水力喷砂射孔工艺及在现场的应用样本
水平井水力喷射射孔环空加砂工艺安全分析及措施示范文本
水平井水力喷射射孔环空加砂工艺安全分析及措施示范文本In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of EachLink To Achieve Risk Control And Planning某某管理中心XX年XX月水平井水力喷射射孔环空加砂工艺安全分析及措施示范文本使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。
开工以来，油井水平井压裂改造工艺发生了较大的变化，多数井压裂改造方式从水力喷射油管加砂分段压裂调整为水力喷射环空加砂分段压裂，由于工艺变更，产生了新的安全风险。
为了确保新工艺技术成功应用，保障施工安全，各级技术管理者和现场操作人员必须严格执行操作规程和技术要求，认真进行工艺安全分析，制定有针对性的预防处置措施。
一、水力喷射环空加砂压裂的优点1、环空过流截面大(是2?"油管内过流截面的2倍)，液体的流速低，与管柱的磨擦阻力小，对油管磨损小，可以延长油管的使用寿命。
2、环空内流速低，可以降低压裂液在管内的流动剪切速率，提高携砂性能，降低支撑剂在施工管柱内脱砂形成砂堵的概率。
3、采用油管内喷砂射孔，环空内加砂压裂，喷枪只进行射孔作业，可以提高水力喷枪的使用寿命。
4、管壁磨阻小，相对应施工压力就比油管内注入压力低，可以显著地降低施工水马力，降低压裂施工成本。
5、该工艺管柱带有下封隔器，能够连续拖动进行分层压裂。
二、风险识别1、环空容积大（25.0-35.0m3），一旦出现管内砂堵，环空沉砂量大，易造成沉砂卡钻，处理难度高。
水力喷砂射孔在油气田开发中的应用
水 力 喷 砂 射 孔 在 油气 田开 发 中 的应 用
于 永 ，杨 彪 ，杜 宝坛 ， 马 收 ， 庆 民 孟
（ 中石 化 胜 利 油 田 有 限 公 司 采 油 工 艺 研 究 院 ， 山东 东营 ２ ７０ ） ５００
摘 要 ： 砂 射 孔 技 术 集 射 孔 、 堵 于一 体 ， 合 于 处 理 复 杂 井 况 条 件 。通 过 现 场 试 验 和 理 论 研 喷 解 适
套管 ×外径 ７ ／ 油 管 ， 保 证 砂 浆 的顺 利返 出 。 ３ｍｌ ｌ 要 至少 要 求 排 量 大 于 ０ ５ ３ ｍｎ 对 于 内 径 １７ １ ．４ ｍ ／ ｉ； ５． ｍｌ套管 ×外径 ７ ｍ油 管 ， ／ ｌ ３ｍ 要保 证 砂 浆 的顺 利 返 出， 至少 要 求 排量 大于 ０ ９ ３ｍ ｎ ．１ｍ ／ ｉ。 （ ）喷 射 层 位 及 喷 枪 个 数 。 喷枪 一 般 长 度 为 ２ ３ ５～４ ｍ， 以 根据 地 质 要 求 及 油 层 厚 度 确 定 下 ０ｅ 可
究 ， 成 了 一 套 喷 砂 射 孔 现 场 方 案 的 设 计 方 法 ， 以根 据 不 同 的 油 气 井 井 身 结构 、 射 层 位 、 形 可 喷 喷
射 工 具 ， 计 喷 射 过 程 的施 工排 量 、 射 时 间 ， 测 施 工 过 程 的 压 力 及 喷 射 深 度 ， 化 施 工 时 设 喷 预 优
降为 ０此时含砂射 流 以冲量做功 ， 是便 产生 了 ， 于
收 稿 日期 ：０ １ １ ． １ ２ ０ — ２３
作 者 简 介 ： 永 （９ ４） 男 ， 理 工 程 师 ，１９ 于 １７． ， 助 ９ ８年 毕 业 于 石 家 庄 经 济 学 院 管 理 工 程 专 业 ， 业 后 一 直 从 事 压 裂 酸 化 工 艺 研 究 ， 在 石 油 大 学 （ 东 ） 读 硕 士 毕 现 华 攻
水力喷砂射孔压裂
环境保护与可持续发展
减少环境污染
