水力喷射压裂工艺技术介绍
水力喷射压裂技术
2. 油管内泵入射孔工作液， 水力射孔
3. 油管内泵入压裂工作液维 持喷嘴压降、环空加压， 诱导孔内起裂、裂缝延伸
4. 回拉工具定位，第二段裂 缝射孔、压裂
5. 重复4，完成多段压裂
4、5
二、技术简介
2.3 工作机理
2.3.1 诱导压裂机理 射流动压转化原理 V2/2+P/ρ=C 射孔过程：Pv+Ph<FIP，不压裂（孔内双向流 动：射流入孔，反溅返流） 环空加压后，Pv+Ph+Pa>FEP，射流诱导起裂 （调整环空压力，可适应不同地层的压裂）
4. 每段分别作业，作业规模缩小、周期短、成本低。 5. 及时反洗、返排；实时微型压裂测试与监测，控制有效性高 6. 井底破裂压力低，无效裂缝少，可采用高砂比 7. 适应性广。可适应裸眼水平井等多种井况，可用于多种压裂方式
施工用喷射工具串
F138-p150
1704-1704.5m,总烃值1.3-1.6%,含 油砂岩占岩屑含量20%
6
2.1 1.0-2.1 40.5 20 2.1 1.0-2.1 38 18
2 24 110.9 41.54 26.7-40.5 4.28 0.7 42.7 12.7-9 4.3 2 27 94.1 38.31 34.2-37.3 4.2 0.9 46.8 11-10 3.2
四、国内外技术应用情况
1877-1877.5m,总烃值1.2-1.5%,含油砂岩 占岩屑含量20%
1950-1950.5m,总烃值2-2.5%, 含油砂岩占岩屑含量30%
2194-2194.5m,总烃值1.2-1.4%,含油砂岩占岩屑 含量5%
1607-1607.5m,总烃值1.2-1.4%,含油砂岩占岩屑含量 5%
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。
水力喷射压裂技术
力喷射分段改造技术是90年代末发展起来的目前国外应用比较广泛的技术,其技术原理是根据伯努利方程,将压力能转换为速度,油管流体加压后经喷嘴喷射而出的高速射流(喷嘴喷射速度大于126 m/s)在地层中射流成缝,通过环空注入液体使井底压力刚好控制在裂缝延伸压力以下,射流出口周围流体速度最高,其压力最低,环空泵注的液体在压差作用下进入射流区,与喷嘴喷射出的液体一起被吸入地层,驱使裂缝向前延伸,因井底压力刚好控制在裂缝延伸压力以下,压裂下一层段时,已压开层段不再延伸,因此,不用封隔器与桥塞等隔离工具,实现自动封隔。
通过拖动管柱,将喷嘴放到下一个需要改造的层段,可依次压开所需改造井段。
水力喷射压裂技术可以在裸眼、筛管完井的水平井中进行加砂压裂,也可以在套管井上进行,施工安全性高,可以用一趟管柱在水平井中快速、准确地压开多条裂缝,水力喷射工具可以与常规油管相连接入井, 也可以与大直径连续油管( 60.3 mm)相结合,使施工更快捷,国内外已有数百口井用此技术进行过酸压或加砂压裂处理。
水平井压裂主要分为笼统压裂和分段压裂，笼统压裂产生纵向缝，全井段改造，解除深度井筒伤害；分层压裂产生横切缝，主要用来强化处理低渗油气层，而分层的方法有很多种，水力喷射压裂是其中一种。
水力喷射压裂技术（HJF），是集水力射孔、压裂、隔离一体化的新型增产改造技术，它是借助一种特殊的喷射/压裂工具、利用水动力学原理在直井中分层或在水平井段分段压裂而不需其他机械封隔的方法：通过油管把水力喷射井下装置下到指定层位，地面流体加压，通过井下装置喷嘴形成高压高速射流，在地层中形成一定直径和深度的孔眼；关闭油套环空，保持环空压力略低于地层破裂压力，继续喷射，根据伯努利方程，在孔眼顶部的驻点压力将高于地层破裂压力，此时地层中的裂缝将仅在水力喷射形成的孔眼里破裂、扩展，但水平段端部由于环空压裂液压力低于地层起裂压力而不再开裂所以水力喷射射孔压裂是基于伯努利（Bernoulli）方程式，维持低的井底压力并且进行有效的压裂。
