滑套式水力喷射分段压裂技术
水平井分段压裂技术应用论文
水平井分段压裂技术的研究与应用摘要：腰英台油田属于低渗透油田类型，直井压裂后开采有”三快三低”特征，即三快包括产量下降速度快，含水上升速度快，自然递减速度快；三低包括开采程度低，开采速度低，开采产能低。
围绕低渗透油田开发技术问题，腰英台油田试验水平井分段压裂改造低渗透储层的应用研究，其中主要包括滑套式封隔器分段压裂的应用研究，水力喷射分段压裂的应用研究，腰英台油田现场试验3口井，压裂改造后单井产量最高达到相邻直井的4.5倍，积累了大量的现场经验，为在低渗透油藏大规模应用水平井创造了条件。
关键词：低渗透油田水平井压裂改造分段压裂一、水平井分段压裂发展历程及技术现状[1]国内从1994年开展了水平井的压裂改造试验研究，国内各油田（大庆油田、胜利油田、吉林油田等）已对多口水平井进行了压裂改造的试验，制约水平井分段压裂的关键技术初步得到突破，分段压裂优化设计、分段压裂工具上基本配套完善，保证了水平井压裂技术在低渗透油气藏的应用[2]。
目前国内水平井分段压裂施工工艺有三种：水力喷射分段压裂技术、双封单卡分段压裂技术、滑套式封隔器分段压裂技术。
二、水力喷射分段压裂技术的应用1.水力喷射分段压裂机理1998年，surjaatmadja提出水力喷射压裂方法，并应用于水平井压裂。
水力喷射分段压裂（hjf）是集射孔、压裂、隔离一体化的增产措施，专用喷射工具产生高速流体穿透套管、岩石，形成孔眼，孔眼底部流体压力增高，超破裂压力起裂，造出单一裂缝（如图1）。
1—引鞋；2—多孔管；3—单流阀；4—扶正器；5—喷枪：6—安全接头；7—套管。
2.水力喷射分段压裂—yb1p1的应用2011年9月18日施工，对yb1p1井2320.8～2781.0m水平段分四段进行压裂改造，施工总时间7.97小时，累入地层液量1206.4m3，累入地层砂量111.1m3，最高砂比22.3%，平均砂比19.45%，排量2.4～2.5m3/min，破裂压力最高68.1mpa，最低21mpa，工作泵压50～66.8mpa。
水平井封隔器滑套分段压裂技术
【水平井封隔器滑套分段压裂技术】 第13页,共16页
【水平井封隔器滑套分段压裂技术】 第14页,共16页
【水平井封隔器滑套分段压裂技术】 第15页,共16页
【水平井封隔器滑套分段压术】 第7页,共16页
【水平井封隔器滑套分段压裂技术】 第8页,共16页
【水平井封隔器滑套分段压裂技术】 第9页,共16页
【水平井封隔器滑套分段压裂技术】 第10页,共16页
【水平井封隔器滑套分段压裂技术】 第11页,共16页
【水平井封隔器滑套分段压裂技术】 第12页,共16页
【水平井封隔器滑套分段压裂技术】
水平井封隔器滑套分段压裂技术
第1页,共16页
【水平井封隔器滑套分段压裂技术】 第2页,共16页
【水平井封隔器滑套分段压裂技术】 第3页,共16页
【水平井封隔器滑套分段压裂技术】 第4页,共16页
【水平井封隔器滑套分段压裂技术】 第5页,共16页
【水平井封隔器滑套分段压裂技术】 第6页,共16页
水平井水力喷砂分段压裂技术
水平井水力喷砂分段压裂技术作者：刘爱民来源：《中国科技博览》2013年第33期[摘要] 水力喷砂射孔分段压裂技术是将射孔、分层压裂融为一体的新型增产措施，无需下封隔器，一趟管柱即可完成多层段射孔压裂，提高了措施的有效性和安全性。
[关键词]水力喷砂分段压裂油田工艺设计中图分类号：TK7一、水平井水力喷砂分段压裂工艺的内涵1、水平井分段压裂技术主要包括水力喷砂分段压裂、滑套封隔器分段压裂和双封单卡机械分段压裂。