优化水力喷砂射孔压裂的 作业流程，降低废水和废 气的排放，减少对环境的 污染。
节能减排
研发低能耗、低排放的设 备和工艺，降低水力喷砂 射孔压裂过程中的能源消 耗和碳排放。
资源回收利用
对水力喷砂射孔压裂过程 中产生的废料进行回收利 用，实现资源的循环利用。
市场应用前景与商业模式
煤层气开发
总结词
水力喷砂射孔压裂技术在煤层气开发中具有重要作用，能够提高煤层气的产量和采收率。
详细描述
煤层气是一种清洁能源，开发利用煤层气对于减少环境污染和能源需求具有重要意义。 水力喷砂射孔压裂技术能够有效地对煤层进行射孔和压裂，提高煤层气的产量和采收率。 该技术对于低渗透煤层和致密煤层的开发尤其有效，能够显著提高煤层气的开采效率和
1 2
市场需求增长
随着油气勘探开发领域的不断发展，水力喷砂射 孔压裂技术的应用范围和市场前景将不断扩大。
商业模式创新
探索新的商业模式，如服务外包、技术转让等方 式，推动水力喷砂射孔压裂技术的商业化应用。
3
国际合作与交流
加强国际合作与交流，引进国外先进技术和管理 经验，提高我国水力喷砂射孔压裂技术的国际竞 争力。
水力喷砂射孔压裂的定义
定义
水力喷砂射孔压裂是指利用高压水流携带砂 粒或磨料对油井进行射孔，并在射孔的同时 对储层进行压裂的技术。通过这种方式，可 以在储层中形成更多的裂缝，增加油气的渗 透面积，从而提高油气的产量。
技术原理
水力喷砂射孔压裂技术的基本原理是利用高 压水流携带砂粒或磨料，通过喷嘴将水流和 砂粒或磨料高速喷射到油井的储层中。水流 和砂粒或磨料在撞击到储层岩石时产生冲击 力，这种冲击力能够使岩石破碎并形成孔洞 。同时，高压水流产生的压力能够使储层中 的裂缝扩大，进一步增加油气的渗透面积。
水力喷砂射孔压裂技术在老庄延9油藏的成功应用
通过 含 砂 的 高压 液 流 ， 高 压 液 射 流夹 带 射 孔 砂 （ 磨料 ： 通 常采用 石 英砂 ） 垂 直 冲击套 管 和岩石 。 并 在
岩石 中形成 一 定规 格 的清 洁 通道 ， 扩 大 了 近井 地 层
’ 的渗 流面 积 。
收 稿 日期 ： ２ Ｏ １ ４ 一Ｏ ４ —１ ５
发 生破 裂形 成裂缝 。 另一 方 面高 速射 流在 孔 眼的 上 、 下部 的井 眼 中产 生 负 压 ， 形 成 隔 离 达 到 分段 压 裂施
工 的 目的 。
２ ． ２ 工 艺 原 理
＿ Ｉ ＝ Ｉ ： 二 饕 ： 票
图 ｌ 常 规 射 孔 损 害 带 示 意 图
根据伯 努利 方程 ， 把 压 能转 变为 动 能 （ ｇ Ｐ 速度 ） ， 首先 进行 水力 喷砂射 孔 ， 接着 再 提 高排 量 ， 高 速流 体 在地 层 中形 成孔 洞 ， 通 过 液 力 传 压 将 压力 直 接 作用 于孔 洞底 部 ， 产 生高 于地 层破 裂 压力 的 压势 ， 使地 层
９ ２
内 蒙 古石 油化 工
２ ０ １ ４ 年第 １ ０ 期
水 力喷砂射孔压 裂技术在 老庄延 ９ 油藏 的成功应用
董小刚 ， 杨 嫱， 郭 奎
７ １ ８ ５ ０ ０ ） （ 延 长 油 田 股 份 有 限 公 司靖 边 采 油 厂 ， 陕西 靖边
摘 要 ： 水 力喷 砂 射 孔 压 裂技 术 通过 含 砂 的 高压 液 流 ， 高压 液射 流 夹带射 孔砂 垂 直 冲 击套 管和 岩 石。 并在岩 石 中形成 一 定规格 的清 洁通道 ， 扩大 了近 井地 层 的渗 流 面积 。 老庄延 ９油藏底 水发 育 ， 一般 的 压裂技 术有 可 能沟通 水层 ， 水 力喷砂 射孔 压 裂技术 则 可控 水控 缝 压裂 ， 有利 于稳 油控 水 ， 提 高产 能。
连续油管工艺
步
8.磨铣桥塞顶部5分钟，5分钟后上提管柱5英尺，是否管柱处 于中性 状态；
骤
9.10分钟后，继续磨铣桥塞；重复直至桥塞被磨铣完毕；
10.停泵.
