井底增压喷射钻井系统研制与应用
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。
增压装置在复杂井射孔施工中的应用
增压装置在复杂井射孔施工中的应用近年来，随着油气勘探难度的加大，复杂井射孔技术成为井下作业的重要内容。
而在复杂井射孔施工中，增压装置的应用是十分重要的。
本文将介绍增压装置在复杂井射孔施工中的应用。
一、增压装置的基本原理增压装置是通过压缩介质使其具有一定的压力，从而将介质输送至需要的位置。
增压装置分为压缩气体增压装置和压缩液体增压装置两种。
压缩气体增压装置是将气体压缩为高压气体，将其储存在压力容器中，并在需要时将高压气体释放出来进行推动。
压缩气体增压装置适用于需要高压气体作为媒介的场合。
压缩液体增压装置是将液体压力通过套管管道输送到目的地。
增压液体可以是水、油等。
压缩液体增压装置适用于需要输送液体或液体混合物的场合。
横向井射孔是现代井下作业中的一种新技术。
横向井是在垂直井井筒中向各个方向钻出的径向井眼，以达到增加开采面积和提高采收率的目的。
横向井的井眼直径一般在10厘米以下，而且井眼长，弧形半径小，弯曲段多，加之井深大，对于射孔设备的性能要求非常高。
在横向井射孔中，一般使用增压液压装置。
增压液压装置可以将液体压力增加到很高，从而使液体具有一定的冲击力。
在井下操作时，增压装置可以控制液体的输出压力和流量，以达到精确的射孔效果。
2、增压装置在压裂作业中的应用压裂是将压力通过管道输送到井底，对油层进行强制破裂并将破碎的岩层留开，以提高产量。
而增压装置在压裂作业中则是控制输送介质的压力和流量，以精确控制压力的大小和时间。
（1）增强了压力传输效果。
通过增加介质压力，可以提高介质的流动速度和作用力，使介质在液压系统中的应用范围更广。
（2）提升了施工效率。
采用增压装置对压力进行控制，可以保证压力的持续稳定，并可以根据需要调整压力大小，从而使施工更加高效。
（3）提高了作业精度。
增压装置可以精确控制液体出口的压力和流量，使得压裂作业能够精准实现。
井下清洗作业是通过液体的喷射和振荡来清除井下堵塞和杂质。
而在井下清洗作业中，往往需要突破一定的水平距离和高度差，因此需要使用增压装置。
喷射增压技术在气田丛式井组的应用试验
喷射增压技术在气田丛式井组的应用试验汪雄雄;张军;李丽;刘双全【期刊名称】《钻采工艺》【年(卷),期】2014(000)006【摘要】随着长庆气田开发方式的转变，丛式井数逐年增加。
丛式井组采用多井单管串接集输工艺，由于储层非均质性强，导致同一井场气井产能和压力差异大，高压气井干扰低压气井生产。
针对丛式井场低压气井产能发挥问题，开展了天然气喷射增压技术研究，利用同一井场高压气井的能量引射低压气井增压生产。
基于流体在超音速状态下的流体混合能量传递原理，采用数值仿真模拟方法，设计了天然气喷射增压装置。
通过开展丛式井组喷射增压生产试验，验证了丛式井场喷射增压工艺的可行性及配套流程的可靠性。
试验结果表明，采用喷射增压技术可以实现丛式井场低压气井的增压稳定生产。
与传统压缩机增压开采相比，喷射增压技术在节能和生产维护方面具有明显的技术优势。
