定向限流法射孔压裂技术及发展方向
定向限流法射孔压裂技术及发展方向
摘要：研究了射孔方位角、地应力和岩石力学性质与射孔方位相关关系，为射孔方位确定和压裂施工效果提供坚实基础和可靠保障。应用表明，定向射孔压裂可以有效减小近井摩阻，增加地层中流体的渗流能力，提高低渗油田的产能，并提出了低孔低渗储层射孔工艺发展方向及改进的建议。
关键词：定向射孔；井筒崩落；横波异性
水力压裂技术是某油田绝大多数油层进行良好改造措施的有效方法。但是有些井在压裂施工过程中由于近井筒处高摩阻，造成油层改造失败。针对这一问题，结合地应力方向的研究，探索出了定向射孔压裂技术，这项技术解决了由于螺旋射孔形成的复杂近井筒裂缝几何形状导致高摩阻造成施工失败的问题。定向射孔是解决近井筒处较高的摩阻一种有效途经，施工安全，针对性强。
1 理论研究
定向射孔压裂技术是在与水平最小主应力方向成某一角度定向射孔，通过水力压裂造缝，使裂缝沿射孔孔眼方向起裂，然后重新定向到垂直于最小主应力方向，在同一压裂层内形成二条裂缝。研究表明，射孔方位角对裂缝起裂方位有重要影响，裂缝的起裂位置与射孔方向一致。地应力是压裂工程中的重要参数，其方向解释有井筒崩落地应力方向分析方法和横波各向异性地应力方向分析方法。
1.1 井筒崩落地应力
1.1.1 基本原理
油井钻井过程是在地应力作用下进行的。钻井井孔的形成导致地应力在钻孔井壁上产生应力集中，当应力集中超过井孔周围岩石的破坏强度时，岩石便出现破坏而产生井孔崩落现象。因此，井孔崩落与地应力状态即地应力大小和方向)存在内在的必然联系。分析表明，水平最小主应力方向出现最大的应力集中，因此最容易发生井孔崩落。也就是说，井孔崩落方向代表着水平最小主应力方向。当考虑井孔中流体压力和岩石中孔隙流体压力时，水平最小主应力方向上最容易发生井孔崩落，即井孔崩落方向反映水平最小主应力方向。
1.1.2 基本方法
井孔崩落导致崩落处的的井径增大，利用四臂、六臂地层倾角井径测井仪或FMI成像测井可以直接测定井孔井径变化特征，便可确定井径增大方向，即最小主应力方向。
1.2 横波各向异性地应力
横波各向异性地应力方向分析是应用交叉多极阵列声波测井（或偶极声波测
滑动变阻器的分压接法和限流接法
图 2 图1 滑动变阻器的分压接法和限流接法 邛崃一中——杨忠林 滑动变阻器是中学电学实验中常用的仪器，它在电路中的接法有分压和限流两种，近几年高考电学设计性实验命题对其应用多次直接或渗透考查。教材对此又没有理论的讲解，又没有实际的指导，学生感到无从下手，笔者从多年的教学经验，结合电路分析，对滑动变阻器的这两种接法使用作一点探讨。 一、 滑动变阻器的分压接法和限流接法的电路分析 1．滑动变阻器的分压接法 如图1所示的电路中，滑动变阻器总电阻为R 0，输入电压为U 0，负载电阻R 两端的电压U 随变阻器调节变化情况作如下的讨论： 首先，不接负载R 时，输出端的电压U=U 0 R 0 R ap ，可见，U 与成正比，输出电压电线性 的，如图1（b ）中①所示。换言之，触头P 在ab 间移动时，左半部分分得的电压是均匀变化的，电压的变化范围是0—U 0。 其次，当滑动变阻器的aP 连接负载电阻R 时，P 点左边电路的等效电阻减小，与P 点右边部分串联而得的电压将比原来减小，如图1（b ）②所示。 再次，当负载电阻R 很小，对于确定的R ap ，左部分分得的电压将更小，如图如图1（b ）③所示。 可以得出结论：分压接法要能通过连续调节滑动变阻器得到平缓变化的电压，负载阻值应该较大。换言之，分压接法滑动变阻器应该选用阻值相对较小的。 2．动变阻器的限流接法 如图2所示的电路输入电压为U 0，滑动变阻器总阻值为R 0，滑动变阻器对负载R 0电流的控制情况作如下的讨论： 首先，电路中的电流：I= U 0 R aP +R ，可见，I 随R aP 的增大而减小，如图（b ）所示。 当Rap=0时，电路中的最大电流I m =U 0 R ，R 两端 的电压最大U max =U 0。 当Rap 最大值R 0分别为负载电阻1、3、5……倍时，电路中电流的最小值为I m 2 、I m 4 、
水平井射孔工艺技术(科普)
水平井射孔工艺技术 1、简介 水平井工程是近年发展起来的一项新技术，是“稀井高产”的重要手段。水平井技术已成为近50年来石油技术进步的代表象征，这从勘探到提高采收率各个阶段均有着广泛的应用潜力，在实现井网调整，控制流向和完井类型，减少液流损失和调整油藏压力等方面的灵活性，已成为一种油藏完井新方法，而水平井射孔技术则是水平井技术的重要组成部分。四川石油测井公司早在1994年就对水平井射孔技术开始了立项研究，经过几年的研究和现场试验，形成了一整套中、长半径的水平井射孔工艺技术，该技术国内领先，部分技术达国际先进水平，该成果获中国石油天然气集团公司2000年技术创新二等奖。 水平井套管井射孔完井既有利于提高产量又有利于以后进行增产措施和封堵作业。但水平井射孔井段长达几百米甚至上千米，要求射孔一次作业成功；要求向水平两边或两边以下３０°定向发射以免造成砂子沉降和底水突进；要求长达几百米的射孔枪顺利通过造斜段下入和起出。实践证明，我们已经解决了上述难题并能保证施工的安全性和可靠性。 2、主要特点 2采用液压延时分段起爆方式能完成长水平段的射孔作业。 2采用弹架旋转的内定向方式，定向精度高且与枪身旋转的外定向方式相比，在相同套管内径下可选择更大直径的水平井射孔枪。 2采用接头旋转扶正环和滚珠枪尾可大大减少起下射孔枪时的摩擦力。 2接头与枪体之间，公母接头之间采用防退扣装置，避免了落枪的可能。 2最新研制的起爆开孔装置可实现水平井的再射孔而不会将井液挤到地层中去。 2可实现全井筒氮气加压起爆方式完成水平井的射孔作业。 