水力喷射射孔工具的研制与应用
一种井下水力喷砂射孔提升计量工具的制作方法
一种井下水力喷砂射孔提升计量工具的制作方法引言在油气勘探和开发中，井下水力喷砂射孔（Hydraulic Fracturing）是一种常用的方法，用于增加油井产能。
为了准确测量喷砂射孔过程中的参数，我们需要开发一种高精度的井下水力喷砂射孔提升计量工具。
本文介绍了一种制作此工具的方法。
设计思路为了制作一种高精度的井下水力喷砂射孔提升计量工具，我们需要考虑以下几个关键因素：1.测量原理：选择适合的测量原理，以实现准确测量。
2.材料选择：选择适合的材料，以保证工具的耐用性和可靠性。
3.工具结构设计：设计合理的工具结构，以适应井下环境并方便操作和维护。
1. 测量原理井下水力喷砂射孔提升计量工具需要能够测量以下参数：- 压力：测量喷砂射孔过程中的压力变化。
- 流量：测量喷砂射孔过程中的液体流量。
- 温度：测量井下环境的温度变化。
我们选择了压力传感器、流量计和温度传感器作为测量原理，并合理安排它们在工具内部的布局，以实现对这些参数的准确测量。
2. 材料选择选择合适的材料对于工具的耐用性和可靠性至关重要。
我们选择以下材料用于制作井下水力喷砂射孔提升计量工具： - 不锈钢：用于制作工具的外壳，以保护内部元件免受井下环境的侵蚀。
- 高强度聚合物：用于制作工具的内部结构和密封件，以提高工具的耐用性和密封性。
- 高温耐受材料：用于制作工具的温度传感器，以确保工具在高温环境下的正常运行。
3. 工具结构设计为了适应井下环境并方便操作和维护，我们设计了以下工具结构：•外壳设计：工具的外壳采用圆柱形状，具有较小的体积和良好的耐压性能。
外壳表面采用特殊涂层，以提高工具在井下环境中的耐腐蚀性能。
•内部结构设计：工具内部按照功能模块化设计，以方便维护和替换。
各个功能模块之间通过密封件和连接件连接，保证工具的高性能和稳定工作。
•操作与维护：工具设计了合理的操作和维护接口，以方便工作人员进行相关操作。
同时，也考虑到工具在井下环境中的易损件，提供了易更换的部件和维修工具。
水力喷射射孔工具的研制与应用
!开发应用#水力喷射射孔工具的研制与应用胡风涛Ξ(胜利石油管理局采油工艺研究院)摘要 简述了水力喷射射孔的基本原理,介绍了喷管式、对称割缝式和3孔固定式三种不同射孔工具的基本结构、工作原理和技术特点。
在地面对喷管式和三孔固定式两种射孔工具做了试验,表明水力喷射射孔是一种高效的射孔手段,可满足油水井射孔需要。
从3种工具的现场施工效果看,大部分井经射孔后有明显的增油效果,有少数井效果不够理想的原因是:对地质情况分析不透、工作介质选择不当,以及工艺设计不合理等。
建议对水力喷射射孔工具的结构进行优化改进设计,合理选用工作介质,优化工作参数,认真研究井况,确定最佳射孔部位。
主题词 水力喷射 射孔 射孔器 应用 进入80年代,水力喷射射孔技术作为一种完井和原油增产措施进入了工业性试验阶段,并取得飞速发展。
目前已研制了多种射孔工具,其中喷管式、对称割缝式和三孔固定式3种射孔工具在现场得到了推广应用,并见到了不同的增油效果。
基 本 原 理水力喷射射孔是通过高速流体撞击岩石完成的,喷嘴射出的高压流体在遇到岩石壁面时,对岩石表面产生冲击力。
根据射流的动力性能分析,射孔对岩石的冲击力为F=2ρA0v2(1)式中 ρ———流体密度,kg/m3; A0———喷嘴截面积,m2; v———射流速度,v=φ2p n/ρ,m/s。
F=4φ2A0p n(2)而射流对岩石的冲击压力为p jet=4φ2A0Ap n(3)式中 φ———流速系数,流线型喷嘴φ=0198; p n———喷嘴压力降,即喷嘴内外压差,Pa; A———射流的喷射面积,m2。
