水力喷砂射孔技术介绍

a.油层较薄（厚度1.0米）、无法进行压裂增产的井b.特低渗透致密油藏，降低井底渗流阻力，常规射孔难以求产的井c.不宜实施酸化增产的酸敏油藏d.油层污染严重的各种套管井的射孔e.压裂前期预处理来降低地层破裂压力等场合f.适用井深：4000米1.1技术应用范围水力喷砂射孔（磨料射流）是在高压水作用下加砂射穿套管沟通地层的一种新技术和新工艺。1.2技术特点a.和常规射孔相比，水力喷砂射孔技术克服了射孔弹的压实作用，减少了对油藏的污染和伤害b.射孔孔眼达20mm，地层孔道直径达100~160mm,深度达800mm以上c.有一定的压裂效应和造缝功能，提高地层渗流面积d.一孔的产量相当于炮眼的3~5倍1.3主要技术参数a.套管射孔直径大于20mm，射孔深度大于800mmb.适用井深：4000米c.适用套管直径：51/2″,7″d.射孔数量：上、下移动管柱可射3~18孔2.1管柱工艺技术方案管柱工艺方案锚定方式确定防喷工艺方案井下管柱定位方式套管压井阀水力锚喷枪BB喷枪A单流阀返排管线丝堵丝堵丝堵接泵车压力表防喷器闸门人工井底342.68m油管短节324.00m319.0m321.5mm反向单流阀闸门2管柱配套工艺技术研究2.2喷枪与喷嘴的优化设计a.喷枪外径与套管间距的最佳匹配b.喷嘴几何参数的优化设计c.喷嘴材料优选d.水力性能参数的检测e.结构定型喷砂剂的筛选影响因素：砂粒的粒径、椭圆度、硬度和砂比实验表明：（1）含砂比(体积比)为5--8%时,喷射效果最佳（2）取粒径为0.4—0.8mm的石英砂可满足现场施工要求2.3水力射孔喷砂剂/携砂液的研究水力携砂液的筛选要求:携砂性能好、低磨阻、低滤失、不污染环境、成本低。优选YSBD-1胍胶缓交联体系作为携砂液。该体系具有以下特点：另外，我们可以根据不同的情况，或者特殊的油藏添加各类处理剂，如助排剂，粘土防膨剂，破乳剂，杀菌剂等。交联时间分钟原液粘度mPa.S流动摩阻携砂稳定性1—1030—40是清水摩阻的30%胍胶与地层配伍性能较好，携砂性能稳定2.4现场施工设计软件编制该软件用visualbasic6.0开发主要功能包括：(1)数据输入(2)数据计算与处理，计算所有数据，处理得出所需结果数据(3)数据输出功能a形成施工工艺设计说明书，包括技术所需的所有最终结果b打印功能，包括数据打印和图像打印软件的输入界面输出管柱结构示意图软件界面3地面打靶试验a经专家讨论，确定地面打靶试验方案b完成地面靶件的制作（两个靶件）（1）51/2″套管靶件51/2″套管短节长1.7mⅹ壁厚7.72mm水泥岩样高1.2mⅹ直径2.4m,分两层各高0.6m外筒钢板长8.0mⅹ宽（高）1.25mⅹ壁厚4.0mm（2）7″套管靶件7″套管短节长1.7mⅹ壁厚9.19mm水泥岩样高1.2mⅹ直径2.37m,分两层各高0.6m外筒钢板长8.0mⅹ宽（高）1.25mⅹ壁厚4.0mmc完成试验准备和打靶试验靶件管串示意图ф2548mm丝堵1200mm丝堵套管水泥靶返排管线接泵车喷枪油管短节套管(51/2″、7″两种)地面靶件射孔前的实物照片地面靶件射孔后的实物照片地面靶件射孔后剖开前的实物照片7″靶件试验参数作业时间：2004.10.19靶件岩样强度：44.4MPa施工参数:施工泵压：45-50MPa加砂作业时间：24分钟总液量：55m3总砂量：7.5m3砂比：5-7%喷嘴组合为：4-5mm,6-8mm清水为携砂液射孔参数喷嘴直径mm套管孔眼直径mm射深mm孔道直径mm射孔后的喷嘴直径mm815.5~16620140~1608.02，８.04，8.035.88.5~12500100~1505.82，5.86，5.845φ10，缝长34mm48080~1055.1，5.14，5.064φ9，缝长32mm41080~904.04，4.06，4.037″套管水力射孔孔眼7″靶件岩样中的水力射深7″靶件岩样中的孔道直径大小51/2″靶件试验参数作业时间：2004.10.19（三次射孔）靶件岩样强度：44.02MPa施工参数:施工泵压：39~41MPa（5.5min），37MPa（10.5min）加砂作业时间：16分钟清水为携砂液总液量：27m3总砂量：3.1m3砂比：5~7%喷嘴组合为：4-5mm,6-8mm射孔参数喷嘴直径mm套管孔眼直径mm射深mm孔道直径mm射孔后的喷嘴直径mm812~19600130~1508.02，８.05，8.0469~13550130~1406.12，6.18，6.1512.236070~806.1，6.2，5.66411.6~22.035080~904.6，4.58，4.868910111213141516173456789喷嘴直径（mm）套管壁面上的孔眼直径（mm）图3套管壁上孔眼直径VS喷嘴直径4004505005506006503456789喷嘴直径（mm）射孔深度（mm）图4射孔深度VS喷嘴直径801001201401603456789喷嘴直径（mm）射孔孔眼平均直径（mm）图5靶件中射孔孔眼平均直径VS喷嘴直径7″靶件试验分析从中可以明显看出，随着喷嘴直径的增加，套管壁面上的孔眼直径、射孔深度以及靶件中的孔眼平均直径都随之增加。