其中水力喷砂分段压裂技术是一项以水力喷砂射孔与加砂压裂联作的储层改造技术。
2、水平井水力喷砂分段压裂技术功能主要有一下几点：（1）水力喷砂分段压裂通过采用喷砂射孔和加砂压裂联作，不需要使用封隔器与桥塞等隔离工具。
（2）采用负压封隔，具有井下工具作业简单、外径小，砂卡几率低，施工安全性高，受完井方式的限制小等优点。
（3）水平井水力喷砂分段压裂应用范围广，水力喷砂分段压裂适应于套管、裸眼和筛管等不同完井方式的中深水平井。
二、水平井水力喷砂分段压裂发展1、水平井水力喷砂分段压裂工艺现状水平井水力喷射分段压裂改造技术是90年代末发展起来国外应用比较广泛的技术，此项技术可以在裸眼、筛管、甚至套管完井的水平井以及灰岩、砂岩等不同岩性储层上进行分段压裂，而且施工安全快捷，对地层伤害小，是一种比较理想的水平井分段压裂改造技术。
本技术的关键在于喷砂工具的结构、喷嘴的尺寸、材质及使用，它们直接影响能否在地层中射流成缝以及加砂，可以满足水平井分段压裂改造技术的要求。
20世纪80年代，国内外开始致力于水平井压裂增产改造技术的研究，目前水力喷射分段改造技术是国外应用比较广泛的技术，这项技术是90年代末发展起来的，经过二十年的发展，分段压裂技术取得了很大的进展，目前国内针对低孔低渗，自然产能低、平面储层的变化非常大，非均质性强的水平井采用多段压裂完井工艺技术，油气井增产效益取得了最大化进展。
由于研究起步较晚，总体上来说，目前，水平井分段压裂改造工艺技术还不能满足实际上的生产需。
水平井的水力喷射压裂技术的研究
水平井的水力喷射压裂技术的研究发布时间：2021-09-22T02:45:18.587Z 来源：《工程管理前沿》2021年5月14期作者：靳玉强[导读] 水力喷射压裂工艺作为一类集射孔、压裂等一体化技术靳玉强中国石油天然气股份有限公司玉门油田分公司油田作业公司甘肃省酒泉市 735000摘要：水力喷射压裂工艺作为一类集射孔、压裂等一体化技术，主要适用于低渗透油藏直井、水平井的增产改造，具有良好的应用成效。
本文主要分析水平井水力喷射分段压裂基本原理、特征，明晰影响压裂实际工艺参数，介绍三种不同的管柱压裂工艺。
关键词：水平井；水力喷射压裂；技术要点水力压裂历经半个世纪发展，尤其自80年代末以来，处于压裂设计、添加剂、压裂设备等均获取大幅度提升，促使水力压裂技术在多领域获取新的突破。
现下水力压裂作为一项新工艺技术，其进一步改变流动方式，从本质层面降低实际渗流阻力，可实现增产增注的目标。
一、水力喷射压裂基本原理及特征1、水力喷射压裂的基本原理水力喷射压裂技术基本原理为，充分借助水力喷射压裂工具，通过两个环节完成地层裂缝开启，首先需将喷射分段压裂管放置于初期设定部位，实现水力喷射，利用高压射流处于地层内形成喷射孔道，其次待孔道形成后，压裂液通过油管内由喷嘴射入孔道内，同时环空注入基液补偿地层其他缺失的部位，以此保证环空自身压力，将孔道内压力提升至一定程度，保证孔内压力吻合压开地层实际水平，以免进入孔内压裂液从孔口返出环空，促使地层产生裂缝并逐步向更深层次延伸，从而实现对油气井改造增产目标。
射流射入孔道内实现增压过程中，压裂液定点注入仅产生局部增压，不会处于井筒内部其他部位产生高压，促使形成新的裂缝，亦或发现有裂缝再次张开。
水力喷射压裂工艺本质在于借力高速射流，可处于井下产生一个低压区域，保证环孔流体进入施工层段，无需选用机械进行密封。
