1、 高壓超低滲油氣層壓裂增產(chǎn)技術(shù) 水力噴砂射孔壓裂 匯報(bào)提綱匯報(bào)提綱 一、概要 二、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 三、技術(shù)特點(diǎn) 四、配套工具介紹 五、現(xiàn)場(chǎng)使用情況 六、井口配套相關(guān)產(chǎn)品 水力噴砂射孔壓裂技術(shù)概要水力噴砂射孔壓裂技術(shù)概要一、概要一、概要 水力壓裂技術(shù)經(jīng)過(guò)了近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，特別是自80年代末以來(lái)，在壓裂設(shè)計(jì)、壓裂液和添加劑、支撐劑、壓裂設(shè)備和監(jiān)測(cè)儀器以及裂縫監(jiān)測(cè)等方面都獲得了迅速的展，使水力壓裂技術(shù)在縫高控制技術(shù)、高滲層防砂壓裂、重復(fù)壓裂、深穿透壓裂以及大砂量多級(jí)壓裂等方面都出現(xiàn)了新的突破。 現(xiàn)在水力壓裂是油田增產(chǎn)、增注，保持油田穩(wěn)產(chǎn)的一項(xiàng)重要工藝技術(shù)。它利用液體傳導(dǎo)壓力的性能，在地面利用

2、高壓泵組，以大于地層吸收能力的排量將高粘度液體泵入井中，在井底憋起高壓，此壓力超過(guò)油層的地應(yīng)力和巖石抗張強(qiáng)度，在地層產(chǎn)生裂縫，繼續(xù)將帶有支撐劑的攜砂液注入裂縫，裂縫邊得到延伸，邊得到支撐。停泵后就在油層形成了具有一定寬度的高滲透填砂裂縫，由于這個(gè)裂縫擴(kuò)大了油氣流動(dòng)通道，改變了流動(dòng)方式，降低了滲流阻力，可起到增產(chǎn)增注作用，這一施工過(guò)程就叫油層水力壓裂。已廣泛應(yīng)用于低滲透油氣田的開發(fā)中。 水力噴射壓裂技術(shù)概要水力噴射壓裂技術(shù)概要一、概要一、概要 寶雞賽孚石油機(jī)械公司與長(zhǎng)慶油田油氣工藝研究院合作開發(fā)的水力噴砂射孔（割縫）技術(shù)，是集射孔、壓裂、隔離一體化的增產(chǎn)措施，專用噴射工具產(chǎn)生高速流體射穿套管、巖

3、石，形成孔眼，孔眼底部依靠環(huán)空流體補(bǔ)液壓力增高，超地層破裂壓力后起裂并造縫。 水力噴砂射孔壓裂工具主要用于長(zhǎng)慶油田、吉林油田、吐哈油田、青海油田等國(guó)內(nèi)各大油田。其中以長(zhǎng)慶油田為主，年供貨量在1000套以上。 水力噴砂射孔壓裂技術(shù)是依據(jù)伯努利原理，將油管柱內(nèi)液體的壓能轉(zhuǎn)化為噴嘴出口處的高速動(dòng)能，根據(jù)水動(dòng)力學(xué)動(dòng)量-沖量原理，射穿套管、溝通地層。壓裂時(shí)采用油、套混注的方式，通過(guò)控制噴射工具，準(zhǔn)確選擇裂縫起裂的位置與方向；裂縫形成后，高速流體噴射進(jìn)入孔道和裂縫，由于噴嘴出口處高速低壓，具有噴射泵的吸液功能，環(huán)空的流體在壓差的作用下被吸入地層，維持裂縫的延伸，實(shí)現(xiàn)水力封隔。 水力噴射壓裂技術(shù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及

4、發(fā)展趨勢(shì)水力噴射壓裂技術(shù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 二、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)二、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1.國(guó)外應(yīng)用現(xiàn)狀國(guó)外應(yīng)用現(xiàn)狀 在國(guó)外，該技術(shù)于1998年發(fā)明并投入現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，2002年起應(yīng)用規(guī)模、范圍擴(kuò)大，初期以裸眼水平井分段增產(chǎn)改造為主，后期在垂直井內(nèi)的應(yīng)用日益增多。 2002年7月對(duì)已作業(yè)的62口井的統(tǒng)計(jì)表明，截至當(dāng)時(shí)，裸眼水平井內(nèi)的應(yīng)用最多，達(dá)到40口，垂直井應(yīng)用11口，不到20%；連續(xù)管作業(yè)18口，占30%；成功率較高，經(jīng)濟(jì)成功的有34口，工藝成功的有21口，只有7口井失敗。平均增產(chǎn)30 60%，成本與單級(jí)壓裂相當(dāng)或稍高。 2003年，首次在巴西的Campus灣海上一口井試作業(yè)并取得成功