其中,喷嘴压力降为泵压p p与除喷嘴外的整个循环系统压力损失p r之差,即p n=p p-p r(4) 由式(3)、(4)可知,要提高射流对岩石的冲击压力就要提高喷嘴压力降,而提高喷嘴压力降既要提高泵压,也要减少循环系统压力损失。
当射流对岩石的冲击压力超过一定值时,岩石将被切割破碎,能够切割破碎岩石的压力被定义为“临界压力”,临界压力是岩石抗压和抗拉强度的函数,当射流对岩石冲击压力超过临界压力时,便可穿透岩石在地层中形成清洁的油流通道。
径向水力喷射钻井技术
汇报内容
工作原理简介
设备及工具
工艺动画演示
主要特点及性能
适用范围
现场应用及效果
适
用
范
围
煤层
砂岩
平面发育 均质性好
厚度2m 以上 上下隔层 发育良好
适用
泥页岩
地层
泥质粉 砂岩
碳酸岩 油水气 分布清楚
产层 要求
出砂 不严重 断层 清晰
适 用 范 围
适用井况
油层井深 3000m内
油层套管 是单层
套管尺寸 41/2″以上
华侧 182-19 庆侧 108 华20111 南9-15 华77-5
1528.31529.3 1653.82 13231324 1313 12821284
3
2 6 3 4
71.07 93.02 72.73 63.34
0.98 1.00 0.39 1.61
56 75 87 74.8
1.87 3.38 2.21 2.87
径向水力喷射钻井技术
技
术
简
介
*工作原理简介
*设备及工具
*工艺动画演示
*主要特点及性能 *应用范围 *现场应用及效果
技
术
简
介
原理概述
用小钻头在 油层部位的套管上开 27mm的窗口；
喷射水平钻井井身结构示意图
使用带喷嘴的12.7mm软管， 借助高压射流的水力破岩 作用在油层中的不同方向 上钻出多个（直径达 38~50mm、长度100m左 右)的小井眼。
水射流钻进与射孔炮眼对比示意图
技
术
简
介
地面模拟试验效果
套管开窗孔眼
岩心喷射孔状
技术简介
工作原理简介
水力喷射技术的应用及效果分析
水力喷射技术的应用及效果分析摘要：结合油田油、水井结垢的特性，应用水力旋转喷射工具，以高压水的水力脉冲作用，对套管上的结垢及附着物进行处理，使套管、近井地带的有机或无机堵塞物剥落，起到除垢及解堵的目的，使结垢严重的油水井能够正常进行施工作业，恢复油、水井的正常生产。
关键词：水力喷射除垢。
吉林油田部分区块属于低渗透油田，经过长时间开采处于高含水后期，特别是近年来污水的回注，油、水井结蜡、结垢问题日益严重，尤其是硬质的、不易溶解于酸的垢，难以进行化学处理，用常规的方法无法有效的消除，带来的问题直接反映在套管内径变小、近井地带堵塞，常规施工的井下工具、工艺难以解决上这些问题，影响油、水井正常生产和井下作业。
1.油水井结垢现状及危害：由于钻井、完井、井下作业和长期采油、注水生产过程中的液体污染和机械杂质沉淀堵塞，不可避免地造成近井地带渗透率降低，一些稠油井长期开采导致原油中轻质成份含量降低，重质成份含量增加，致使原油粘度大大增加；井筒及近井稠油、死油非常容易堵塞炮眼和油层孔道，近井地带的结蜡、结垢问题日益严重，造成套管内径变小、近井地带堵塞，用常规的方法无法消除最终致使产油量和注水量下降甚至停产。
2.常规处理方法及存在问题近年来国内外研究和应用的处理近井地带、解除地层堵塞的方法很多，包括化学、物理方法应用取得了不同程度的效果。
但这些技术还存在不少局限，如大修除垢技术成本高，大修力量不足；酸化等化学技术除垢，只能解决井筒及井筒周围非常有限距离的污染问题，还会造成二次污染，伤害套管和地层；有的施工复杂，成本高；有的物理作用单一，受井下条件限制，产生的能量有限，处理深度和效果不很理想。