11.如果需要磨铣多个桥塞，继续下放磨铣管柱管柱直至探到前一桥塞残留顶
面，重复步骤5到10直到所有桥塞被磨铣完毕。追送最后一个桥塞残留部分到
井底。
12.起初连续油管及工具
6
3693
0.5
30-50 100
7
3595
0.5
30-50 100
8
3519
0.5
30-50 100
射孔时间 min
10 10 10 10 10 10 10 10
基液
布孔 数
清水 4 清水 4 清水 4 清水 4 清水 4 清水 4 清水 4 清水 4
布孔 方式
水平 水平 水平 水平 水平 水平 水平 水平
--丢手
---循环阀短节 ---循环冲洗工具
施工案例：义xx井施工前油管内压裂砂堵，
井底高压，连续油管下至3670m,清除了油 管内的堵塞，恢复了生产，放喷压力达 40MPa，持续时间达到30天。 新疆永XX井投产后，因蜡质含量过高造成 堵塞，无法正常生产，同时井底高压，后 续常规措施无法实施。应用连续油管冲洗 深度达5558.18m,成功解除了生产管柱内 的阻塞，恢复了产能。
48Mpa 117mm 50.8mm
4个 50.8mm 43.4mm
射孔器
最大外径 最小内径
长度 孔眼直径 孔眼数量 射孔排量 射孔时间 射孔砂要求 射孔液砂浓度
每层设计过砂量
94mm 50.8mm 310mm 4.67mm
4 0.6-0.64m³/min
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
小直径连续油管水力喷砂射孔环空压裂技术在切六9—15井的试验应用
小直径连续油管水力喷砂射孔环空压裂技术在切六9—15井的试验应用【摘要】连续油管技术是石油天然气勘探开发中一项蓬勃发展的技术，在世界范围内已经用于到了新技术方面，连续油管也已经广泛用于压裂施工。
青海油田自2009年5月引进1-1/2〞连续油管作业车以来只能应用于一些简单的运用，如：气举、冲砂、酸化等，为了更高效的应用此设备，由工程技术人员牵头与江汉机械研究所合作、大胆尝试了国内首次使用1-1/2〞连续管进行的压裂试验取得了成功，为青海油田高原油田开发作业的提速提效，提供了新的思路和发展方向。
本文重要阐述了连续油管水力射孔环空压裂技术在切六9-15井的试验应用情况。
【关键词】连续油管水力喷砂射孔环空压裂试验低渗透油气田是我国石油工业稳定发展的重要资源，水力压裂能经济有效开发低渗透油气藏的重要手段，而连续油管水力喷射压裂是集射孔、压裂、隔离一体化的新型增产改造技术，适用于低渗透油藏直井、水平井的增产改造，是低渗透油藏压裂增产的一种有效方法，此技术已经在国内得到广泛应用。
在切六9-15井进行工艺应用试验验中，施工人员连续作战，应用连续油管试压、通井、替泥浆工艺后，立即连接连续油管喷砂射孔工具，安装环空压裂专用井口，成功完成了环空压裂施工作业，使新井压裂投产施工工期由常规作业8天缩短至4天，实现了提速、提效。
1 工艺原理1.1 连续油管水力喷砂射孔连续油管水力喷砂射孔是用地面压裂车将混有一定浓度磨料（一般为石英砂、陶粒）液体加压，通过油管泵送至井下，液体经喷射工具的喷嘴，高压势能转换成动能产生高速射流，磨料射流以冲量做功射穿套管和近井地层，形成一定直径和深度的射孔孔眼。
水力喷砂射流的破岩能力随压力和排量的增加而增加，一定条件下，磨料的浓度和粒度存在最佳值，存在着最优射孔时间和最大射孔深度。
水力喷砂射孔优于常规聚能炮射孔，没有形成压实带污染，可以减轻近井筒地带应力集中，有利于提高近井筒地带渗透率，穿透近井筒污染带，泄油面积增大，有利于降低生产压降，增加向井筒的渗流速度，提高未污染地层流向井筒的液体，从而提高油井产量。