2可实现限流压裂的水平井射孔作业。 2利用独创的旁通传压起爆系统能完成水平井的射孔测试联作。 2采用地面监测系统能监测井下各段射孔枪的发射情况。 3、主要技术参数 2射孔枪外径：Ф８９mm 、Ф102mm 、Ф127 mm 2最高工作压力：９０MPa 、105MPa 、90MPa 2延时时间：５—7min 2定向方式：内旋转定向 2定向精度：±５° 2定向率：>９５％ 2发射率：>９９％ 2孔密：１０－２０孔／米 2枪体抗弯能力：３０°／３０米。 4、施工工艺 （1）起爆方式 水平井射孔起爆不同于一般直井射孔，不能采用投棒起爆方式，也不同于一般斜井射孔，它属于超长井段射孔，不宜采用一个压力起爆器的起爆方式。在水平段各点压力值相等，它可以实现几个乃至几十个射孔段的同时起爆，完全满足水平井一次射孔多段的要求，将大大提高工效。四川石油测井公司已成功地应用了三种负压起爆方式，分别是：①液垫或气垫加压力延时起爆器；②油压开孔装置加压延时起爆器；③旁通传压装置加压力起中爆器。
定向限流法射孔压裂技术及发展方向
定向限流法射孔压裂技术及发展方向 摘要：研究了射孔方位角、地应力和岩石力学性质与射孔方位相关关系，为射孔方位确定和压裂施工效果提供坚实基础和可靠保障。应用表明，定向射孔压裂可以有效减小近井摩阻，增加地层中流体的渗流能力，提高低渗油田的产能，并提出了低孔低渗储层射孔工艺发展方向及改进的建议。 关键词：定向射孔；井筒崩落；横波异性 水力压裂技术是某油田绝大多数油层进行良好改造措施的有效方法。但是有些井在压裂施工过程中由于近井筒处高摩阻，造成油层改造失败。针对这一问题，结合地应力方向的研究，探索出了定向射孔压裂技术，这项技术解决了由于螺旋射孔形成的复杂近井筒裂缝几何形状导致高摩阻造成施工失败的问题。定向射孔是解决近井筒处较高的摩阻一种有效途经，施工安全，针对性强。 1 理论研究 定向射孔压裂技术是在与水平最小主应力方向成某一角度定向射孔，通过水力压裂造缝，使裂缝沿射孔孔眼方向起裂，然后重新定向到垂直于最小主应力方向，在同一压裂层内形成二条裂缝。研究表明，射孔方位角对裂缝起裂方位有重要影响，裂缝的起裂位置与射孔方向一致。地应力是压裂工程中的重要参数，其方向解释有井筒崩落地应力方向分析方法和横波各向异性地应力方向分析方法。 1.1 井筒崩落地应力 1.1.1 基本原理 油井钻井过程是在地应力作用下进行的。钻井井孔的形成导致地应力在钻孔井壁上产生应力集中，当应力集中超过井孔周围岩石的破坏强度时，岩石便出现破坏而产生井孔崩落现象。因此，井孔崩落与地应力状态即地应力大小和方向)存在内在的必然联系。分析表明，水平最小主应力方向出现最大的应力集中，因此最容易发生井孔崩落。也就是说，井孔崩落方向代表着水平最小主应力方向。当考虑井孔中流体压力和岩石中孔隙流体压力时，水平最小主应力方向上最容易发生井孔崩落，即井孔崩落方向反映水平最小主应力方向。 1.1.2 基本方法 井孔崩落导致崩落处的的井径增大，利用四臂、六臂地层倾角井径测井仪或FMI成像测井可以直接测定井孔井径变化特征，便可确定井径增大方向，即最小主应力方向。 1.2 横波各向异性地应力 横波各向异性地应力方向分析是应用交叉多极阵列声波测井（或偶极声波测
滑动变阻器的限流接法和分压接法
滑动变阻器的限流接法和分压接法 被测电路对供电电压或供电电流有一定的要求，为满足这一要求，供电电路一般由电源和滑动变阻器按一定的连接方式组成，滑动变阻器在电路中有两种连接方式： 1．限流接法 如图4为滑动变阻器的限流接法.它的连接方式是电压表、滑动变阻器与待测电阻三者串联.该接法对外供电电压的调解范围是：E R R E R x x ~0 ，为了保护负载，闭合电键前滑动触头应滑到b 点. 2．分压接法 如图5是滑动变阻器的分压接法.它的连接方式是电源与滑动变阻器组成闭合电路，而待测电阻与滑动变阻器的一部分电阻并联.该接法对外供电电压的调解范围是：E ~0，为了保护负载，闭合电键前滑动触头应滑到b 点. 3．两种接法的比较：分压接法电压调解范围大，限流接法电压调解范围小，但限流接法电路耗能小. 4．两种接法的选择 滑动变阻器的两种接法都能控制调解负载的电流和电压，但在相同条件下调解效果不同，实际应用中要根据具体情况恰当地选择限流接法和分压接法. （1）通常情况下（满足安全条件），由于限流电路能耗较小，电路结构简单，因此应优先考虑. （2）为了便于调解，在待测电阻的阻值与滑动变阻器的阻值相差不大的情况下应选择限流接法；在待测电阻的阻值远大于滑动变阻器阻值的情况下应选择分压接法. （3）在下列情况下必须采用分压接法： ①要使某部分电路的电压或电流从零开始连续调解，只有分压接法才能满足. ②如果实验所提供的电表量程或其它元件允许通过的最大电流很小，若采用限流接法，无论怎样调解，电路中实际电流（或电压）都会超过电表量程或元件允许的最大电流（或电压），为了保护电表或其它元件，必须采用分压接法. ③伏安法测电阻实验中，当滑动变阻器的阻值远小于待测电阻时，若采用限流接法，待测电阻上的电流（或电压）变化很小，不利于多次测量取平均值或用图象法处理数据，也起不到保护用电器的作用.为了在上述情况下尽可能大范围地调解待测电阻上的电流（或电压），应选择分压接法. 图4 图5
1999限流压裂曲线分析及压开层位的判定计算_冯明生