在吉林油田应用较多的普通酸洗等措施只能解决井筒及井筒周围非常有限距离的污染问题，对上述问题不能得到根本解决，为此开展了水力喷射解堵技术研究。
3.水力喷射技术的现场应用水力喷射解堵技术是利用可控转速的旋转自振空化射流装置，产生高压水射流，直接冲洗炮眼解堵和高频振荡水力波、空化噪声进行解堵的一种工艺。
油井水力射孔技术研究及应用
油井水力射孔技术研究及应用油井水力射孔技术研究及应用摘要:随着油气行业的不断发展，油井水力射孔技术作为一种常用的提高产能和增强井筒通透性的方法，得到了广泛的应用。
本文通过对水力射孔技术的研究和应用现状进行分析，揭示了水力射孔技术的优势和局限性，并提出了一些改进方案和展望。
1. 引言油井水力射孔技术是通过高压水射流作用，将井筒底部的岩层进行破碎，从而提高产能和增强井筒通透性的一种方法。
这种技术在石油工业中被广泛运用，取得了显著的效果。
本文将对水力射孔技术的研究和应用现状进行分析，并对其优势、局限性和改进方案进行探讨。
2. 水力射孔技术的原理和方法水力射孔技术主要是通过高压水射流产生的冲击力和高速水流对岩石的冲刷作用，使岩石发生破碎和剥蚀，从而形成射孔孔道。
水力射孔技术主要包括以下几个步骤：（1）选择合适的射孔工具和射孔液；（2）控制射孔液的压力和流量；（3）在井筒底部进行射孔操作，将射孔液通过射孔工具注入井筒。
3. 水力射孔技术在油井生产中的应用水力射孔技术在油井生产中具有广泛的应用，主要包括以下几个方面：（1）提高产能：水力射孔技术可以通过增加井筒通透性和开启新的生产层，提高油井的产能。
（2）改善井筒通透性：如果井筒存在堵塞或者通透性不佳的问题，可以通过水力射孔技术来清除堵塞物或者增加井筒通透性。
（3）修复井筒问题：例如，如果井筒发生坍塌或者泥层分离等问题，可以通过水力射孔技术来修复井筒。
4. 水力射孔技术的优势水力射孔技术具有以下几个优势：（1）操作简单：水力射孔技术的操作相对简单，不需要复杂的工具和设备。
（2）施工周期短：水力射孔技术的施工周期相对较短，可以快速提高油井的产能。
（3）有效改善井筒通透性：水力射孔技术可以有效地改善井筒的通透性，提高油井的产能和生产效益。
5. 水力射孔技术的局限性水力射孔技术也存在一定的局限性：（1）孔径控制困难：水力射孔技术在孔径控制上还存在一定的困难，无法精确控制射孔孔径和位置。
水利喷砂水力喷射
水力喷射定点压裂改造技术研究与应用水力喷砂压裂技术原理：射流在喷射通道中形成增压。
环空中泵入流体增加环空压力，喷射流体增压和环空压力的叠加超过破裂压力压开地层。
水力喷砂射孔参数设计优化1、喷嘴选择：要具有良好的耐磨性和较高的流量系数。
2、压力、流速根据水力学的动量定律，当喷嘴的截面一定时，射流速度与压力成正比。
试验证明，当通过喷嘴的流速保持在120米/秒、工作压力12MPa以上时，可以取得较好的切割效能。
3、喷射时间在一定的工作压力下，当射流达到一定深度后，继续延长喷射时间是无意义的。
喷射时间一般在15-20分钟。
4、含砂浓度:含砂量越高，切割效能越好。
但是，过多的含砂量容易引起砂堵，并会在途中互相碰撞，降低速度，影响喷射效果。
确定砂浓度120 kg/m3。
5、砂粒直径砂粒直径越大，质量越大，冲击力就越大。
一般讲，砂粒直径取喷嘴直径的1/6为最佳，确定选用40-70目和20-40目的石英砂或陶粒均适用。
6、围压：射孔深度随着围压的增大成线性递减。
（三）水力喷砂压裂工艺步骤1、洗井，下喷射工具到预定位置，进行水力喷砂射孔。
2、泵入前置液，环空迅速增压产生裂缝，排量增加到设计压裂排量，进入主压裂施工程序，施工结束。
3、关井、放喷、压井上提油管到上一个压裂的位置。
4、重复以上步骤，至整个井段压裂结束。
