外固井水泥環(huán)，同時破裂壓力和裂縫延伸壓力較低，對于油層厚度大于延伸壓力較低，對于油層厚度大于3米米以上的，可以進行同層多裂縫壓裂，提以上的，可以進行同層多裂縫壓裂，提高油層的動用率和單井產(chǎn)量，最終提高高油層的動用率和單井產(chǎn)量，最終提高采收率。采收率。延長石油延長石油 對于裸眼井通過水對于裸眼井通過水力噴射壓裂，由于壓裂力噴射壓裂，由于壓裂過程不用封隔器進行封過程不用封隔器進行封堵分層，它是通過水力堵分層，它是通過水力學(xué)原理，高壓射流產(chǎn)生學(xué)原理，高壓射流產(chǎn)生負壓、實現(xiàn)分層壓裂，負壓、實現(xiàn)分層壓裂，因此水力噴射壓裂工藝因此水力噴射壓裂工藝是裸眼井分層改造的有是裸眼井分層改造的有效工藝技術(shù)效工藝技術(shù) 延長石油延長石油 對于注水井由于長時間注水造成近井地帶堵對于注水井由于長時間注水造成近井地帶堵塞，導(dǎo)致注水壓力升高，注水量減少，通過水力塞，導(dǎo)致注水壓力升高，注水量減少，通過水力噴砂射孔，可以有效改善注水通道，降低注水壓噴砂射孔，可以有效改善注水通道，降低注水壓力、增加注水量；由于水力噴砂射孔與地應(yīng)力方力、增加注水量；由于水力噴砂射孔與地應(yīng)力方位