限流压裂曲线分析及压开层位的判定计算 冯明生 方宏长 中国石油天然气集团公司石油勘探开发科学研究院 前 言 在层间存在应力差的情况下,对多油层进行压裂,一般选择投球压裂或者限流压裂方式,其压开的层位一般要根据压后的井温或产液剖面进行判定,但费用高、判定不及时、易产生影响的因素较多,且不可能对每口井进行测试。有很多学者曾对压裂曲线进行了分析,但集中于裂缝参数的解释,若能通过对多层压裂曲线进行分析来判断压开的层位,不仅有经济意义,而且具实际意义。 作者利用孔眼摩阻公式已解释了投球压裂曲线[1],建立了相应的关系式,可以判定投球是否压开新层以及压开的层位。在此基础上,笔者对限流压裂曲线进行解释,并应用于鄯善等油田。 基本公式及参数 下述公式参数的敏感性分析以及对曲线分析的假设已在文献[1]中进行了论述,这里不赘述。 孔眼摩阻 P m=(22.88q2ρ)/(d p4a2)(1) q=Q/n p(2) 对鄯善油田有 P m=28.7(Q/n p)2(3) n p=5.357(Q/P m1/2)(4) 停泵后的瞬时压降落差为 p L=p j-p isi=p f+P m+P e(5) 当p f=0时,由(5)式有 P m=p L-P e=p j-p isi-P e(6) 利用(4)式和(6)式就可以计算畅通的孔数(n p)。 用孔眼摩阻公式分析限流压裂 在常规排量下,限流压裂布孔要求射孔总数一般不超过20左右,破裂压力高的地层布孔数相对较多,破裂压力低的地层布孔数相对较少。 可以利用(4)式和(6)式处理限流压裂的压降落差,如果计算的n p值等于射孔数,表明所有的层位被压开,如果n p值小于射孔数,则表明有的层没有压开,可对层间的布孔进行匹配组合,使之与n p值相等。如有A、B、C三个层,其布孔分别是5个、3个、7个,若计算得n p值为10则表明B、C两层被压开,而A层没有压开,如果出现多种组合就应该综合其它因素进行考虑。 在限流压裂中,可在前置液中进行停泵,计算n p 数,如果压开程度差,则可投适当少量的球封堵畅通孔眼来改善层间布孔,以达到压开各层的目的,也可以就地改成投球压裂设计,其投球数等于n p值,或比n p值多1～2个球,这一设想是切实而且可行的。 用孔眼摩阻值分析限流压裂的砂堵。设有A、B两油层,按限流压裂进行布孔,其布孔数分别为n A、n B,施工示意图见图1。假设A层先砂堵,在A层砂堵过程中,其进液量逐渐减少,可忽略不计,直至完全砂堵,而对于B层,其进液量是逐渐增多的,其摩阻是逐渐增加的,所以井底压力急剧上升的增值就是B层孔眼摩阻增值。即 p m f=p2-p1=P m2-P m1(7)在第2点时孔眼摩阻值为 P m2=28.7(Q2/n p2)2(8)在第1点时孔眼摩阻值为 P m1=28.7(Q1/n p1)(9)施工完成后瞬时停泵时 P m3=28.7(Q3/n p3)2(10) 98 石 油 勘 探 与 开 发 1999年8月 PETRO LE UM EXP LORATI ON AND DE VE LOP ME NT V ol.26N o.4
专题：滑动变阻器的限流式和分压式接法
滑动变阻器的限流式和分压式接法 （一）滑动变阻器在电路中的两种接法： 1．通过改变变阻器电阻来改变电路中的电流，以控制电路中的电流——限流式； 如图1所示，当滑动头P 从右端向左移动过程，滑动变阻器电阻逐渐减小，电路中的电流逐渐增大，变阻器起控制电路电流作用。 注意：实验开始时应使滑动变阻器连入电路的电阻最大。 2．通过变阻器改变电阻来改变用电器两端的电压，起调压器的作用——分压式。 如图2所示，电阻R 与变阻器左边电阻并联,用电器与左边电阻的电压相等，改变P 的位置改变用电器R 两端电压，实现调制电压作用。 （二）两种电路选取： 1．两种电路的比较： ⑴分压电路的电流和电压调节范围都大于限流电路的调节范围。 ⑵在电源滑动变阻器和用电器一定的条件下，限流电路消耗的电能小于分压电路消耗的电能。 2．选择原则： 由于限流式电路能节约能源，一般情况下优先选择限流式接法（以提高电路效率）。 例：在如图所示电路，已知U =5V ，通过变阻器AB 连成分压式电路向小灯泡L 供电，电灯L 上标有“2.5V 、25Ω”字样。求： ⑴为使小灯泡正常发光且上述电路的效率达到40%， 应如何选择变阻器的额定电流和电阻值。 ⑴限流式接法 ⑵分压式接法
⑵变阻器如何连接才能使电路的效率达到最大？最大效率为多少？ 但在下列几种情况下，必须选择分压式连接方式： ①当滑动变阻器全电阻远小于被测电阻时，且实验要求电压（电流）的变化范围较大； ②明确要求某部分电路的电压从零开始变化； 例：测定小灯泡的伏安特性曲线。 ③若采用限流接法，电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流。 例：用伏安法测金属电阻R x（约为5Ω）的值，已知电流表内阻为1Ω，量程为0.6A，电压表内阻为几kΩ，量程为3V，电源电动势为9V，滑动变阻器的阻值为0～6Ω，额定电流为5A，试画出测量R x的原理图。 3．几点说明： ⑴对实验器材和装置的选择，应遵循的几条主要原则：①安全性原则②准确性原则③方便性原则④经济性原则 ⑵分压电路中，在通过变阻器实际电流小于变阻器额定电流（或电压）的条件下，尽量选 用变阻器总阻值小的变阻器做分压电路使用。 例：在采用分压电路做实验，提供滑动变阻器有：滑动变阻器A，阻值范围0～20Ω，额定电流2.0A；滑动变阻器B，阻值范围0～200Ω,额定电流1.0A，根据其它实验仪器的规格和实验需要，若两个变阻器都满足电流要求，则以选滑动变阻器阻值较小的A为好。（因为调节方便） 描绘小灯泡的伏安特性曲线 （一）目的： 1.描绘小灯泡的伏安特性曲线； 2.学习如何设计实验电路以及如何确定实验器材的规格。 （二）原理： 金属导体的电阻率随温度的升高而增大，从而使金属导体的电阻随温度的升高而增大，
专题：滑动变阻器的接法(限流式与分压式)