2、水力喷射压裂射流密封计算模型结合实践数据系统性分析，射流密封压力与多个因素相关，其与喷嘴流量系数、试验回归系数、喷嘴直径均呈正相关，与套管控孔眼实际直径成反比，通过对试验数据进行回归性分析，最终获取计算模型公式如下：式中：K为试验数据回归系数；C为喷嘴流量系数，无量纲；p为射流密封压力，MPa，Pd为射流压力，MPa，D为套管孔眼直径mm，d 为喷嘴直径mm。
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
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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，
浅析水平井分段压裂工艺技术及展望
浅析水平井分段压裂工艺技术及展望摘要：随着油田开发进入后期，产油量下降，含水量大幅上升，开采难度增大。
大力开采低渗透油气藏成为增加产量的主要手段。
而水平井分段压裂增产措施是开采低渗透油气藏的最佳方法。
水平井分段压裂技术的应用可以大幅提高油田产量，增加经济效益，实现油气的高效低成本开发。
本文介绍国内水平井分段压裂技术，并对水平井分段压裂技术进行展望。
关键词：水平井；分段压裂；工艺技术1水平井技术优势目前水平井已成为一种集成化定向钻井技术，在油田开发方面发挥着重要作用。
通过对现有文献进行调研,发现水平井存在以下技术优势：水平井井眼穿过储层的长度长，极大地增加了井筒与储层接触面积,提高了储层采收率;仅需要少数的井不但可以实现最佳采收率，而且在节约施工场地面积的同时降低生产成本，以此提高油田开发效果；水平井压力特征与直井相比，压力降低速度慢,井底流压更高，当压差相同时，水平井的采出量是直井采出量的4~7倍;当开发边底水油气藏时，若采用直井直接进行开采虽然初期产量高但后期含水上升快，而水平井泄油面积大，加上生产压差小,能够很好的控制含水上升速度,有效抑制此类油藏发生水锥或气锥;能够使多个薄层同时进行开采,提高储层的采出程度。
2水平井压裂增产原理水平井压裂增产的过程:利用高压泵组将高黏液体以大大超过地层吸液能力的排量由井筒泵送至储层，当达到地层的抗张强度时，地层起裂并形成裂缝,随着流体的不断注入，裂缝不断扩展并延伸,使得储层中裂隙结构处于沟通状态,从而提高储层的渗流能力，达到增产的目的。
水平井压裂增产原理主要包括以下四方面:增加了井筒与储层的接触面积，提高了原油采收率;改变了井底附近渗流模式，将压裂前的径向流改变为压裂后的双线性流，使得流体更容易流人井筒，降低了渗流阻力;沟通了储层中的人造裂缝和天然裂缝，扩大了储层供油区域，提高了储层渗流能力。
降低了井底附近地层污染，提高了单井产量。
3国内水平井分段压裂技术3.1水平井套管限流压裂对于未射孔的新井，应采用限流法分段压裂技术。
水平井套内不动管柱滑套多段压裂工艺技术
动管柱等条件，使其应用或多或少受到限制。
提出了水平井滑套分段压裂工艺
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交 流 提 纲
一、技术提出背景
二、水平井滑套分压工艺原理
三、主要配套工具及工作原理
四、工艺设计原则
五、施工工序及应急处理
六、现场应用及效果
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二、水平井滑套分压工艺原理
水平井封隔器滑套分段压裂是一种适合低渗透油田油井开发，在套