同时，喷射24分钟停泵后，测量喷嘴直径变化情况，结果发现，这四个喷嘴直径扩大均在2％以内，说明选择的喷嘴材料耐冲蚀性很好。a最大射深620mm，套管孔眼直径21.8mm，孔道直径160mmb喷嘴耐磨性能良好不论是作业一次的7″靶件（泵压：45~50MPa，加砂作业时间24分钟）还是作业三次的51/2″靶件喷枪喷嘴的直径变化均不大，耐磨情况良好。c射穿套管时间大约为60秒d靶件在水射流的冲击力和压力作用下发生部分破碎、错位，致使水射流转向分流，因此降低了水射流的水平穿深能力。现场作业时的射孔效果应会优于本次试验结果e.有一定的压裂效应4现场实验a.完成现场试验配套工具的加工准备b.确定现场试验管柱工艺方案c.确定现场施工水力喷砂射孔方案d.完成现场施工两口井，井号为三厂克浅十稠油井23254和23255闸门套管压井阀水力锚喷枪BB喷枪A单流阀返排管线丝堵丝堵丝堵接泵车压力表防喷器闸门人工井底342.68m油管短节324.00m319.0m321.5mm反向单流阀井下管柱结构图序号工具名称单枪喷嘴数量喷嘴直径(mm)内径(mm)外径(mm)长度(mm)1喷枪A3558.0145.0280.02喷枪B3658.0145.0280.03压井阀53.0108548.04水力锚62.0145.0526.0机具及规格3.7.123254井水力喷砂射孔施工总结（1）油、水层基本数据稠油层位射孔井段（m）射开厚度（m）完钻日期人工井底（m）套管直径（mm）套管壁厚（mm）常规射孔水力射孔2.4孔/米J3q319.0-324.052005.5.24342.68177.88.05YD-8920孔/m套管接箍：323.42、313.29（2）设计/施工参数套管尺寸排量(L/min)施工压力（MPa）携砂液(m3)砂粒直径（mm）用砂量(m3)喷枪间距(m)射孔间距(m)施工总时间(min)7″2.3（2.4）40.0（38-40）（38.3-39）1600.4-0.810（7）2.51.060.0（21+20）注：（1）括号内为实际施工参数，未标注的与设计相同（2）顶替液为原液，砂比为6%—8%（3）泵注程序序号作业内容排量m3/min压力MPa砂比%砂量m3液量m3时间min备注1地面试压55.03.0原液2清洗油管0.8-1.02.0-5.02.0--3.03.0原液（套管见液）3停泵投球Φ45.0mm4携砂液2.340-446-72-35122石英砂5顶替液2.340-448-105原液停泵（放压为零），上提管柱1.0m,重复序号4、5步骤。总计6-78-10160.066.03.7.2现场施工现象分析23255井a.在连接喷枪的短节上（2.0米）有两个明显的圆形凹坑，直径分别为Φ35mm×Φ33mm与Φ35mm×Φ28mm，两圆形凹坑沿短节轴线呈直线分布，相距52cm.23255井连接喷枪的短节上被打出的圆形印迹这主要是因为地层松软、射孔间距太短所致。可通过调整射孔间距加以改进。23255井b.射孔参数分析由于地层较软，地层射孔深度和孔道直径远远大于地面打靶试验数据c.第二次射孔时排量降至1.5方/分钟，提出管柱后发现4~5mm喷嘴组合砂堵。原因分析：地面砂进入造成；地层砂上返。整改措施：管柱底部加反向单流阀，地面管线不落地。针对井内有10米沉砂的现象，改用原液顶替。喷嘴直径mm套管孔眼直径mm射孔后的喷嘴直径mm6.0530.0~32.06.18，6.12，6.135.0828.0~32.05.16,5.2,5.2123254井a在连接喷枪的短节上（2.5米）有一个圆形（直径分别为Φ36mm×Φ43mm）和半圆形（直径为Φ37mm）凹坑，两圆形凹坑在一个水平线上呈周向分布，相位差为120度。23254井连接喷枪的短节上被打出的圆形印迹23254井b.射孔参数分析由于地层较软，地层射孔深度和孔道直径远远大于地面打靶试验数据c.由于管柱底部加反向单流阀，施工时地面管线不落地，用原液顶替，提出管柱后井内未发现有沉砂的现象。d.施工开始时套管有返出液，加砂6~7%，排量升到2.4方/分钟，压力升高到40.0Mpa后，套管无返出液达近3分钟。说明喷砂射孔有一定的造缝功能。e.由于水力射孔孔眼较大，因此必须要避开套管接箍位置。f.从这两口井的施工情况看，套管孔眼与地层孔道都比较大，射孔间距的选择与岩石硬度和地层物性有很大关系，成为影响产能的关键。喷嘴直径mm套管孔眼直径mm射孔后的喷嘴直径mm6.1235.0~40.06.48，6.28，6.385.0532.0~34.05.16,5.1,5.13.7.3现场试验结论a.该工艺技术成熟可靠，可以推广使用。（喷嘴寿命、射孔参数、管柱结构和工艺可靠性）b.岩石物性对射孔参数、射孔密度有较大的影响c.水力射孔不仅污染小，而且还有一定的造缝功能d.建议在有污染层的稀油井和薄油层上应用