高二上学期物理学案 序号ZT ○ 2 专题：滑动变阻器的限流式与分压式接法 【自主学习】【知识疏导】 1．比较及理解 ○ 1通过改变变阻器电阻来改变电路中的电流， 通过变阻器改变电阻来改变用电器两端以控制电路中的电流——限流式； 电压，起调压器的作用——分压式。 如图1所示，当滑动头P 从右端向左移动 如图2所示，电阻R 与变阻器左边电阻 过程，滑动变阻器电阻逐渐减小，电路中的 并联,用电器与左边电阻的电压相等，改变 电流逐渐增大，变阻器起控制电路电流作用。 P 的位置改变用电器R 两端电压，实现调 制电压作用。 注意：实验开始时应使滑动变阻器连入电路 实验开始时应使滑动变阻器分出的电 的电阻最大。（如图：滑片应在最右段） 压最小。（如图：滑片应在最左段） ○2电压范围：U U R R R p ~+； 电压范围：U ~0 ○3电流范围： R U R R U p ~+。 电流范围：R U ~0 （上式中：R 为用电器的电阻，R p 为滑动变阻器的全电阻。） ◇ 1限流电路的调节范围与R p 有关。在电源电压U 和用电器电阻R 一定时，R p 越大，用电器上电压和电流的调节范围也越大；当R p 比R 小得多时，用电器上的电压和电流的调节范围都很小。◇ 2分压式接法的电压和电流的调节范围与滑动变阻器Rp 无关。 2．两种电路的比较： ⑴分压电路的电流和电压调节范围都大于限流电路的调节范围。 ⑵在电源滑动变阻器和用电器一定的条件下，限流电路消耗的电能小于分压电路消耗的电能。 3．选择原则： 由于限流式电路能节约能源，一般情况下优先选择限流式接法（以提高电路效率）。 但在下列几种情况下，必须选择分压式连接方式： ①当滑动变阻器全电阻远小于被测电阻时，且实验要求电压（电流）的变化范围较大； ②明确要求某部分电路的电压从零开始变化； 例：测定小灯泡的伏安特性曲线。 ③若采用限流接法，电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流。（仪器安全为最） 例：用伏安法测金属电阻R x （约为5Ω）的值，已知电流表内阻为1Ω，量程为0.6A ，电压表内阻为几k Ω，量程为3V ，电源电动势为9V ，滑动变阻器的阻值为0～6Ω，额定电流为5A ，试画出测量R x 的原理图。 4．几点说明： ⑴对实验器材和装置的选择，应遵循的几条主要原则：①安全性原则 ②准确性原则 ③方便性原则 ④经济性原则 ⑵分压电路中，在通过变阻器实际电流小于变阻器额定电流（或电压）的条件下，尽量选用变阻器总阻值小的变阻器做分压电路使用。 例：在采用分压电路做实验，提供滑动变阻器有： 滑动变阻器A ，阻值范围0～20Ω，额定电流2.0A ； 滑动变阻器B ，阻值范围0～200Ω,额定电流1.0A ， 根据其它实验仪器的规格和实验需要，若两个变阻器都满足电流要求，则以选滑动变阻器阻值较小的A 为好。（因为调节方便） 班级： 姓名： ⑴限流式接法 ⑵分压式接法
浅谈限流法压裂技术及应用
浅谈限流法压裂技术及应用 【摘要】限流法分层压裂技术是指当一口井中具有多个压裂目的层，且各层间破裂压力又有一定差别时，通过严格限制各油层的炮眼数量和直径，尽可能地提高施工中的注入排量，利用先压开层吸收压裂液时产生的炮眼摩阻，大幅度提高井底压力，进而迫使压裂液分流，使各目的层按破裂压力的低高顺序相继被压开，最后一次加砂同时支撑所有裂缝的工艺，以达到所有油水层全部开发的目的。 【关键词】限流法压力压裂液 1 引言 限流法分层压裂是一种油水井压裂技术，它主要用于未射孔的新井。其特点是射孔方案必须和压裂施工相一致，射孔方案是压裂方案的一部分。各小层射孔数量，总的射孔数量以及孔眼直径都必须根据地面所提供的最大施工排量、施工管柱结构、最大破裂压力差异值，以及各目的层的物理参数来确定，施工过程中的最大炮眼摩阻必须大于最大破裂压力差异值，以最后确定压裂方案。 2 工艺技术的研究 2.1 水平裂缝条件下射孔方案的确定 在水平裂缝条件下，主裂缝水平延伸，层间隔层对裂缝有很好的遮挡作用，裂缝在纵向上不穿透层间隔层，各目的层都具有独立的裂缝系统。因此，限流法压裂时，应尽可能地将每个目的层都射孔，使之与井筒连通。射孔方案应根据限流压裂工艺和油层条件，与压裂方案同时确定。基本方法和步骤如下： （1）根据压裂设备原来水马力能达到的情况、压裂管柱和全井压裂目的层数量及分布情况进行压裂层段划分。一方面要力求采用尽可能少的压裂层段完成全井压裂，另一方面又要确保在设备能提供的水马力条件下，尽可能压开层段内地各目的层。 （2）分析各层段内地压裂目的层的最大破裂压力差异值，确定相应层段在压裂过程中需要带最小炮眼摩阻值。 （3）用试算法确定压裂层段的射孔炮眼总数。 （4）根据各小层的物性及厚度、综合考虑各小层的布孔数量。 （5）射孔炮眼位置应定点于油层物性最好部位，以保证裂缝的有效性。 2.2 垂直裂缝条件下射孔方案的确定
水平井重力定向射孔方式研究
水平井重力定向射孔方式研究 测井技术 WELL LOGGING TECHNOLOGY 1999年第23卷第1期vol.23 No.1 1999 -------------------------------------------------------------------------------- 袁吉诚陈锋 摘要介绍了内定向和外定向两种水平井重力定向射孔方式，从运用范围、定向精度的定量分析以及定向射孔的检测手段方面比较了两者的优缺点，列举了该技术在国内的使用情况，并讨论了特殊井况下水平井定向射孔方式的优选方法。 