【总页数】4页(P67-70)【作者】汪雄雄;张军;李丽;刘双全【作者单位】低渗透油气田勘探开发国家工程实验室; 长庆油田公司油气工艺研究院;低渗透油气田勘探开发国家工程实验室; 长庆油田公司油气工艺研究院;低渗透油气田勘探开发国家工程实验室;低渗透油气田勘探开发国家工程实验室; 长庆油田公司油气工艺研究院【正文语种】中文【相关文献】1.天然气喷射引流技术在靖边气田的应用试验 [J], 张书平;刘双全;陈德见;王晓荣;宋汉华2.喷射引流技术在丛式井组的应用 [J], 胡均志;田喜军;徐勇;刘鹏;李耀3.苏里格致密气田丛式井组连续油管一体化压裂技术 [J], 张燕明;问晓勇;杨海楠;毕曼;周长静;郝瑞芬4.某气田丛式井组排水采气工艺优化 [J], 宋健[1]5.喷射增压技术首次在丛式井组成功应用 [J], 石艺因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
增压装置在复杂井射孔施工中的应用
增压装置在复杂井射孔施工中的应用随着油气勘探领域的不断发展，传统的含水油气田的开发远不够，越来越多的开采对象是复杂油气藏。
其中，复杂井射孔施工是采油过程中不可避免的一环。
随着探测技术的不断提高，更多的复杂油气藏被发现，如深海、高温高压、低渗透、低温等多种复杂条件下的油气藏。
针对这些领域的开发，需要一些专门的装备来满足施工的需求。
增压装置就是一个非常重要的设备，能够优化井口压力，提高采油效率，减小安全风险。
增压装置可以提供井口压力和流量，以满足井下设备需要的最佳参数。
在复杂井射孔施工中，它可用于调节井口压力，保持注水压力稳定等方面，从而保证井下设备的正常运行，同时提高产量。
在注水井施工中，增压装置可以帮助调整注水压力以提高注水效果。
在油井施工中，增压装置可以帮助调节井口压力来增加采油效率，尤其是针对伺服井下泵等设备进行增压，可以有效提升采油能力。
在深海油气开发中，由于井深和水压增大，增压装置的重要性更加显著。
在高压和高温环境下，传统的设备很难承受高压和高温的影响，但增压装置则可以在这样的环境下正常运转。
因此，在深海油气开发中，增压装置具有非常重要的作用，可以提高生产效率、降低生产成本。
在低渗透油田的开发中，增压装置也扮演着非常重要的角色。
由于低渗透油气藏中油气流动性非常差，需要通过一定的技术手段来改善产能。
典型的改善措施是增压注入，可以利用增压装置在井口处增加注油压力，从而提高采收率。
在低温油田的开发中，增压装置同样可以起到非常关键的作用。
低温油气藏生产的主要问题是油井凝冻，降低了采油的效率，而增压装置可以通过增加井口压力，从而加快油井的产生速度，减少油井凝冻的可能性。
总之，在复杂井射孔施工中，增压装置是一个非常关键的设备，可以帮助提高采油效率、降低生产成本、减小安全风险。
通过不断提高增压装置的技术水平，将可以更好地满足复杂油气田的开发需求，为我国油气行业的发展做出更大的贡献。
井下增压超高压射流钻井技术研究进展
Ｄ Ｉ１．９ ９ ｊｉ ｎ １０ ６ ３ ．０ ２ ０ ．０ Ｏ ：０ ３ ６ ／．ｓ ． ０ ６— ５ ５ ２ １ ． ３ ０ １ ｓ
井 下 增 压 超 高 压 射 流 钻 井 技 术 研 究 进 展
窦亮彬 ， 沈忠厚 ， 李根 生 ， 付加胜 ， 王海柱
引 言
深井 、 深井 钻井 技术 是一 个 国家钻 井技 术发 超
显 ， 没有 得 到 推广 应 用 。为 此 ， 下增 压 装 置成 但 井 为 国 内外 各 大石油公 司 、 科研 院校 及科研 机构 主要
研究方向， 在借鉴双管系统 的基础上 ， 设计开发 了
多种 井下增 压 装 置 。通 过 利 用钻 井 液 的 自身能 量 或其 他能 量 ， 钻井 液进 行加 压达 到超 高压 喷射钻 将 井 目的。井下 增压 超 高 压 射 流钻 井 技 术 具 有下 列
（ 油气资 源与探测 国家重点实验室 中国石油大学 （ 北京） 北京 ， １２４ ） ０ ２ ９