5、。且在技術(shù)成熟的基礎(chǔ)上尋求應(yīng)用拓展。 2004年中期Hulliburton公司首次采用水力噴射射孔環(huán)空壓裂技術(shù)（HJP-AF）已定型為一種新型壓裂技術(shù)，利用常規(guī)尺寸連續(xù)管（1.52）實(shí)現(xiàn)大型壓裂，主要用于垂直井分段壓裂。 二、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)二、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1.國(guó)外應(yīng)用現(xiàn)狀國(guó)外應(yīng)用現(xiàn)狀 2005年5月，水力噴射射孔環(huán)空壓裂技術(shù)應(yīng)用超過(guò)45口井，主要是垂直井作業(yè)，其中只有兩口水平井，絕大部分使用1.75的連續(xù)管完成作業(yè)，平均增產(chǎn)4060%。 2005年中期，水力噴射壓裂技術(shù)在國(guó)外應(yīng)用超過(guò)130多口井。包括酸化壓裂、支撐劑壓裂、組合壓裂和大排量清水壓裂，涉及固水泥、不固水泥套管井、開

6、槽襯管井、裸眼井。大部分為陸上作業(yè)，有部分用于海上和深海作業(yè)。 國(guó)外已應(yīng)用超過(guò)1000口井，美國(guó)路易斯安那州西部Jannes Lime地層（裸眼完井）水力噴射酸壓處理過(guò)80多口井，平均每口井造縫8條，共造縫600多條。 從以上總體看，水力噴射壓裂增產(chǎn)技術(shù)非常成功。在全世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展，逐漸擴(kuò)展到加拿大、巴西、哈薩克斯坦、俄羅斯等，技術(shù)主要由Hulliburto公司和BJ公司等掌握。 水力噴射壓裂技術(shù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)水力噴射壓裂技術(shù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)二、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)二、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 2.國(guó)內(nèi)應(yīng)用狀況國(guó)內(nèi)應(yīng)用狀況 我國(guó)于2005年與哈里伯頓公司合作采用常規(guī)油管在靖安油田靖平

7、1井和莊平3井順利完成增產(chǎn)作業(yè)，這是該工藝在國(guó)內(nèi)首次試驗(yàn)。 隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源的巨大需求、加之日益枯竭的能源危機(jī)，迫使能源勘探技術(shù)不斷革新，必須加大和有針對(duì)性對(duì)低壓、低滲透率、低孔隙度的“三低”油氣藏開發(fā)及煤層氣、頁(yè)巖氣等非常規(guī)油氣資源的開發(fā)。目前，以上非常規(guī)油氣資源的開采工藝是通過(guò)水力壓裂達(dá)到工業(yè)性油氣流開發(fā)生產(chǎn)。 水力噴射壓裂設(shè)備其優(yōu)良的工藝特性及其安全性，受到各石油公司的迫切需求。目前， 其核心技術(shù)只掌握在少數(shù)石油機(jī)械技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)外公司之中；我國(guó)近年來(lái)也投入了大量科研 費(fèi)用研發(fā)這一項(xiàng)目。通過(guò)這幾年不斷的油田作業(yè)試驗(yàn)及改進(jìn)，其技術(shù)逐漸成熟，逐步獲得油 田認(rèn)可，特別是中石油主力油田-長(zhǎng)慶

8、油田油氣田得以大量推廣形成了批量化。 水力噴射壓裂技術(shù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)水力噴射壓裂技術(shù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 水力噴射壓裂技術(shù)特點(diǎn)水力噴射壓裂技術(shù)特點(diǎn)三、技術(shù)特點(diǎn)：三、技術(shù)特點(diǎn)： 可根據(jù)每一口井的情況，定制噴射工具與參數(shù)；根據(jù)每一組裂縫的要求設(shè)計(jì) 工藝程序，確定裂縫大小、選擇壓裂液與環(huán)空介質(zhì)。 通過(guò)噴射工具定位及噴嘴傾角與方向的調(diào)整，有效控制裂縫位置與裂縫產(chǎn)生 時(shí)的方向。 具有廣泛的適應(yīng)性。能用于水平井、大斜度井和垂直井，能在裸眼井、襯管 完井井眼和套管井內(nèi)使用。根據(jù)需要，可使用鉆桿、油管或連續(xù)管作業(yè)。 作業(yè)介質(zhì)可使用酸液，在碳酸鹽巖地層實(shí)施擠酸或酸化壓裂； 環(huán)空介質(zhì)可使用CO2/N2，在井