创新点：创新点一：设计优化水力喷砂射孔所需的流速、最佳喷射时间、喷砂液浓度、砂粒直径等参数。
创新点二：利用水力喷砂射孔定点压裂工艺技术，不用机械封隔一趟管柱实现多段改造。
压裂排量：考虑压裂液摩阻、喷嘴的节流压差、裂缝延伸压力、喷射工具强度、套管强度、压裂限压等。
创新点三：水力喷射压裂管柱结构设计，实现多段压裂，又能解决砂堵后的反洗问题。
管柱结构：引鞋+筛管+单流阀+短节+喷枪+油管关键技术：应用了高耐磨喷嘴喷嘴需承受高压和高速工作液的冲蚀，容易导致喷嘴变形、破损。
要求喷嘴具有高耐磨性，是保证工艺成功的关键。
水力喷射简介
射流出口附近的流体速度最高，压力最低，流体不会“漏到”其它地方。环空的流体则在压差作用下具系列不断完善，形成了动管柱和不动管柱两 套水力喷射分层（段）压裂技术及配套工艺技术，技术水平达到国内领先。 1、不动管柱水力喷射分层改造
一、工艺原理技术简介
二、水力喷射工具及配套工具
三、现场应用情况
伯努利方程：V2/2+P/ρ=C
流体通过喷射工具，油管中的高压能量被转换成动能，产生高速流体冲击岩石形成射孔通道，完成水
力射孔。射流继续作用在喷射通道中形成增压（P增压），环空中泵入流体增加环空压力（ P环空）
产生裂缝条件：P增压+P环空≥P破裂
•技术参数： 适合衬管、裸眼、套管完井 适合井眼尺寸：9-5/8”、8½”“裸 眼（或7”套管）、6“裸眼（或5 ½” 套管）、5 ”套管 压力等级：70MPa
温度：200℃
不动管柱水力喷射分层压裂井下施工管串
——高精度复合材料球
——收球器内通径为62mm，一次可收多个球
——扶正器：下入风险低，可循环，利于裸眼起下 ——引鞋：利于裸眼井下入，可循环
地区
中石油西南油气田
作业井次
麻18H等9井次
新XHW5401(5层压裂) 二厂T86279井(2层压裂) 二厂8905井(2层压裂)
中石油新疆油田
二厂5052井(2层压裂)
二厂T82095井(2层压裂) 二厂GU27井(2层压裂) 二厂T6648井(3层压裂)
中石化新场气田
中石油辽河油田 中石油大港油田
2、动管柱水力喷射分层改造
施工前
施工后
1、采用高强度材料，质地坚硬，易加工，耐冲刷。 2、通过实验优化得出喷嘴流道优化组合尺寸，流量系数达到0.89。
水力喷射射孔新工艺应用研究
（） ９ 射孔作业 时， 非岗位人员远离高压区域 ， 以防
伤人 。
４ 现场 应用
层清洁无污染 。选井条件 ： 油藏是砂岩， 孔隙度＞１ ； Ｏ 套管外径１９ ７ ｍ、７． ｍ 井筒状况完好 。 ３． ｍ １７８ ｍ ３ ２ 施工 步骤 ．
（）通 洗井 ： 井 规 ＋油 管 通井 至人 工 井 底 ， 井 １ 通 洗
管。
（） ６水力喷射射孔作业 ： 下水力喷射射孔钻具， 钻具 结构为 ： 喷头十 １．ｍ 喷射软管＋ １．ｍｍ连续 ２２ ｍ ２４ 钢管至井 口； 用活性水以 ９ Ｌ ｍ ｎ ４ ／ ｉ 排量和 ５ＭＰ 泵压 ３ ａ 进行水力喷射射孔作业 ； 射孔水平钻进深度为 ５ｍ， ０ 水
明 ， 产 增注效 果 明显 。 增
关键 词 ： 水力喷 射 ； 水力射 孔 ； 增产增 注 ； 用研 究 应
中图分类 号 ： ２ 文献标 识码 ： 文章编 号 ：ｏ４ ５ １（０ １０一 Ｏ ４一Ｏ ＴＥ Ａ ｌ０～ ７ ６２ １）８ Ｏ６ ３
１ 概述
１２ 水 力 喷射射 孔技 术的 适用范 围 ．
１１ 水 力喷 射射 孔的 特点 ．
（） １水力喷射射孑 深度较深 ， Ｌ 一般在 ｌ 以上 ， ｍ 甚至 长达几十米 ， 能穿透近井地带的伤害 区， 而且孔道面积
也 比较 大 。 （） ２ 在井 下岩层 里 形 成 大孔 径 的水 平 孔道 ， 径 可 孔 达 ２ ｍｍ， ５ 比炮 弹射 孔具有 更 高 的导流能 力 。