摘 要 ： 着浅 层 油 气 资 源勘 探 开发 程 度越 来 越 高 ， 随 深层 油 气 资 源 成 为 中 国油 气 资 源 战 略 接 替 的 重要 领 域 。 而 深 井 、 深 井钻 井勘 探 过 程 面 临 钻 速 慢 ， 本 高 等 亟待 解 决 的 问题 。 应 用 超 高 压 超 成
２
特 种 油 气 藏
第１ ９卷
验表 明 ， 械钻 速 比邻井 提高 ２～３ 。 机 倍
有效 的方 法 ¨ 。
了深井 、 超深 井高压 水 射流钻 井 的可行 性研究 与试
验 ］ 。５口深 井现 场试 验结 果 表 明 ， 用地 面 增 压 利
井下增压技术的新进展及发展方向
实践表明，影响破岩效率的主要因素是破岩工具和方法，超高压射流辅助破岩可显著提高机械钻速。
提高钻井液压力是增压钻井技术的关键，增压工艺设计思路有三种：一是全井增压，二是双管增压，三是井下增压。
全井增压需要改变现有的工艺和设备，从地面增加钻井液的压力输送给井底的钻头喷嘴，在现有经济、技术条件下难以实现；双管增压在地面将部分钻井液增压，通过双管钻柱分别传输高压及正常压力的钻井液至钻头，其系统稳定性差，高压管线密封困难，因此也没能得到推广。
井下增压是经济、技术上可行的增压钻井方式。
通过调研，将井下增压器分为柱塞式和离心式两类，并分别介绍了各自典型的工具系统及其现场应用情况。
调研结果为新设备和工艺的开发提供了依据。
一、柱塞式井下增压器早在上世纪九十年代中期，美国S.D.Veenhuizen等人研制的井下超高压泵就进行了现场试验，实现井下增压100MPa以上，提高钻速2倍左右，但因寿命问题，包括后来改进型井下增压泵也未得到推广。
在借鉴国外经验的基础上，国内石油大学等单位的有关专家也曾提出并设计了利用大活塞带动小活塞的柱塞往复式井下增压器，但未能见到推广应用报道。
前期井下增压泵未能得到工业普及应用的技术原因可概括为：钻井液固相导致高压密封元件和运动部件过早失效。
尽管如此，前期试验却说明了高压射流可以提高钻速。
近年来，随着滑动密封技术和材料耐磨加工处理技术的发展进步，井下柱塞式增压器重新显现出工业应用的前景。
1.射流式井下增压器自2005年以来，石油大学汪志明等人先后设计了2代射流式井下增压器。
第一代射流式井下增压器主体结构主要包括：换向机构、增压组件、阀组等附件。
增压器需具备附壁稳定性和切换的灵敏性才能正常工作。
工作频率取决于输入排量和活塞的运动行程，同时，在射流的输出频率一定时，可通过改变活塞直径调整射流增压比。
由于增压缸没有完全并联，增压冲程射流元件节流压降作用不到下级活塞缸，复位冲程中流量全走节流阀，致使节流阀憋压，从而导致工具压降过大，现场试验发现泵压为14.0MPa，输出压力为60MPa时，工具压降达到10.9MPa。
增压装置在复杂井射孔施工中的应用
增压装置在复杂井射孔施工中的应用复杂井射孔施工是指由于地质条件、井身状态和井壁完整性等因素的影响，使得射孔难度较大的井口，它的施工难度在于射孔位置的选择和定位、射孔角度的控制、对井筒结构和井壁的保护等方面存在较高的要求。
传统施工方法往往难以胜任这一任务。
而增压装置就是一种可以有效应对复杂井射孔的设备，其在本文中的应用将得到探讨。
增压装置是一种将压缩空气等流体介质进行储存、输送和增压的装置。
在复杂井射孔施工中，增压装置主要用于保障井筒结构和井壁的完整性，以及控制射孔的角度和深度等方面。
下面就来具体说明它在复杂井射孔施工中的应用：1. 保障井筒完整性复杂井射孔施工中，由于井口尺寸的限制、井壁的不均匀、地质构造的复杂性等因素的影响，容易出现井筒结构和井壁破裂的情况，进而影响到井下的生产和开采。
而增压装置在射孔前会先进行高压气泡静力测试，通过定量检测井筒结构和井壁对高压气泡的承载能力，进而判断井壁的稳定性，并采取一系列的保障措施，保证井筒完整、稳定。