9、下利用高壓射流的強(qiáng)力剪切形成泡沫，實(shí)現(xiàn) 泡沫酸化或壓裂，并避免在地面生成泡沫帶來(lái)的摩阻大、到井下后泡沫性質(zhì)改變 等問(wèn)題。 采用雙通道，環(huán)空和井底壓力低，安全性好；還能通過(guò)改變環(huán)空流量快速調(diào) 整井底壓裂液的濃度和泡沫性能。 水力噴射壓裂技術(shù)特點(diǎn)水力噴射壓裂技術(shù)特點(diǎn)三、技術(shù)特點(diǎn)：三、技術(shù)特點(diǎn)： 水力噴射壓裂技術(shù)是一項(xiàng)能有效控制裂縫起裂的增產(chǎn)措施。只在指定的位置處進(jìn)行壓裂造縫。序號(hào)特性常規(guī)壓裂 水力噴射壓裂 1產(chǎn)生裂縫壓力由射流產(chǎn)生裂縫環(huán)空壓力+射流增壓使裂縫延伸 2裂縫位置無(wú)法精確預(yù)測(cè) 精確3裂縫初始方向無(wú)法預(yù)測(cè) 可確定4封隔方式機(jī)械一段水力封隔一次多段 水力噴射壓裂技術(shù)特點(diǎn)水力噴射壓裂技術(shù)特點(diǎn)三

10、、技術(shù)特點(diǎn)：三、技術(shù)特點(diǎn)： 1.工作機(jī)理工作機(jī)理 水平井水力噴砂分段壓裂技術(shù)根據(jù)動(dòng)力學(xué)動(dòng)量沖量原理，固體顆粒受水載體加速，高速?zèng)_擊套管和巖石，產(chǎn)生切割作用。 三、三、 技術(shù)特點(diǎn)：技術(shù)特點(diǎn)： 1.工作機(jī)理工作機(jī)理 水力噴射壓裂技術(shù)特點(diǎn)水力噴射壓裂技術(shù)特點(diǎn)高壓低壓高壓：高速射流在孔內(nèi)增壓38MPa低壓：噴嘴出口局部低壓區(qū)環(huán)空 卷吸作用，強(qiáng)化封隔效果關(guān)鍵：控制噴射壓力和環(huán)空壓力排量關(guān)鍵：控制噴射壓力和環(huán)空壓力排量 三、三、 技術(shù)特點(diǎn)：技術(shù)特點(diǎn)： 2. 參數(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)化參數(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)化: 三、三、 技術(shù)特點(diǎn)：技術(shù)特點(diǎn)： 3.3.基本作業(yè)工藝過(guò)程：基本作業(yè)工藝過(guò)程：1）工具入井定位2）油套環(huán)空打開，油管內(nèi)加壓，

11、噴砂射孔；3）油管內(nèi)泵入壓裂工作液維持噴嘴壓降、環(huán)空加壓，誘導(dǎo)孔內(nèi)起裂、裂縫延伸4）油管內(nèi)泵入攜砂液，之后頂替；5）回拉工具定位，第二段裂縫射孔、壓裂/ /投球打開滑套，重復(fù)射孔、壓裂。6）重復(fù)完成多段壓裂水力噴射工具經(jīng)過(guò)近幾年的快速發(fā)展，已經(jīng)完成適應(yīng)常用4 1/2 、5 1/2 套管井及6 裸眼井的各種系列化配套工具。各配套工具的基本技術(shù)參數(shù)如下： 水力噴射壓裂技術(shù)配套工具水力噴射壓裂技術(shù)配套工具規(guī)格 噴射工具最大外徑mm 施工段數(shù) 耐壓MPa 加砂量m3備注 4 1/2 90107015-50不動(dòng)管柱5 1/2 11487015-50不動(dòng)管柱6 145237015-50不動(dòng)管柱5 1/2