水力喷射压裂技术
二、水力喷射压裂技术
3、含砂浓度、砂粒度： 含砂量与切割效能有密切关系。增加含砂量就增加单位时间 内切割目的物的砂粒数。含砂量越高，切割效能越好。但是，含 砂量过高容易引起砂堵影响喷射效果。最优浓度范围为6%～8%。 砂子的直径对射孔直径有直接影响。砂粒直径越大，质量就 越大，因而冲击力越大。但砂粒直径的增加受喷嘴直径的限制。 一般讲，砂粒直径取喷嘴直径的1/6到1/3为最佳。
吐哈油田井下技术作业公司
二、水力喷射压裂技术
4、最优喷射时间： 最优喷射时间，是指在一定的工作压力下，喷射 获得最大深度所需要的时间。当射流达到一定深度后， 继续延长喷射时间既无意义，也不经济。我们认为， 对套管和其他钢材，喷射时间一般在20分钟之内，即 可达到满意的效果，而对其它材料，喷射15-20分钟 即可。
水力喷射压裂技术
井下技术作业公司 2008年12月1日
吐哈油田井下技术作业公司
主要内容
一、国内外水力喷射压裂技术应用 二、水力喷射压裂技术简介 三、水力喷射压裂项目进展状况 四、下步工作安排
吐哈油田井下技术作业公司
一、国内外水力喷射、国内外水力喷射压裂技术应用
吐哈油田井下技术作业公司
二、水力喷射压裂技术简介
(三)水力喷射压裂技术原理
水力喷射压裂是集水力喷砂射孔、压裂、隔离一体化的新型增产改 造技术。流体通过喷射工具，将高压能量转换成动能，产生高速流体冲 击（或切割）套管或岩石形成射孔通道。水力射孔易准确定位，在地层 内形成定向孔，且穿透深，孔径大，在地层中产生导引孔缝来辅助定向 水力压裂，可以降低起裂压力更利于裂缝起裂。
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二、水力喷射压裂技术
5、围压： 围压对射流的影响很大，在其他的条件完全相同时，
水力喷射压裂技术研究与应用
水力喷射压裂技术研究与应用1. 引言1.1 研究背景水力喷射压裂技术是一种在油田开发中广泛应用的新型技术，它通过高压液体射流作用于裂隙岩石，从而使岩石发生裂缝并增加渗透性，有利于油气的产出。
随着油气资源开采难度的增加，传统的压裂技术已经不能满足对高效、高产的需求，水力喷射压裂技术应运而生。
研究背景是水力喷射压裂技术在油田开发中的应用历史较短，相关研究相对较少，而且存在一些问题和挑战。
目前对水力喷射压裂技术的理论研究还不够深入，工程实践中存在一定的技术难点，如流体动力学特性、裂缝扩展规律等方面的研究仍需加强。
由于水力喷射压裂技术在油田开发中具有重要的应用价值，因此对其进行深入研究具有积极意义。
本文将对水力喷射压裂技术的原理、工艺流程、应用案例以及未来发展趋势进行探讨，旨在为该技术的进一步应用提供理论参考和实践指导。
1.2 研究意义研究水力喷射压裂技术的意义在于解决油气田开采中存在的一系列挑战和问题。
水力喷射压裂技术可以提高油气井的产能和采收率，加快油气的开采速度，从而提高油气田的经济效益。
水力喷射压裂技术还可以降低油井的产能下降速度，延长油气田的产出周期，延长油井的寿命。
水力喷射压裂技术的研究和应用不仅可以提高单井生产能力，还可以改善整个油气田的开发效果，为油气资源的高效开发和利用提供技术支持和保障。
深入研究水力喷射压裂技术的原理和工艺，探索其在油气田开采中的应用范围和效果，具有重要的实际意义和推广价值。
1.3 研究目的研究目的是为了深入了解水力喷射压裂技术在地下岩石中的应用及效果，为油气田的开发提供技术支持和指导。
通过研究水力喷射压裂技术的原理和工艺流程，探讨其在不同地质条件下的适用性和优势，为进一步优化和完善该技术提供参考。
通过分析水力喷射压裂技术的应用案例和发展趋势，可以为相关领域的研究人员和工程师提供实际操作的指导和经验分享，推动水力喷射压裂技术的进一步应用和推广。