2. 控制射孔深度获得合适的射孔深度是射孔施工的重要一步。
对于井口较小或深度要求较高的复杂井，传统方法靠人力进行控制显然不太容易。
增压装置就可以通过调节压缩空气等介质的压力来控制射孔的深度，保证射孔深度准确且稳定，在进行深井射孔施工时效果尤为显著。
射孔角度的控制是复杂井射孔施工中最具挑战性的任务之一，因为角度不准确或产生误差可能会导致射孔质量下降，从而影响到开采效果。
而增压装置内置的高精度测距仪和测角仪，可以通过数据分析和调整，精准地控制射孔角度，实现良好的射孔效果。
在射孔过程中，操作的时间、压力和流量的控制十分关键，增压装置具有很好的压力和流量调节效果，能有效地控制射孔时间的长短，保证射孔速度、质量以及井筒安全。
总之，射孔施工中的任何一个环节出了一点差错，将直接影响到井下的生产力和采矿效益。
而增压装置的应用，不仅可以让井口射孔变得精准、快速、安全而且可以使整个施工流程更加高效、平稳。
水力喷射技术在潜山水平井的应用
水力喷射技术在潜山水平井的应用摘要：兴古潜山水平井储层存在岩性特殊，裂缝发育，高温、高压，井况复杂，压裂起裂点选择受限等问题，对压裂工具、压裂液、支撑剂、压裂工艺等都提出了较高的要求。
通过在深层巨厚潜山大井段水平井试验水力喷射压裂技术，实现了一次管柱可进行多段压裂，施工周期短，不需要机械封隔，能够自动隔离，用于裸眼、套管完井，可进行定点喷射压裂，准确造缝。
目前已实施3口井，取得较好的增产效果，为潜山深层水平井改造提供了经验和技术支持。
关键词：兴古潜山压裂水平井水力喷射分段一、油藏概况兴古潜山构造上位于辽河坳陷西部凹陷中南部兴隆台～马圈子潜山构造带上。
该区储层构造复杂，岩性多样。
兴古潜山太古界为具有统一压力和温度系统块状裂缝性油藏，油藏顶部埋深-2355米，目前认识含油底界-4680米，含油幅度2300多米；如何高效动用巨厚储层，是开发部署上的一道难题。
兴古潜山储层具有双重介质特征，储集空间分为孔隙型和裂隙型两大类。
基质孔隙度有效储层平均 4.8%。
宏观裂缝多为中、高角度缝，裂缝平均孔隙度0.52%。
裂缝平均渗透率161mD。
基质平均渗透率0.82mD。
兴古潜山原油性质好，属稀油。
地层原油密度为0.6442g/cm3，粘度0.384mPa.s。
天然气相对密度0.6755，甲烷含量平均83.6%，属溶解气。
二、油层改造难点由于兴古潜山油藏的特殊性，油层改造存在以下技术难点：1.井口施工泵压高井底破裂压力高。
井底破裂压力主要受地应力及岩性的控制。
绝大多数井底破裂压力随地层深度的加深而增加。
压裂管路沿程摩阻高。
对于选定的压裂液及配方系列和管柱结构, 压裂管路沿程摩阻与井段的深度成正比增加。
超深井压裂施工的管路摩阻同样是普通井的2~3倍。
2.施工参数受限由于压裂液在泵注过程中沿程摩阻受施工排量的影响极大, 提高施工排量, 沿程摩阻就会成倍增加, 所以施工排量很难提高。
施工排量提不高, 必然导致水力压裂裂缝高度受到影响, 所以在低排量压裂的条件下很难压开宽裂缝。
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井底增压喷射钻井系统研制与应用
摘要:利用专门设计的井底增压器以及双流道PDC钻头,以实现井底增压喷射钻井的目的。
试验表明:研制的井底增压器结构简单、原理可行、工作可靠,输出压力可达60 MPa以上,且其性能参数可调;机械钻速提高124％,为进一步优化与完善井底增压器与双流道PDC 钻头取得了宝贵的第一手资料。
关键词:井底增压器双流道PDC钻头喷射钻井试验