主题词：水平井定向射孔精度优选法 On Oriented Gravity Perforating Modes in Horizontal Well． Yuan Jicheng, Chen Feng. ABSTRACT Internal and external oriented gravity perforating modes for horizontal well are introduced herein.The advantage and disvantage of the two modes are compared in terms of application range,orientating accuracy and the checking means to examine the oriented perforating results.Their application status in China is enumerated and the optimization of oriented perforating in horizontal well is summarized too. Subject Terms：horizontal well oriented perforating accuracy optimization 引言 水平井射孔一般要求向水平两侧或两侧以下30°方向射孔以免造成地层砂向井筒内沉降和底水突进。目前，国内外的水平井重力定向方式大致有两种：一种是采用在枪身外焊翼翅，配合转动接头，靠翼翅与井壁摩擦阻力不平衡，在偏心重力作用下实现枪串的整体转动来进行射孔定位(称外定向)；另一种是在枪身内采用弹架偏心设置，配合偏心支撑体，在偏心重力作用下弹架旋转实现每根枪射孔定位(称内定向)。经过长时间的使用和研究对比，我们认为，在水平井射孔中采用内定向方式的优点更多，在一般条件下，应优先采用内定向方式。在特殊井况下则要经过研究对比，方能决定采用哪一种定向方式。 内定向方式的优越性 1．在相同套管尺寸下内定向方式可选择更大外径的射孔枪 无论采用何种定向方式，安全是第一重要的。由于水平井射孔井段很长，为了不发生卡井事故，根据经验我们将枪体的包容外径与套管内径的尺寸之差(间隙)确定为≥10mm，在此基础上来讨论这两种定向方式。表1为3种套管尺寸的枪体外径选择表。
滑动变阻器选用限流接法和分压接法的依据及伏安法测电阻 2013
滑动变阻器选用限流接法和分压接法的依据及伏安法测电阻 2013.10.30 1.限流式 图中变阻器起限流作用，求待测电阻Rx 的电压可调范围 E E R R x ~R x + 限流式电路的特点: ①电压不能从零开始调节,调节范围较小.但电路结构较为简单. ②电能损耗较小. 2.分压式 图中变阻器起分压作用，求待测电阻Rx 的电压可调范围0~E 分压式电路的特点: ①电压可以从零开始调节到电源电动势,调节范围较大. 但电路结构较为复杂. ②电能损耗较大. 分压限流的选择 1. 负载电阻电压要求变化范围较大，且从零开始连读可调，应选分压电路. 2. 若负载电阻的阻值Rx 远大于滑动变阻器总阻值R ，应选分压电路. 3. 若负载电阻的阻值Rx 小于滑动变阻器总阻值R 或相差不多，且没有要求电压从零可调,应选限流电路. 4. 两种电路均可时限流电路优先，因为限流电路总功率小。 5. 特殊问题要具体问题具体分析. 电流表内接法与外接法选择： (1)阻值判断法：当 V R R ??时,采用电流表“外接法” 当 A R R ??时,采用电流表“内接法”。即大内小外！ (2)试触法:若电压表变化明显，用外接法；若电流表变化明显，则用内接法！ 实验一 测金属丝电阻率 1.实验步骤 ①测量电阻丝的直径d. ②按电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路； ③把一段同规格的电阻丝接入电路，用mm 刻度尺量出其接入电路的长度l. ④把滑动变阻器的滑片调至适当位置，电路经检验无误后闭合电键，改变滑动片的位置，读出几组相应的电流表和电压表的示数Ｉ和Ｕ的值。求出电阻的平均值.或者作出U-I 图像，求其斜率k=R ⑤利用 L S R =ρ计算金属丝的电阻率. 例1：在做“测定金属丝的电阻率”的实验中，下列做法正确的是( )
压裂方法分类及选择条件
压裂方法分类及选择条件
一、压裂设计的原则和方法 压裂设计的原则是最大限度的发挥油层潜能和裂缝的作用，是压裂后油气井和注入井达到最佳状态，同时还要求压裂井的有效期和稳定期长。压裂设计的方法是根据油层特性和设备能力，以获取最大产量和经济效益为目标，在优选裂缝几何参数基础上，设计合适的加砂方案。 二、压裂技术 2.1合层压裂 2.1.1油管压裂 油管压裂就是压裂液自油管泵入油层。其特点是施工简单，且油管截面小、流速大，其压裂液的携带能力强，又不会增加液流阻力和设备负荷，降低了有效功率。 2.1.2 套管压裂 套管压裂液是井内不下入油管，从套管里直接泵入压裂液进行压裂。其特点是施工简单，可最大限度的降低管道摩阻，从而相应的提高了排量和降低了泵压，但携带能力差，一旦造成砂堵，无法进行循环解堵。 2.1.3 环形空间压裂 环形空间压裂是压裂液从套管和油管的环形空间泵入油层。它与前两种方法相比，具有阻力损失小，适应抽油井不起泵压裂的特点，但流速低，携砂能力低。 2.1.4 油、套管同时进行压裂 油、套管同时进行压裂是在井里下入油管，压裂时油管接一台压裂车。施工时，压裂液从油、套管同时泵入，支撑剂从套管加进。其特点是利用油管泵入的