水力喷砂射孔技术试验分析
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责任编辑： 周江 收稿日期： (’’%— ’(— (,
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推荐采用喷嘴直径为 ,-)!! 的喷枪进行作业；在稠
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试验分析及总结
（+）为便于观察射孔效果， 我们将靶件按图中所
油 井 上 推 荐 采 用 喷 嘴 直 径 为 % -&!! 的 喷 枪 进 行 作 业； （" ） 喷嘴耐磨情况良好。不论是只射孔作业 + 次 的 " 英寸靶件 （泵压： )% -%’345， 加 砂 作 业 时 间 喷枪， 还是 作 业 , 次 的 % ! 试 "英寸靶件喷枪， ()!12） 验后测量喷嘴直径变化不大； （* ）水力喷砂射孔不仅可以完成射孔， 而且还具 有小型压裂的功能， 达到解堵、 增大渗流面积， 保护油 层的目的。 可作为压裂的补充措施， 用于薄油层、 油水 间隔较薄或裂缝发育不宜用压裂求产的井； （$ ）本次试验对压力和排量要求较高， 所用设备 为整套压裂车组。通过试验确定合理的喷嘴直径， 现 场作业中在满足泵压和排量的条件下， 采用多台 "’’ 型泵车施工， 将会大大降低作业成本。
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套管孔眼最大与最小长度 （%%） 射深 （%%） 孔道直径 （%%） 射孔后的喷嘴直径 （平均） （%%）
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水力喷砂射孔工艺及在现场的应用
前言
随着低渗透油藏开发力度不断加大 ,越来越多的储量得到动用。
可是由于储层地质特征或井身结构不适宜直接进行水力压裂或酸化改造 ,如对于固井质量不好、上下有水层、地层压力过高而不能进行压裂改造的极小薄层、薄互层等要求射孔位置精度较高的井 ,为了实现有效挖潜目的层 ,水力喷砂射孔是一种行之有效的技术手段。
水力喷砂射孔是用地面压裂车将混有一定浓度石英砂的水浆加压, 经过油管泵送至井下, 水砂浆经过井下射孔工具的喷嘴喷射出高速射流, 刺穿套管和近井地层, 形成一定直径和深度的射孔孔眼, 水力喷砂射孔能够产生比常规射孔更大更深的射孔孔眼, 高度可由地面调节, 特别是水力喷砂射孔能够避免常规射孔产生的压实带, 而且应力松弛带动井筒裂缝的张开和孔隙度渗透率得到提高, 同时孔跟不会上下延伸沟通水层, 因此水力喷射具有很强的技术特色, 对底水或者气顶等特殊油藏改造尤为适宜。
1工作原理及特点
1.1 工作原理
由动量-冲量定律可知 ,高压泵将带有磨料(一般是石英砂)的液体 ,从油管经特制的喷嘴将压头转换为速度 ,即给液流中的砂粒以动量 ,该动量与套管、岩层或其它障碍物接触时,动量的速度突然降为0 ,此时含砂射流以冲量做功 ,于是便产生了水力喷砂射孔技术。
1.2 特点
喷砂射孔与普通射孔相比具有以下特点:穿透深 ,对污染半径小的储层能够起到射孔、解堵的双重目的;在孔眼周围形成清洁通道 ,不会形成压实带造成储层伤害;射孔孔径较大;能够根据不同的井身结构和层段有选择地进行射孔。
2喷砂射孔方案设计方法
2.1 喷射参数的设计
(1) 喷射排量。