反洗井后起出压裂管柱；起管柱遇卡丢开下封，下入打捞工具捞出
下封隔器。
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二、水平井滑套分压工艺原理
2、滑套分压工艺管柱组成（三段分压）
管柱形式：油管—隔器
井口投塞器
油管 保护封隔器 安全接头
分层压裂上工具
分层压裂下工具 待压层段
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交 流 提 纲
一、技术提出背景
二、水平井滑套分压工艺原理
三、主要配套工具及工作原理
四、工艺设计原则
五、施工工序及应急处理
六、现场应用及效果
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三、主要配套工具及工作原理
1、分层压裂封隔器
（1）三段压裂上封隔器——Y444-114(148)
三段压裂上封隔器技术指标 （1）型 号：Y444-114 （2）耐压差：70MPa （3）耐 温：120℃ （4）内通径：48mm（最小） 特点 （1）液压坐封、液压解封，动作可靠； （2）卡瓦坐封定位后胶筒坐封，卡封准确； （3）自带上喷砂滑套； （4）自带安全接头，缩短鱼顶长度； （5）坐封解封步进锁定设计，避免二次动作。
管内不动管柱一次性完成5段以内的机械分段压裂工艺技术。该工艺由滑
水力喷射压裂技术
产 气 ｏｍ。
１ ． ０１ ２ ８ ．３ ｏ
产 气 ０ ３ × １ ｍ３ ．４ ０
３ ３ ８ ７ ． ５７
３ ２ 建 议 ．
从水 力 喷射应 用情 况分 析 可知 ，喷射 工 艺 中的 关 键设 备 是喷射 器 ，而 喷射 器 的关键 部件 是射 流喷
嘴 。现有 工 具 不 足 之 处 在 于 喷 射 器 喷 嘴 耐 磨 性 较
２ 压 裂机 理
由能量守 恒原 理 和伯努 利 （ ｅｎ ｕｌ Ｂ ｒ ｏ ｌ）方 程 可 ｉ
知 ，携砂 液通 过喷 射 工具 和耐 磨喷 嘴 ，油管 中 的高 压 能量被 转换 成动 能 ，产生 高 速携砂 液 流体 冲击 岩
差 ，使 用 寿命较 短 。建议 在 以后 的研 发 中对喷 嘴结
压 裂 前 压 裂 后
物体 上 的冲击 力 ，可 以调节 如 下几个 因素 ：流体 密
度 、流 量 、喷嘴 数 目和 喷嘴直 径 。考虑 到 目前 油 田 用加 压设 备 （ 裂 泵 ） 压 、油 套 管 的抗 压 能 力 和 压 裂
—
ｏ
■—
２
■
８ ８ １ ．
—
１ ４
短 ，在 后 续 研 发 中 需 对 喷 嘴 结 构 和 耐 磨 性 进 行 优 化 设 计 。
关 键 词 ：水 力 喷射 ；压 裂 ；机理 ；应 用效 果 时 ，射 流流体 继续 作用 在 喷射 通道 中形成 增 压 。通 过环 空 中泵人 流体 增加 环 空压力 ，喷射 流体 和环空 压 力 的叠 加超 过破 裂压 力 瞬间 ，将 射孑 孔 眼顶端处 Ｌ
《 气田 地 面工 程》第 ３ 卷第 １ ２１．１ 技术纵横＞ 油 ｏ 期（０１ｏ）＜
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滑套式水力喷射分段压裂技术
【摘要】滑套式水力喷射分段压裂技术将投球打滑套工艺同水力喷射相结
合。施工时从油管投入相应尺寸阀球，打开喷枪内置滑套，同时封堵下层。然后
地面加压，在喷嘴形成高速射流，切开套管，水泥环，在地层中形成一定直径和