２ 世纪 ５ 年代 ， 嘴被用于牙 轮钻 头和刮刀 钻 Ｏ Ｏ 喷 头 ；０ ２ 世纪 ６ 年代和 ７ 年代 ， ０ Ｏ 国内对高压喷射钻井进 行 了 大规模 的室 内和 现场试 验 ， 括在 液体 介质 中加 入 包 磨料 ；Ｏ ２ 世纪 ８ ０年代 ， 水力 喷射射孔技术作为一种完
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!开发应用#水力喷射射孔工具的研制与应用胡风涛Ξ(胜利石油管理局采油工艺研究院)摘要 简述了水力喷射射孔的基本原理,介绍了喷管式、对称割缝式和3孔固定式三种不同射孔工具的基本结构、工作原理和技术特点。
在地面对喷管式和三孔固定式两种射孔工具做了试验,表明水力喷射射孔是一种高效的射孔手段,可满足油水井射孔需要。
从3种工具的现场施工效果看,大部分井经射孔后有明显的增油效果,有少数井效果不够理想的原因是:对地质情况分析不透、工作介质选择不当,以及工艺设计不合理等。
建议对水力喷射射孔工具的结构进行优化改进设计,合理选用工作介质,优化工作参数,认真研究井况,确定最佳射孔部位。
主题词 水力喷射 射孔 射孔器 应用 进入80年代,水力喷射射孔技术作为一种完井和原油增产措施进入了工业性试验阶段,并取得飞速发展。
目前已研制了多种射孔工具,其中喷管式、对称割缝式和三孔固定式3种射孔工具在现场得到了推广应用,并见到了不同的增油效果。
基 本 原 理水力喷射射孔是通过高速流体撞击岩石完成的,喷嘴射出的高压流体在遇到岩石壁面时,对岩石表面产生冲击力。
根据射流的动力性能分析,射孔对岩石的冲击力为F=2ρA0v2(1)式中 ρ———流体密度,kg/m3; A0———喷嘴截面积,m2; v———射流速度,v=φ2p n/ρ,m/s。
F=4φ2A0p n(2)而射流对岩石的冲击压力为p jet=4φ2A0Ap n(3)式中 φ———流速系数,流线型喷嘴φ=0198; p n———喷嘴压力降,即喷嘴内外压差,Pa; A———射流的喷射面积,m2。
其中,喷嘴压力降为泵压p p与除喷嘴外的整个循环系统压力损失p r之差,即p n=p p-p r(4) 由式(3)、(4)可知,要提高射流对岩石的冲击压力就要提高喷嘴压力降,而提高喷嘴压力降既要提高泵压,也要减少循环系统压力损失。
当射流对岩石的冲击压力超过一定值时,岩石将被切割破碎,能够切割破碎岩石的压力被定义为“临界压力”,临界压力是岩石抗压和抗拉强度的函数,当射流对岩石冲击压力超过临界压力时,便可穿透岩石在地层中形成清洁的油流通道。
工具结构原理及特点1.喷管式射孔工具美国Penetrators公司的喷管式射孔工具,以洁净液体为工作介质,一次能在地层中射出直径为第28卷 第10期石 油 机 械 2000年Ξ胡风涛,高级工程师,生于1962年,1983年毕业于华东石油学院,现从事采油工程研究及科研管理工作,任副总工程师。
地址:(257062)山东省东营市。
电话:(0546)8772241。
(收稿日期:2000-07-17;修改稿收到日期:2000-08-18)1413～2514mm、长达3m的水平孔。
(1)基本结构 工具总长12104m,最大直径有95125mm和11412mm两种。
主要由控制部分、喷管和铣头等组成(见图1)。
图1 喷管式射孔工具结构示意图1—生产管柱;2—循环阀;3—机械锚;4—过滤器;5—控制段;6—喷管段;7—铣头段 控制部分由压力驱动器和液压导向阀组成,其作用是当压力高于4517MPa时,推出铣头及喷管;低于4517MPa时,收回喷管和铣头。