井底增压器是实现井底增压喷射钻井的关键设备之一,连接在钻铤和双流道PDC钻头之间,其作用就是利用钻井液的压力使部分钻井液的压力升高达60 MPa。
1 结构及工作原理
井底增压器的结构如图1所示。
外部由上接头、外缸、下接头3部分组成;内部出换向元件、上活塞缸、二位三通阀、下活塞缸、增压缸、节流器、输出接头7部分组成。
来自钻井泵的钻井液经钻具进入增压工具,若大活塞处于上位,此时二位三通阀也处于上位,活塞腔下腔与节流器下部低压腔相通,上腔与射流元件进口相连。
在节流压降静压差的作用下,钻井液推动大活塞向下运动,推动增压小活塞向前运动增压,增压后的高压液体经单流阀、高压管路输出至钻头超高压喷嘴[1～3]。
大活塞运动至下死点,推动二位三通阀换向,此时大活塞下腔与节流器低压端关闭,打开与射流元件下腔通道,利用射流附壁切换功能,在射流动压差作用下将两级大活塞及增压小活塞推至上死点。
此时增压小活塞通过单流阀进液,完成1个增压过程。
如此循环,实现相对稳定的射流输出。
2 样机的作性能试验
在试验井上先后对井底增压器样机进行了5次工作性能测试。
在方钻杆下连接好井底增压器,然后将工具下放至钻台与地面之间,连接好各测试管件、喷嘴、压力表、压力传感器等。
开启泥浆泵,观察井底增压器工作状况,记录试验数据,通过分析与评价判断井底增压器工作性能。
测试工作图如图2所示。
除第1次因为换向元件的性能问题造成增压器不工作以外,在其他4次试验中都观察到超高压引出管输出的是非常明显的脉动射流,且有明显的雾化现象。
记录数据显示超高压出口压力高于方管压力(如表1),表明增压器实现了增压要求。
3 双流道PDC钻头的研制
在不改变普通PDC钻头基本设计原理和方法的基础上,双流道PDC钻头内部结构设计主要是在钢体PDC钻头的内部设置超高压管,上部连接井底增压器出口,下部通过钻头内加工的2个流道与超高压射流喷嘴相连,超高压喷嘴安装在钢体PDC钻头的2个刀冀上。
其结
构如图2所示。
4 现场试验
井底增压喷射钻井系统样机研制成功后进行了现场试验。
试验井段为2041～2115 m;钻具组合为:215.9 mm(81/2英寸)双流道PDC钻头十180 mm井底增压器十159 mmDC×9十127 mmDP;钻压20～40 kN;转速的65 r/min;排量28 L/s;泵压16 MPa;钻井液密度1.08～1.11 g/cm3,含砂量0.3％。
本次试验井底增压喷射钻井系统样机入井时间共12 h,其中钻井液循环时间为3.8 h,纯钻进时间为6.2 h,总进尺74 m。
试验中,钻进2041～2109 m井段时钻速较快;当钻进至2110 m时,钻时大幅增加,随后又出现泵压下降,于是起钻。
起钻后发现:双流通PDC钻头掉了1个刀冀;增压器解体后发现射流元件及二位三通阀冲蚀严重,动密封失效。
通过分析,考虑到本次试验2041～2115 m井段钻头已经损坏,只将2041～2109 m井段试验倩情况与邻井同井段平均机械钻速进行对比(如表2),机械钻速提高了124％。
5 结论
(1)井底增压喷射钻井系统设计原则可行,满足现场使用要求。
(2)采用井底增压喷射钻井系统能够大幅提高机械钻速,应用前景
广阔。
(3)如何提高井底增压器的工作寿命,是目前制约这项技术发展的主要因素,也是今后研究的重点。
参考文献
[1]张玉英,赵健,巴鲁军,等.井下螺杆增压提速装置关键部件设计[J].石油矿场机械,2012,41(3):31-35.
[2]张玉英,刘永旺,巴鲁军,等.新型井下增压装置研制及现场试验研究[J].石油矿场机械,2012,41(3):58-62.
[3]赵军友,徐依吉,孙培先,等.双螺旋槽螺杆马达井下增压器设计[J].石油矿场机械,2010,39(12):34-37.。