最终目的是为了推动油气勘探开发领域的技术创新和发展，提高油气勘探开发效率和产量，促进能源行业的持续发展和进步。
水力压裂工艺技术
水力压裂工艺技术汇报人：目录•水力压裂工艺技术概述•水力压裂工艺技术流程•水力压裂工艺技术要点与注意事项•水力压裂工艺技术案例与实践•水力压裂工艺技术前景与展望01水力压裂工艺技术概述定义及工作原理水力压裂工艺技术是一种利用高压水流将岩石层压裂，以释放天然气或石油等资源的开采技术。
工作原理通过在地表钻井，将高压水流注入地下岩层，使岩层产生裂缝。
随后，将砂子或其他支撑剂注入裂缝，防止裂缝闭合，从而提高岩层渗透性，便于油气资源流向井口，实现开采。
技术革新随着技术的不断发展，20世纪中后期，水力压裂工艺技术逐渐成熟，并引入了水平钻井技术，提高了开采效率。
初始阶段水力压裂工艺技术在20世纪初开始应用于石油工业，当时技术尚未成熟，应用范围有限。
现代化阶段进入21世纪，水力压裂工艺技术进一步完善，开始采用更精确的定向钻井技术和高性能支撑剂，降低了环境污染，并提高了资源开采率。
技术发展历程水力压裂工艺技术是石油工业中最重要的开采技术之一，尤其适用于低渗透油藏的开采。
石油工业水力压裂工艺技术也广泛应用于天然气领域，通过压裂岩层提高天然气产能。
天然气工业随着非常规油气资源（如页岩气、致密油等）的开采价值日益凸显，水力压裂工艺技术成为实现这些资源商业化开采的关键技术。
非常规资源开采技术应用领域02水力压裂工艺技术流程在施工前，需要对目标地层进行详细的地质评估，包括地层厚度、岩性、孔隙度、渗透率等参数，以确定最佳的水力压裂方案。
地质评估准备水力压裂所需的设备，包括压裂泵、高压管线、喷嘴、砂子输送系统等，确保设备完好、可靠。
设备准备对井口进行清理，确保井口无杂物、无阻碍，为水力压裂施工提供安全的作业环境。
井口准备施工前准备通过压裂泵将大量清水注入地层，使地层压力升高，为后续的压裂创造条件。
注水当地层压力达到一定程度时，通过喷嘴将携带有砂子的高压水射入地层，使地层产生裂缝。
压裂随着高压水的不断注入，砂子被携带进入裂缝，支撑裂缝保持开启状态，提高地层的渗透性。
水力喷射分段压裂技术
04
技术实施步骤与注意事 项
现场勘察与准备
1 2
现场地质勘察
了解地层构造、岩性、储层物性等情况，为后续 压裂方案制定提供依据。
设备与材料准备
根据勘察结果，准备相应的压裂设备、材料，确 保满足施工需求。
3
施工场地布置
合理规划施工场地，确保作业安全、高效进行。
设备安装与调试
设备检查
对所有设备进行全面检查，确保设备性能良好、无故障。
应用案例二：天然气开采
总结词
水力喷射分段压裂技术在天然气开采中表现出良好的增产效果，尤其在低渗透气藏中具有显著优势。
详细描述
水力喷射分段压裂技术适用于天然气的开采，尤其在低渗透气藏中表现出良好的增产效果。通过高压 水射流对气藏进行分段压裂，可以增加气藏的渗透性和连通性，从而提高天然气的采收率和产量。此 外，该技术还可降低天然气的开采成本，提高经济效益。
的大规模开发提供有力支持。
应用效果对比分析
总结词
水力喷射分段压裂技术在不同领域的应用效果各异， 但均表现出良好的增产和经济效益。
详细描述
水力喷射分段压裂技术在石油、天然气和地热能开发等 领域均表现出良好的应用效果。在石油开采中，该技术 提高了采收率、降低了成本并减少环境污染；在天然气 开采中，它提高了产量和经济效益；在地热能开发中， 该技术则提高了地热资源的利用率和经济效益。总体而 言，水力喷射分段压裂技术在不同领域的应用效果均显 示出其独特的优势和潜力。
原理
利用水力喷射工具产生高速射流，在 井筒内形成高压，使地层产生裂缝， 然后通过砂浆等支撑剂的填充，保持 裂缝开启，提高油气的渗透性。
技术发展历程
起源
当前状况
水力喷射分段压裂技术起源于20世纪 90年代，最初用于水平井的压裂。
水力喷射压裂工艺技术介绍
技术简介