12、10577015-50拖動(dòng)管柱 。 水力噴射壓裂技術(shù)配套工具水力噴射壓裂技術(shù)配套工具 拖動(dòng)管柱水力噴射工具其原理：拖動(dòng)管柱水力噴射工具其原理： 水力噴射壓裂技術(shù)配套工具水力噴射壓裂技術(shù)配套工具 2.2.管柱構(gòu)成管柱構(gòu)成不動(dòng)管柱水力噴射工具其原理：不動(dòng)管柱水力噴射工具其原理： 水力噴射壓裂技術(shù)配套工具水力噴射壓裂技術(shù)配套工具2.2.管柱構(gòu)成管柱構(gòu)成 水力噴射壓裂技術(shù)配套工具水力噴射壓裂技術(shù)配套工具導(dǎo)流扶正器單層噴射器篩管球座總成絲堵主要部件圖片主要部件圖片封隔器 水力噴射壓裂技術(shù)配套工具水力噴射壓裂技術(shù)配套工具2.2.管柱構(gòu)成管柱構(gòu)成液壓水力錨安全接頭多層水力噴射器噴射工具各主要部件特點(diǎn) 1）噴

13、射器噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料與布置； 防濺參數(shù)設(shè)計(jì)與加工。 2) 滑套材料優(yōu)選、結(jié)構(gòu)優(yōu)選； 與噴射器滑動(dòng)密封。 3）噴射器與滑套連接方案銷釘連接； 銷釘材料優(yōu)選與加工。 4）單向閥、扶正器、導(dǎo)向裝置等附件。 水力噴射壓裂技術(shù)配套工具水力噴射壓裂技術(shù)配套工具.噴射工具各主要部件工藝特點(diǎn)噴射工具各主要部件工藝特點(diǎn) 1）熱處理硬度要求高，對(duì)加工刀具使用要求高； 2）密封形式特殊，密封要求苛刻。 3）裝配試驗(yàn)項(xiàng)目多，工裝使用消耗大。 4) 檢測(cè)要求高，專用檢具多。 5) 產(chǎn)品井下工作環(huán)境惡劣，對(duì)工藝技術(shù)研究試驗(yàn)要求高。 為此，我公司專門成立了水力噴射工具生產(chǎn)線，保證產(chǎn)品的加工精度與裝配質(zhì)量，并對(duì)所有操作人員

14、進(jìn)行崗位培訓(xùn)。 水力噴射壓裂技術(shù)配套工具水力噴射壓裂技術(shù)配套工具 水力噴射壓裂技術(shù)配套工具水力噴射壓裂技術(shù)配套工具 封隔器篩管導(dǎo)向頭接箍油管單流閥噴射器扶正器油管安全接頭油管扶正器 水力噴射壓裂技術(shù)配套工具水力噴射壓裂技術(shù)配套工具 油管安全接頭油管第Z級(jí)噴射器第一級(jí)噴射器單流閥油管接箍篩管導(dǎo)向頭油管 油管 五、噴射工具現(xiàn)場(chǎng)使用情況：五、噴射工具現(xiàn)場(chǎng)使用情況： 五、噴射工具現(xiàn)場(chǎng)使用情況：五、噴射工具現(xiàn)場(chǎng)使用情況： 拖動(dòng)管柱拖動(dòng)管柱在油田水平井，主要采用水力噴射與小直徑封隔器聯(lián)作拖動(dòng)分壓工藝壓裂在油田水平井，主要采用水力噴射與小直徑封隔器聯(lián)作拖動(dòng)分壓工藝壓裂8-108-10段，單段加砂段，單段加砂

15、30m30m3 3。慶平。慶平4 4井采用井采用9 9簇簇1818段，壓后自噴，日產(chǎn)油段，壓后自噴，日產(chǎn)油32.432.4m3，達(dá)到周圍直井產(chǎn)量，達(dá)到周圍直井產(chǎn)量4 4倍以上。倍以上。雙噴射器水力噴砂壓裂示意圖雙噴射器水力噴砂壓裂示意圖噴射器噴射器1 1噴射器噴射器2 2技術(shù)關(guān)鍵：技術(shù)關(guān)鍵：優(yōu)化噴射參數(shù)，利用水力噴射增壓原理，克服兩簇間破壓的優(yōu)化噴射參數(shù)，利用水力噴射增壓原理，克服兩簇間破壓的差異，形成多條裂縫差異，形成多條裂縫 五、噴射工具現(xiàn)場(chǎng)使用情況：五、噴射工具現(xiàn)場(chǎng)使用情況： 拖動(dòng)管柱拖動(dòng)管柱XX井采用水力分段射孔壓裂井采用水力分段射孔壓裂+封隔器聯(lián)作，一趟管柱成功壓裂封隔器聯(lián)作，一趟管

16、柱成功壓裂3段，三段分別段，三段分別加砂加砂15、20、15m3，起鉆順利，單井試排日產(chǎn)純油，起鉆順利，單井試排日產(chǎn)純油36t/d。 蘇平14-13-36井 水力噴砂壓裂（第一段）時(shí)間 (min)Discharge rate m3/min Tubing pressure Mpa Casing pressure Mpa Proppant Conc kg/m3 49.0 84.4 119.8 155.2 190.6 226.0 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 0.00 16.00 32.00 48.00 64.00 80.00 0.00 16.00 32.00 48.