喷管和铣头靠双作用液压活塞组驱动实现推出和收回。
喷管是一根外径为1217mm的高压铠装半刚性导管,头部装有喷嘴,其作用是提供用于切割地层岩石的高压液流通道,它随孔的加深而前进,以保证最佳切割效果。
铣头的作用是在套管上开1个直径为2514mm的孔。
此外,还有机械锚和循环阀等辅助工具,前者用于固定高压过滤器,阻止管柱中的固体颗粒进入工具,后者用于射孔完井后排液。
(2)工作原理 将工具下至预定位置,机械锚锚定后开泵加压,当压力由0升至4517MPa时,控制部分工作,导向阀处于“推出”位置;铣头伸出,并在套管上铣出一直径为2514mm的孔;喷管伸出,来自喷管的射流开始冲击水泥环,并切割出导向孔;喷管开始射入地层,在保证喷管足以延伸到3m的时间内,泵压维持7013MPa以上,此时排量为80L/min。
喷射出1个长3m的油流通道后,压力降到28MPa以下,控制部分换向,喷管收回;当压力降到零,即可将工具移到另1个射孔位置或起出;每射1孔,重复上述循环过程。
(3)技术特点 ①射孔时随着射孔深度的加长,活塞推动喷管和喷嘴前进,在孔深不大于喷管长度范围内,喷嘴与岩石的距离始终处于最佳切割状态;②工作介质为清洁的液体,加入适量添加剂,与地层岩性配伍,不污染地层,工作液粘度低,沿程压力损失小,有利于破碎岩石,提高切割效率;③射孔长度长,孔道清洁无堵塞,渗透率提高幅度大;④工作介质不含固体颗粒,有利于减少设备、管线和工具磨损。
缺点是每次只能射1次孔,施工效率较低,成本较高。
2.对称割缝式射孔工具(1)基本结构 工具的基本结构如图2所示。
这种工具主要由喷射头和伸缩管两部分组成。
喷射头上装有对称的两个喷嘴,其作用是将高压流体转变成用于切割套管、水泥环和岩石的高速射流,完成割缝射孔。
伸缩部分由弹簧、缸套和伸缩管组成,其作用是利用活塞面积差产生的液压力压缩弹簧,使伸缩管伸出并推动喷射头下移。
压力越高,伸缩管伸出越长,即喷射头下移距离越大。
图2 对称割缝式射孔工具结构示意图1—伸缩管;2—喷射头辅助工具包括水力锚和循环阀。
水力锚用于固定管柱和射孔工具,循环阀用于排液。
(2)工作原理 将管柱下到预定位置,启动泵加压到设计泵压,高压流体通过油管到射孔工具,再通过喷嘴转变成高速射流直接切割套管,稳压一定时间,套管切开后,切割水泥环,最后切割地层岩石,到达一定深度时提高泵压,同时喷管在伸缩管推动下下移,孔道在纵向加宽,稳压一定时间后继续提高泵压,达到最高设计值,并稳压一定时间,射孔结束,此时可将工具移至另一射孔部位或起出。
每换一个位置重复上述过程。
(3)技术特点 首先是由于工具喷射头随压力升高而下移,在套管和岩层中切出1条纵向宽度为400mm的长缝,随着压力的不断提高,缝越来越长,最长可达2m。
其次是孔道有效面积大,能提04 石 油 机 械2000年供很大的油流面积使井眼与地层连通。
同时由于大量岩屑流出,孔道周围产生许多微小裂缝和孔眼,从而能显著提高孔道周围的渗透率。
此外,工具结构简单,施工方便,安全可靠。
一次能射两个对称孔,射孔速度快。
缺点是工作介质为粘度较高的含砂液,管路损失较大,设备磨损较严重。
3.三孔固定式射孔工具为了大规模推广应用水力喷射射孔技术,在分析总结各种射孔工具的基础上,胜利石油管理局设计出结构简单的三孔固定式射孔工具,并配套了相应的辅助工具,完善了喷射射孔工艺。
(1)基本结构 三孔固定式射孔工具(见图3)主要包括本体和3个喷嘴。
喷嘴可在同一平面上均匀分布,也可以螺旋分布,射孔时高压流体经喷嘴转变成高速射流直接向3个方向喷射。
辅助工具包括水力锚和循环阀。
图3 三孔固定式射孔工具结构图(2)工作原理 将1套或几套射孔工具按要求下至预定位置,开泵加压到设计泵压,高压流体经喷嘴变成高速射流喷向套管,稳压一定时间后将套管、水泥环射透并在地层中切割出油流通道。