液体从油管谢出来时改变流向，可以防止支撑剂下沉，若一旦发生砂堵，进行反循环也比较方便。因此，这种压裂适宜于中深井压裂。 2.2 分层压裂 2.2.1 球堵法分层压裂 如果同时开采渗透率不同的多层，当压裂液泵入井里后，液体首先进入高渗层，一般低渗层是压裂的目的层，这时就将若干赌球随液体泵入井中，赌球将高渗层的孔眼堵住，等压力憋起即可将低渗层压开。这种方法可在一口井中多次使用，一次施工可压开多层。对于射孔井，可用尼龙球，随压裂液进入井内并坐在高渗透层部位的炮眼上，以堵塞炮眼，即可将井内压力憋起，从而压开低渗透层的裂缝，此法可在一次压裂中多次重复使用，施工结束后，井底压力降低，堵球在压差的作用下，可以反排出来。 2.2.2 选择性压裂 在同一开发层系中，由于地质上的非均质性，也存再高渗和低渗层段的差别。 在几米厚的油层中也存在高低渗透层的交互层，这种情况下就可使用这种方法，使压裂液导至低渗透层以便压开尚有生产潜力或未动的低渗透层。如大庆油田的几个内部油田曾广泛使用固体暂堵剂进行选择性压裂，获得好的效果，具体做法是在向井内挤入压裂液的同时混入暂堵剂因为液体首先被吸入高渗层，暂堵剂随即将高渗层部位起缝。油溶性与水溶性的暂堵剂可分别用于油水井的选择性压裂上。使用选择性压裂的井最好具有一定的厚度，如4m以上，水平裂缝，这样易于控制裂缝产生的部位。如果地油水下层清楚，有可能堵住含水高渗层，压开含油低渗层。选择性压裂也可用于重复压裂上，利用小蜡球井层中裂缝堵住，在其它油层层部位压开新裂缝，以达到增产目的，如果不选用选择性压裂的方法，很可能使原裂缝延伸。采用这种方法也会见到一定的增产效果，但也有可能会造成大量出水而效果不好的情况。 2.2.3 限流法分层压裂
水平井体积压裂
水平井体积改造技术 目前我国页岩气勘探开发工作正在起步阶段，与国外差距较大，许多制约我国页岩气开发的技术瓶颈亟待突破。《页岩气发展规划（2011-2015年）》（以下简称《规划》）的发布对我国页岩气开发的有序发展具有重大意义，它指出了未来一段时间我国页岩气产业需要科技攻关的8项任务，这为解决制约我国页岩气综合开发利用问题指明了方向。本文主要对体积改造技术进行简要阐释，希望能借此推动我国页岩气开发技术的进步和发展。 体积改造技术亟需突破 页岩气储层具有渗透率超低、厚度大及天然裂缝发育的特点，气体主要以吸附态吸附在有机质表面，常规改造形成单一裂缝很难获得好的增产效果。因此，必须要对天然裂缝发育和岩石硅质含量高（＞35%），脆性系数高的页岩进行体积压裂。通过水力裂缝沟通天然裂缝，增强渗流能力，从而提高页岩 气井的经济效益。 图1 钻式桥塞封隔技术
图2 北美不同地区页岩气水平井分段压裂工艺运用情况 与美国相比，我国页岩气藏储层产状有埋藏深度、厚度较薄和多层叠置的特点。因此，水平井体积改造技术就更为适合我国页岩气藏的开发。在《规划》中提出的“体积改造技术”，就是采用分段多簇射孔和多段一起压裂的模式，利用缝间干扰，促使裂缝转向，产生复杂缝网，从而增大流动通道。而“水平井体积改造”则是以分段多簇射孔技术、可钻式桥塞工具和大型滑溜水压裂技术为主。 分段多簇射孔技术是关键 分段多簇射孔技术是实现体积改造的技术关键。其目的是为了压裂形成网状裂缝、提高改造体积，进而减少井筒附近的压力损失，并为压裂时产生的流体提供通道。其特点是可以实现：一次装弹、电缆传输、液体输送、桥塞脱离、分级引爆。分段多簇射孔每级分4～6簇进行，每簇长度为0.46～0.77m，射孔枪每簇之间的距离为50m，实际井眼中每簇间距一般为20～30m，每个压裂段控制在100～150m左右，孔密16～20孔/m，孔径13mm，相位角60°或者180°，排量一般为16m3/min，单孔流量0.27m3/min。
水平井压裂裂缝起裂与扩展
水平井压裂裂缝起裂与扩展 引言： 通过国内外研究人员实践表明：由于水平井具有单井产量高、穿透度大、泄油面积大、油气储量利用率高及能避开障碍与环境复杂的区域等特点。对于低渗透油藏、薄差储层油藏、储量较小的边际油藏以及稠油油气藏等，水平井压裂是这类油藏最佳的开采方式。最近一段时期，随着学者们的不断研究以及钻井完井等工艺技术水平的提高，水平井开发技术成为人们开发低渗透油田的研究重点并被广泛应用。 水平井与垂直井、普通定向井的裂缝起裂机理都有明显区别。水平井自身存在复杂性与特殊性，钻遇地层环境比较复杂，水力裂缝在发生破裂时所需的起裂压力比垂直井的破裂压力高得多，通常会发生裂缝不张开，导致压裂失败。深入研究水平井裂缝起裂机理，找出合理的起裂规律是水平井压裂施工成功前提保障。 第1章水平井井壁上的应力状态 水力压裂时裂缝的形成主要是决定于井壁的应力状态。一般认为：当井壁上出现有一个超过岩石抗拉强度的拉伸应力时，井壁便开始破裂。 1.1 由于地应力所产生的井壁应力 地应力是由地壳岩层的重力场或即上覆地层压力及地质构造应力场所组成的。一般可认为, 地应力中的一个主应力是垂直于地壳表面的,其余两个主应力则是水平的。如果只考虑上覆地层载荷引起的重力作用(即不存在地质构造运动力)，且认为地下岩石处于纯弹性状态,可将初始的地应力分解为垂道方向的正主应力σz和两个相等的水平方向的正主应力σx入和σy。 式中 h-底层的埋藏深度； ρ-上覆岩层的平均容重，其理论值可取。00231kg/cm3; μ-岩石的泊松比。
在有些构造运动活跃的地区会出现异常大的侧应力(水平应力) , 井且在通常的情况下三个原地主应力是不相等的。设取压应力的符号为正, 拉应力为负, 三个主应力分别表示为σ1,σ2和σ3 (σ1>σ2>σ3>0) , 根据地质构造形成时的受力特点, 正断层、逆断层和平推断层发育的区域里, 三个主应力的方向是不相同的(图1)。 图1 不同断层发育地区的顶应力分布情况 休伯特考虑到多数岩石的内摩擦角都接近于30°这个事实, 认为在正断层发育地区, 最大主应力σ1等于有效的上覆压力，最小水平主应力σ3最大的可能是等于1/3上覆压力;在逆断层发育的地区,最小主应力σ3等于有效的上覆压力, 而最大水平主应力σ1顶多会等于3倍的上覆压力; 而在平推断层活跃的区域里, 有效的上覆压力则为中一间主应力。 由于地壳中的岩层可视为弹性半无限体, 井壁上的应力状态可简化为平面向题来分析。如果两个水平方向的压缩地应力不相等(设为σ1>σ2> o )，可把井眼看成是在互相垂道的方向上分别作用有σ1和σ2两个压缩外应力的弹性平板中的一个小圆孔(图2 )，孔壁上的应力就相当于井壁上的水平应力。而井壁上的垂直应力分量仍可视为σz=ρh，为上覆岩层的压力。