喷砂射孔过程首先需要确定最小的施工排量 ,确保喷射过程砂浆的顺利排
出。
根据理论分析及现场经验 ,应用密度2.65g/cm3的石英砂进行喷射施工, 10%砂比顺利返出 ,一般要求流速大于 1.2 m/ s。
在设计时首先需要根据井身结构确定最低施工排量 ,例如对于内径 124.26 mm套管×外径73 mm油管 ,要保证砂浆的顺利返出 ,至少要求排量大于0.3m3/min ,现场一般采用0.5 m3/ min。
(2) 喷射层位及喷枪个数。
喷枪一般长度为35～40cm ,能够根据地质要求及油层厚度确定下入喷枪的位置及个数。
一般来讲, 排量1.0m3/min ,对于喷嘴直径3.8m左右的工具能够保证8孔孔眼压差20MPa。
例如,对于3000 m以内的油井 ,在地面设备许可的条件下排量达到3.0 m3/min ,能够下入8只喷枪 ,共24孔。
根据试验及理论分析 ,水力喷砂射孔过程的喷射时间、喷射深度及压力之间存在如下关系:
V
=240Q/nπd2 (1)
L max =6.4dV
0/
(V
th
+ΔV
P
) (2)
t = 2.535 × 105×H{6.4dV
0/(2.18H +ΔV
P
)2ln[6.4 dV
0/
6.4
dV02(2.184H+ΔV
P )L]-L/(2.184H+ΔV
P
)} (3)
Lt = 0
Lt →∞= Lmax
式中: Q 为喷射排量 ,m3/min ; n 为喷嘴孔数 ,个; d为喷嘴直径 ,mm; Cd 为孔眼流量系数; V0为喷射速度 ,m/s ;Lmax为最大喷射深度 ,mm; Vth为临界喷射速度 ,m/s ;ΔVp为在喷射孔由于回流导致的速度损失 ,m/s;H为材料的洛氏硬度; t 为喷射时间,s。
对于上述方程能够采取数值方法求解 ,为方便预测有关参数 ,列出了不同材料的硬度及临界喷射速度(表1)。
表1 不同材料的硬度及临界喷射速
根据上述方法计算 ,孔眼压差在20MPa时,对于含铁砂岩喷射时间在20～30min液体利用率最高。
2.2 磨料的选择
实验表明 ,在一定压力和排量下 ,射孔深度不随磨料的浓度和磨料直径的增加而增加 ,相反在磨料粒径增加到一定程度时射孔深度反而有下降趋势。
这说明在一定压力和排量下磨料有一最佳浓度值和粒径值。
根据实验结果 ,最佳浓度范围为6 %～8 % ,适用浓度 4 %～10 % ,最佳粒径为 0.4～0.6 mm ,现场推荐采用5 %～8 % ,0.4～0.8mm的石英砂。
2.3 喷射工作液
工作液选用具有一定携砂能力、沿程阻力较小的液体 ,而且要特别重视油层的保护工作。
经过室内实验 ,决定采用 0.2 %～0.5 %HPG或 HPS ,粘度要求达到 20～40MPa·s 以上 ,以保证携砂性能。
推荐的施工配方:稠化剂 HPG的浓度为 0.2 %～0.5 %;防膨剂KCl的浓度为 1 %～2 %或DTE浓度为 0.2 %～0.3 % ,根据不同情况可加入杀菌剂、破乳剂等。
2.4 喷射管柱强度校核
喷枪位置的准确程度对于喷砂射孔是至关重要的 ,同时由于管柱承受较高的内压 ,管柱强度的校核是极为重要的。
根据工艺过程 ,经过井筒温度场的计算、压力场的计算、油管柱的受力分析、管柱的应力计算等建立了一套适合喷砂射孔的高压作业管柱设计分析方法。
3 现场应用
3月19日, 我机组对镇98井长3
, 2053.5-2054.5m进行了水力喷砂射孔
1
作业。
镇98井位于甘肃省庆城县土桥乡, 是鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的一口预探。