技术缺点
（1）施工完一段后，需上提施工管柱到第二层位置处。对于高压气井 需在井口安装防喷器；→→这一点国内已通过打滑套方式逐层压裂解 决，而国外仍然需上提管柱。 （2）环空需要泵注液体； （3）由于喷嘴节流作用，施工压力比同等条件下加砂压裂泵注压力高 20-25MPa左右，深井应用可能受限。
同理，压裂第二层 利用原管柱排液生产
汇报提纲
技术背景
技术简介
典型井实例
典型井实例
国外应用概况
2002年7月62口井统计，裸眼水平井应用多，成功率较高。 平均增产30～60%，成本与单级压裂相当或稍高。
套管 井 衬管 井 17 6 垂直井 水平井 11 49 压裂 挤酸 52 10 酸 支撑砂 31 30 经济成 功 技术成 功 34 21
压裂完成后的工具
典型井实例 国内应用概况
（3）四川某气田水平井，油管拖动压裂 水平井：GA002-H9 垂深1700m，水平段500m； 用2 7/8”油管拖动喷射压裂2段，加砂50 m3
日产气由8,000m3/d增加至70,000m3/d。
典型井实例 国内应用概况
（4）四川某气田水平井，不动管柱（滑套实现选层）
技术简介
技术关键
关键是喷嘴选择，在高压下需耐大量陶粒的冲刷。要求喷嘴材料必
须具有高硬度、高耐磨性，二者缺一不可。
喷枪全貌（入井前）
技术简介
适用范围
（1）对完井方式没有特别要求，裸眼井、衬管完井、套管完井 均较适合； （2）对井型没有特别要求，水平井、直井均适合，直井多层分 压也可进行。 （3）井身条件差，封隔器无法有效密封的井； （4）喷嘴节流作用明显，不适用于高压井压裂
115.0
188.0
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典型井实例 国内应用概况
（2）四川某气田水平井，国内自己做，连续油管拖动压裂
典型井实例 国内应用概况
（2）四川某气田水平井，国内自己做，连续油管拖动压裂
改造效果不佳。开采时间长、 地层能量亏空、漏失严重。
平均日产纯油39m3，取得了 良好的改造效果。
典型井实例 国内应用概况
（2）四川某气田水平井，国内自己做，连续油管拖动压裂
BQ110井深2250m，因产量低关井停产。 2007年7月27日首次应用2”连续管拖动水力喷砂逐层压裂、一天成
功连续压裂3层。
到2005年中，应用超过130多口井。其中水力喷射环空压裂 18 分支水平井 4 CT作业 HJP-AF超过45口，平均增产40～60%。使用1.75CT参数：
井深 m BHA外径 mm 用砂量 Kg/缝 最大砂浓 度
3
裸眼 井
40
大斜度井
2
油管作 业
44
其他支撑 剂
2
失败
7
最薄层段 m
排量 M/h
同理，压裂第二层 利用原管柱排液生产
汇报提纲
技术背景
技术简介
典型井实例
典型井实例
国外应用概况
2002年7月62口井统计，裸眼水平井应用多，成功率较高。 平均增产30～60%，成本与单级压裂相当或稍高。
套管 井 衬管 井 17 6 垂直井 水平井 11 49 压裂 挤酸 52 10 酸 支撑砂 31 30 经济成 功 技术成 功 34 21
6口井22层段上采用水力喷射定向射孔与压裂联作技术进行分段压裂改 造，施工取得了圆满成功； （4）2007年，中石油西南油气田公司在四川某井成功实施连续油 管水力喷砂逐层压裂工艺技术，一天时间内连续加砂压裂3层，打破了 国外公司对该项技术的垄断； （5）2008年，中石化西南油气分公司采用不动管柱水力喷射分段 压裂在水平井中应用成功，克服了国外需提管柱的严重缺陷。
汇报提纲
技术背景
技术简介
典型井实例
技术简介
技术原理
（1）根据伯努利方程，将压力能转换为动能，油管流体加压后经喷嘴喷射
而出的高速射流(喷嘴喷射速度大于190 m/ s) 在地层中射流成缝；
1 2A 2
A
=
2
1 P B 2