(3)技术特点 结构简单,施工工艺方便,安全可靠;根据需要一次可以用1套工具射穿3个孔,也可同时用多套工具射多个孔,工作效率高;对工作介质要求低,施工成本低。
缺点是介质为含砂液,粘度较高,排量较大,循环系统压力损失大,设备、管线和工具磨损严重。
地面试验情况1.喷管式射孔工具试验(1)将长度为1m的 13917mm(5∀−英寸)套管套在射孔工具铣头处,开泵加压,当压力由0上升到4517MPa时,铣头推出并旋转切割套管。
1min 后,铣出1个直径为2514mm的孔眼。
(2)将射孔工具置于由外带1m厚水泥环的 13917mm套管(N80)试件中,按操作规程开泵试验,试验介质为清水。
25min后,试件被射穿。
2.三孔固定式射孔工具试验单枪装有3个直径318mm的钨合金钢喷嘴,压力为15MPa时,1min可以刺穿壁厚10mm的N80套管,10min可继续刺穿水泥靶018～110m。
刺穿套管孔径10～15mm,水泥靶最大孔径可达100mm,所刺开的孔呈锥状。
在喷砂射孔中套管和水泥环不承受高压,射孔枪用水力锚固定。
因此,除固定点刺穿套管和水泥环外,套管和水泥环不会受到任何破坏。
地面试验说明水力喷射射孔是一种高效的射孔手段,可满足油水井射孔需要。
现场应用情况以上3种工具都分别在现场进行了应用,其中喷管式射孔工具在国外现场应用达数百次,并取得了较好的效果。
表1列出了5口油井应用喷管式射孔工具射孔前后的生产情况。
表1 喷管式射孔工具射孔前后产量对比井段(m)孔数工作液射孔前产量(m3/d)射孔后产量(m3/d) 356166715%HC L71317195 319614～320411162%K C L新井10133185210～186718815%HC L213818128141416～1429185H2O417716122 16321253%K C L03197 从表1可以看出,利用喷管式射孔工具射孔后产油量都有较大幅度增加,增产效果明显。
对称割缝式射孔工具在胜利小营油田L8-5-17、L8-5-8、L8-3-11,F9-50等4口井上应用,其中两口井增油效果较明显,有效率达50%。
三孔固定式射孔工具分别在桩74-16-8井、牛4井、义5-6-72井、垦92-1井、史125井、新坨743井、营11-102井等施工11口井。
其中义5 -6-72井1993年8月16日射孔后日增原油26t,史125井1997年10月施工后日产油811t,营11-102井1998年4月施工后泵抽251天,增油132718t,获效益90多万元,为勘探工作提供了依据。
(下转第46页)14第28卷 第10期胡风涛:水力喷射射孔工具的研制与应用 的发展角度看,减速器输出轴下端漏油问题已到了亟待解决的程度。
改进后的密封装置结构图2为改进后的螺杆泵减速器输出轴下端静密封结构示意图。
这种静密封就是在光杆与空心输出图2 静密封结构示意图1—空心输出轴;2—减速器外壳;3—静密封套轴之间安装一个静密封套。
该套既不与空心输出轴也不与光杆接触,套的端盖固定在减速器外壳下部,这样就在减速器内形成了一个环形润滑油池,既对螺杆泵的传动无任何影响,又彻底解决了减速器输出轴下端易漏油的问题。
静密封套只起挡油作用,因此,密封套材料选壁厚为3～4mm的一般钢材。
静密封套与空心输出轴及光杆的间隙以不影响传动为准,一般为2～3mm。
应 用 情 况改进后的静密封装置已在现场应用4口井,其中杏2-2-137井、杏2-2-445井于1998年9月安装静密封套,杏4-11-629井和杏7-3-丙631井分别于1999年的9月与11月安装静密封套。