2007限流压裂设计和数值模拟方法研究_谢风猛
第35卷第2期 2007年3月 石 油 钻 探 技 术 P ET ROL EU M DR ILL IN G T ECH N IQ U ES Vo l.35,N o.2 M ar.,2007 收稿日期:2006-01-23;改回日期:2007-01-09 作者简介:谢风猛(1968 ),男,山东诸城人,1992年毕业于成都地质学院石油地质专业,现为成都理工大学在读博士研究生,高级工程师,主要从事石油地质勘探开发研究工作。 联系电话:(0543)3461322 试井与开采 限流压裂设计和数值模拟方法研究 谢风猛1 金 花2 王昌龄3 李治平4 (1 成都理工大学,四川成都 610059;2 大港油田分公司,天津大港 300280;3 长庆油田分公司工程技术管理部,陕西西安 710021;4 中国地质大学(北京)能源学院,北京 100083) 摘 要:基于三维水力裂缝几何模型,根据限流压裂设计中流体流动与循环电路中电流流动的相似性,建立一个计算限流压裂设计中各层注液量分配的数值模型。根据所建立的模型,对比分析了炮眼个数、地层特性等因素对限流压裂施工的裂缝几何参数的影响程度,得知影响限流压裂设计中裂缝几何参数的主要因素是各层炮眼个数、最小主应力和地应力差。因此,进行限流压裂设计必须综合考虑炮眼个数、地层特性等因素对限流压裂施工的裂缝几何参数的影响,以准确预测各层裂缝几何参数和改造程度。 关键词:限流压裂;压裂设计;数学模型;数值模拟 中图分类号:T E357 2 文献标识码:A 文章编号:1001-0890(2007)02-0062-05 限流压裂与常规压裂设计相比较,有一个显著的特点是同时改造多层,而各层改造程度和裂缝几何参数又直接取决于各层的流量分配和进液量大小[1-4],因此需要首先确定限流压裂改造时各层流量分配的计算方法。根据现场经验和前人的研究成果,多层同时改造时,各层进液量除与地层特性、炮眼摩阻、管内摩阻等因素有关外,还与施工排量、压裂液流变性等有关 [5-6] ,而且还是时间的函 数。因此,需要综合考虑上述因素来优化限流压裂 设计。 1 限流压裂多层流量分配模型 由流体流动与循环电路中电流流动之间的相似性建立一个计算限流压裂设计中多层流量分配模型[3]。 1 1 各层流量分配模型 假设各层同时进液且裂缝之间只通过井筒相互影响,则由流量守恒可得: Q 总= n i=1 Q i (1) 由压力平衡可得:p o =p c i + p w i + p pf i + i j =1 p h j + i j =1 p cf j (2) 式中,Q 总为施工排量,m 3/s;Q i 为第i 层的流量,m 3/s;p o 为参考点压力,Pa;p c i 为第i 层最小主应力,Pa; p w i 为第i 层裂缝的阻力,Pa; p pf i 为第i 层炮眼摩阻,Pa; p h j 第i 层与第i -1 层段间的液体静压力,Pa; p cf j 第i 层与第i -1层段间的沿程摩阻,Pa;i =1,2,3, ,n 。 求解式(1)和式(2)组成的非线性方程组就可以计算出各层的流量。 1 2 各项压力降算法 1)裂缝内压力降 p w i 等于施工过程中缝口处压力减去裂缝端部压力,必须结合相应的拟三维压裂模型进行计算。 2)炮眼摩阻 p pf 的计算公式为: p p f =a 1 [ Q N C p D 2p ]2 (3) 式中,a 1为矫正系数;N 为孔眼数目;C p 为炮眼系数;D p 为炮眼直径,m m ; 为流体密度,kg/m 3;Q 为该层排量,m 3/s 。 炮眼系数C p 是变化的[4,7-8],由大量的试验数据可以回归得出炮眼系数与流通砂量的关系式。3)油管内沿程摩阻的计算方法。某种压裂液沿程摩阻的取值,可以参考针对该压裂液制订的图版。笔者介绍一种理论上的计算方法。压裂施工时,分为油管注液和套管注液两种情况,环空内的液流又可以分为层流和紊流两种情形。因此,沿程摩阻的计算可以分为4种情况[9]。笔者只介绍层流
滑动变阻器限流式接法全程电阻选择
滑动变阻器限流式接法全程电阻选择 限流接法中滑动变阻器的选择 图示电路为限流式电路，电源电动 势为E ，内阻不计，滑动变阻器阻值为R 0，被测电阻的阻值为R x 。闭合开关后，R x 两端电压为 x x x x R R E E R R R U 001+= += ，若 E=6V ，R 0=0~100Ω，R x 分别取10Ω、20Ω、 50Ω、100Ω、200、500Ω。 依次取R x 分别为20Ω、50Ω、100Ω、200Ω、500Ω，又可以得到R x 取不同数值时，U x 随R 0变化的数据如下表所示。 R x 取不同数值时的U x —R 0曲线，如下图。 Rx=10Ω Rx=20ΩRx=50ΩRx=100ΩRx=200ΩRx=500Ω0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.000 20 40 60 80 100 R0 U x
这些图线称为限流接法的输出特征曲线，通过分析上图，可以得到以下结论： （1）R x越大，曲线距原点越远，线性程度越高，R x的电压越易调节，但是电压调节范围却变得越来越小。 （2）R x>>R0时，由图线可知，曲线接近直线，R x的电压易调节，但是电压调节范围过小，滑动变阻器起不到调节作用。 （3）R x<< R0时，由图线可知，曲线非常弯曲，当R0在0Ω~20Ω的绝大部分范围内变化时，R x两端电压调节范围过小，起不到调节电压的作用；当R x的电压能在较大范围变化时，R0却在过小的范围内变化，滑动变阻器不易控制，造成调节精度过低。 所以，在满足题目调压范围的前提下，应尽量选择电阻较为接近用电器电阻的变阻器。