17、00 64.00 80.00 0 200 400 600 800 1000 蘇平14-13-36井 水力噴砂壓裂（第二段）時(shí)間 (min)Discharge rate m3/min pressure 1 Mpa Pressure 2 Mpa Proppant kg/m3 73.0 116.4 159.8 203.2 246.6 290.0 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 0.00 16.00 32.00 48.00 64.00 80.00 0.00 16.00 32.00 48.00 64.00 80.00 0 200 400 600 800 1000五、噴射工具

18、現(xiàn)場(chǎng)使用情況： 拖動(dòng)管柱拖動(dòng)管柱B B井實(shí)現(xiàn)了井實(shí)現(xiàn)了一趟管柱拖動(dòng)壓裂兩段。投產(chǎn)后套壓一趟管柱拖動(dòng)壓裂兩段。投產(chǎn)后套壓21.9MPa，平均日產(chǎn)，平均日產(chǎn)3.1104m3/d，壓后一個(gè)月累積產(chǎn)量是鄰近直井的，壓后一個(gè)月累積產(chǎn)量是鄰近直井的3.3倍。倍。 蘇14-7-41H2井水力噴砂壓裂施工曲線1-4段川慶井下壓裂七隊(duì)SJ2000型2010.9.13時(shí)間 (min)Discharge rate m3/min Proppant kg/m3 Pressure 1 Mpa Pressure 2 Mpa 0.0 120.0 240.0 360.0 480.0 600.0 0.000 1.000 2.00

19、0 3.000 4.000 5.000 0.0 160.0 320.0 480.0 640.0 800.0 0.00 16.00 32.00 48.00 64.00 80.00 0.00 16.00 32.00 48.00 64.00 80.00 蘇14-7-41H2井水力噴砂壓裂施工曲線5-7段川慶井下壓裂七隊(duì)SJ2000型2010.9.13時(shí)間 (min)Discharge rate m3/min Proppant kg/m3 Pressure 1 Mpa Pressure 2 Mpa 0.0 76.0 152.0 228.0 304.0 380.0 0.000 1.000 2.000 3

20、.000 4.000 5.000 0.0 160.0 320.0 480.0 640.0 800.0 0.00 16.00 32.00 48.00 64.00 80.00 0.00 16.00 32.00 48.00 64.00 80.00五、噴射工具現(xiàn)場(chǎng)使用情況：五、噴射工具現(xiàn)場(chǎng)使用情況： 不動(dòng)管柱不動(dòng)管柱長(zhǎng)慶蘇里格氣田，主要采用不動(dòng)管柱水力噴射分段壓裂長(zhǎng)慶蘇里格氣田，主要采用不動(dòng)管柱水力噴射分段壓裂7 7段和段和1010段，單段加砂段，單段加砂2525m3以上，蘇以上，蘇1414井壓裂井壓裂7 7段以后獲得日產(chǎn)氣段以后獲得日產(chǎn)氣113.4113.4 10104 4m3的高產(chǎn)試氣產(chǎn)量。的高產(chǎn)試氣產(chǎn)量。 水力噴射壓裂技術(shù)井口配套相關(guān)產(chǎn)品水力噴射壓裂技術(shù)井口配套相關(guān)產(chǎn)品六、配套相關(guān)井口產(chǎn)品介紹六、配套相關(guān)井口產(chǎn)品介紹 1.投球器項(xiàng)目概述投球器項(xiàng)目概述 TQ76-105電控投球器裝置主要用于壓裂、酸化、射孔等作業(yè)。該裝置采用遠(yuǎn)程控制器，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行投球作業(yè)，因而此產(chǎn)品具有投球準(zhǔn)確、可靠性高、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。水力噴射壓裂技術(shù)井口配套相關(guān)產(chǎn)品水力噴射壓裂技術(shù)井口配套相關(guān)產(chǎn)品投球器主要技術(shù)指標(biāo)及性能要求（包括環(huán)境保護(hù)和污染預(yù)防方面的要求）：投球器主