B
+ P
+
技术简介
技术原理
（2）射流出口周围流体速度最高，其压力最低，环空泵注液体在压差作用 下进入射流区，与喷嘴喷射出的液体一起被吸入地层，使裂缝向前延伸； （3）通过环空注入液体使井底压力刚好控制在裂缝延伸压力以下，压裂下 一层段时，已压开层段不再延伸；因此，不用封隔器与桥塞等隔离工具，实 现自动封隔； （4）通过拖动管柱或打逐层打滑套方式（类似多层压裂），可依次压开所 需改造井段。
技术简介
技术关键
关键是喷嘴选择，在高压下需耐大量陶粒的冲刷。要求喷嘴材料必
须具有高硬度、高耐磨性，二者缺一不可。
喷枪全貌（入井前）
技术简介
适用范围
（1）对完井方式没有特别要求，裸眼井、衬管完井、套管完井 均较适合； （2）对井型没有特别要求，水平井、直井均适合，直井多层分 压也可进行。 （3）井身条件差，封隔器无法有效密封的井； （4）喷嘴节流作用明显，不适用于高压井压裂
技术简介
技术缺点
（1）施工完一段后，需上提施工管柱到第二层位置处。对于高压气井 需在井口安装防喷器；→→这一点国内已通过打滑套方式逐层压裂解 决，而国外仍然需上提管柱。 （2）环空需要泵注液体； （3）由于喷嘴节流作用，施工压力比同等条件下加砂压裂泵注压力高 20-25MPa左右，深井应用可能受限。
汇报提纲技术背景来自技术简介典型井实例
技术背景
（1）1998年，Surjaatmadja提出水力喷射压裂方法；
（2）水力喷射压裂技术作为90年代末发展起来的适用于低渗地层
的一项尖端压裂技术，一直被Halliburton公司垄断，到2005年中期， 水力喷射压裂技术在国外应用超过130多口井；
（3）长庆油田公司与Halliburton公司合作，2005年至今，先后在
3
kg/m
典型井实例 国内应用概况
（1）长庆应用6口油井，与哈里伯顿合作 靖平1井
靖安油田一口水平采油井，水 平段长361.7m，套管固井完
井，井眼方向垂直于最大主应 力方向。 2005.12.9进行水力喷射压裂 分段改造首次试验，2段压裂
庄平3井
庄平3井为一口水平采油井，
位于水平注水井庄平2与庄平5 之间，井距120m，渗透率 0.1×10-3 μm2。 水力喷射压裂分段改造。共压 裂四段，分两次施工。
技术简介
技术优势
降低地层破裂压力，有助于裂缝的形成和延伸； 射孔-压裂联作,减少了射孔后重新组下油管的麻烦。
技 术 优 势
靠高压射流自封,不需对已压开的其他井段进行封堵； 可以直接对目的井段逐层进行射孔压裂； 可在需要压裂的任意井段进行施工，同时对于裂缝条 数没有限制。 与机械分层压裂相比降低了井下复杂事故的发生率。
压裂完成后的工具
典型井实例 国内应用概况
（3）四川某气田水平井，油管拖动压裂 水平井：GA002-H9 垂深1700m，水平段500m； 用2 7/8”油管拖动喷射压裂2段，加砂50 m3
日产气由8,000m3/d增加至70,000m3/d。
典型井实例 国内应用概况
（4）四川某气田水平井，不动管柱（滑套实现选层）
水平井：XS 311H，三段2873、2795、2717m，衬管完井。 不动管柱：两级滑套+一级固定喷枪 三段支撑剂（陶粒）100m3；
油管排量2.6m3/min,套管排量1.2m3/min，最高砂比：700Kg/m3
压裂后无阻流量16×104m3/d。
20.00 2000 80.00
携砂液排量 (m?min) 支撑剂浓度 (kg/m? 地面压力 [油管] (MPa)
技术简介
施工步骤
国外施工步骤
带喷嘴的油管喷砂射孔
动管柱带压装置
压裂第一层
上提管柱至第二层，喷砂射孔
同理，压裂第二层 施工完毕提管柱，下生产管柱
带压装置价格昂贵 带压装置起下管柱耗时长 高压气井井控风险大
技术简介
施工步骤
国内改进后施工步骤
带喷嘴的油管喷砂射孔
压裂第一层
投球开滑套，同时封堵下层 ，然后喷砂射孔