滑动变阻器的两种接法
专题滑动变阻器的两种解法 一、教学目标： 1、认识滑动变阻器的两种接法 2、两种接法的特点及作用 3、两种接法的选择方式 二、重点和难点： 重点：两种接法的特点及作用 难点：两种接法的选择方式 三、设计思路： 先让学生认识滑动变阻器的两种接法，让学生小组讨论两种接法的电路构造特点，从而理解为什么一个叫限流式接法，一个叫分压式接法 根据串并联知识让学生分析两种接法的电压变化范围及电流变化从而得出必选分压式接法的一种情况 最后具体举联说明选择的方式 四、教学流程 教 学进程教师活动学生活动 活动目 标及说 明 一新课教学（直接引入）我们知道要描绘待测电阻的伏 安特性曲线，必须多测几组U、 I值，如何在同一电路中中多 测几组U、I值呢？ 思考： 1、滑动变阻器与小灯泡串联起 什么作用？试分析一下过程？ 2、滑动变阻器与小灯泡并联起 什么作用？试分析一下过程 学生A：通过滑动变阻器可起到作用 学生B： 滑片P移动的过程 中接入电路的电阻变化，使得通过待测电阻 的电流发生变化，加在待测电阻两端的电压 发生变化。电压的变化范围是 x x R E E R R + ,电流变化范围是 x x E E R R R + 可以使 学生对 滑动变 阻器的 两种接 法及电 路特点 进行理 解性识 记
滑片P 移动的过程中，加到待测电阻两端的电压发生变化，进而电流也发生变化 师总结：滑动变阻器（最大阻值为R 0）对负载R L 的电压、电流强度都起控制调节作用 可见，当要求负载电压或电流从0开始变化或要求变化范围较大，要选分压式接法 负载R L 上电压调节范围（忽略电源内阻） 负载R L 上电流调节范围（忽略电源内阻） 相同条件下电路消耗的总功率 限流接法 R R R L L +E ≤U L ≤E 0R R E L +≤I L ≤L R E EI L 分压接法 0≤U L ≤E 0≤I L ≤ L R E E （I L +I ap ） 比较 分压电路调节范围较大 分压电路调节范围较大 限流电路能耗较小 拓展 限流法： 思考：1、待测电阻上电压调 节范围为 ~L L R E E R R +.显 然，当R 0< 水平井分段压裂技术二〇〇九年四月二十一日 一、立项背景 大庆外围储层渗透率低、丰度低、厚度薄、直井开发效益低或无效益，水平井是解决外围低渗透油田多井低产、实现高效开发的重要手段。但由于储层物性差，大部分水平井必须压裂才能达到产能。大庆油田在“八五”期间就开展过水平井笼统压裂试验，但水平井笼统压裂存在针对性差、部分层压不开及小层改造规模难以控制等问题（见图1），为提高压裂针对性和压裂效果，急需开展分段控制压裂技术攻关。 但水平井分段压裂是一项世界级难题，主要存在以下技术难点: 一是水平井井眼轨迹复杂，最大曲率达到17°/25m，多为阶梯式、波浪形，压裂管柱起下困难，砂卡几率大，施工风险高； 二是水平段长（500-700m）、压裂层段多，非均质性较严重，裂缝起裂、延伸复杂，压裂设计及现场控制难度大。 2005年在州78-平67井，采用常规分段压裂工具实施不加砂压裂进行了探索性试验，压后管柱拔不动，上修井作业后发现封隔器胶筒破损，从而证实了水平井分段压裂确实存在较大风险。 因此，水平井分段控制压裂技术已成为制约水平井大面积开发应用的瓶颈技术，急需研究、攻关。 图1 南246-平309井井温测试解释结果 二、主要创新点及解决的关键技术 通过研究、攻关，该项目主要取得以下三方面技术创新： 创新点1：研究了安全、高效、耐磨蚀双封单卡分段压裂管柱，形成了分段控制压裂主体工艺。 工艺管柱主要由安全接头、水力锚、K344-110封隔器、导压喷砂器、扶正器，导向死堵组成。该工艺通过双封隔器单卡目的层段，层层上提完成多段分层压裂施工，具有针对性强、安全性高、加砂量大、施工效率高等特点，工艺管柱主要取得四项关键技术的突破。 关键技术1：研制小直径封隔器，不断提高耐温、耐压指标。 ⑴封隔器整体结构设计 考虑到工具在水平井中的密封状态较直井有较大差异，管柱设计时上下封隔器工具外径为φ110mm，由于小直径封隔器密封φ124mm套管，扩张比大，径向尺寸缩小8%，扩张比由1.1增大至1.2，承压性能降低70％，无法实现多段施工。 表1 胶筒扩张比对比表 ⑵胶筒结构设计 经过有限元分析，胶筒内的最大应力发生在肩部附近，是其它部分应力的3.0～3.6倍，在对扩张胶筒结构设计时，重点对肩部进行优化设计，以提高其承压性能，降低残余变形。 胶筒布线采取钢丝连线和尼龙连线加强设计（专利产品），在两层尼龙线之间增加钢丝帘线层，降低胶筒残余变形；优化钢丝帘线角度，经过试验，15°帘线角变形最小；均匀分布钢丝帘线张力，全部为5Kg，确保受力均匀，缩小两端金属紧固件间隙，避免钢丝锁紧后移位。 ⑶胶料配方优选 研制出了HNBR、NBR、二价盐改性、高弹性炭黑增强的共混纳米胶筒，其物理性能大幅度提高，（炭黑颗粒小于100纳米，二价盐粒径小于20纳米）属纳米材料，纳米颗粒分布更加均匀，增加了橡胶的密度；在受力后，受力后有效地阻止了导致胶筒损坏的大裂纹产生和抵制了高温油的渗透能力。 经过与协作厂家多次攻关改进，k344工具的胶筒指标由初期的70℃、40MPa 提高到90℃、50MPa，150℃、50MPa，残余变形由20%降低至5.0％以内，满足了大庆外围葡萄花油层、扶余油层压裂需要。油浸试验情况见表2。 表2 KZ105-9-50胶筒油浸试验表水平井压裂