深度的孔眼；同时油套环空小排量注入，使得环空压力略低于地层破裂压力，继
续喷射，即可在喷射点形成裂缝。本层施工结束后，再从油管投入相应尺寸阀球，
打掉上层喷枪滑套，封堵本层，即可进行上层施工。依此投入由小到大阀球可实
现分层压裂。
【关键词】滑套式 水力喷射
1 引言
滑套式水力喷射分段压裂工艺是基于定点水力喷射基础上研发的。滑套式水
力喷射压裂工艺可以实现多层压裂，且无须拖动管柱，只需按顺序逐级投入由小
到大阀球。操作简单、施工周期短、造缝位置准确、作业成本低，避免了机械封
隔器分段压裂时可能带来的封隔器卡阻问题，适用于大部分水平井和直井分层段
压裂，对于已射孔、井段大、无隔层压裂井改造非常有针对性。目前压裂公司已
在辽河油区内外成功施工了6口井（4口直井、2口水平井），效果显著。
2 技术原理
滑套式水力喷射是将水力喷射和打滑套分层技术相结合的一门工艺技术。
水力喷射由油管及环空挤压共同完成。通过安装在施工管柱上的水力喷射工
具，高压能量转换成动能，产生高速射流冲击（或切割）套管和岩石，在地层形
成一个（或多个）喷射孔道，完成水力射孔。高速流体的冲击作用在近井地带产
生微裂缝，裂缝产生后环空增加一定压力使产生的微裂缝得以延伸，实现水力喷
射压裂。同时由于喷嘴出口周围流体速度最高，其压力最低，故流体会自动泵入
裂缝而不会流到其它地方。环空的流体也会在压差作用下进入射流区被吸入地层
（图1）。
滑套式水力喷射分段压裂工艺是基于水力喷射基础上研发的。在喷枪内安置
滑套，由销钉固定。从油管投入钢球，销钉在一定压差下剪断，滑套打落，喷嘴
露出，同时钢球落入球坐，封堵下层，然后进行水力喷射。
3 技术优势
（1）水平井或直井多段压裂不用封隔器或桥塞等隔离工具，可实现自动封
隔，施工风险小且操作简便。
（2）利用滑套式喷射器实现不动管柱喷射压裂工艺，一次管柱可进行多段
压裂，只需按顺序投入直径由小到大阀球，每次打开相应喷射层的喷射器，多段
压裂施工周期短，经济安全，且有利于降低储层伤害。
（3）可用于裸眼、套管、筛管等多种完井方式。
（4）无需单独射孔作业，实现了射孔、压裂一次完成，比传统压裂工艺节
省了作业工序。
4 现场应用
4.1 储层评价
射孔井段跨度65.3m，多处有小夹层（累计25m/14层），各小层物性差异大。
4.2 方案优选
假设方案一：采用封隔器分层压裂。该井无有效岩性遮挡层（全是粉砂岩），
且已射孔，无法控制启裂点，可能导致串层。
假设方案二：采用笼统压裂。该井储层射孔井段跨度大（65.3m），层间物性
差异较大，低孔低渗层无法得到有效改造。
假设方案三：采用拖动管柱水力喷射。施工周期长，风险高。
最终方案：采取滑套式水力喷射分段压裂实现储层针对性改造，通过合理分
层，准确控制启裂点，确保所有层段均能充分压开，发挥每个油层对产能的贡献
度。提高储层纵向改造程度及改造效果。同时一趟管柱即可实现多层压裂（包含
射孔），施工周期短，风险低。
4.3 强1-56-19压裂小结
（1）施工周期短：该井于2011年7月份施工，从喷砂射孔到施工结束历时
5小时 30分，各项参数达到设计要求。
（2）改造效果好：该井生产66天，油层厚度大，但投产后日产水平低，累
产少，采出程度低，压裂改造增产潜力大。通过压裂改造，投产后始终保持较高
的产能，证明储层得到了有效改造与沟通。
5 认识与结论
（1）水力喷射分段压裂技术有效解决了不具备封隔器分层条件井层的改造
难题，充分发挥了水力喷射压裂工艺的技术优势。
（2）利用滑套式喷射器实现不动管柱喷射压裂工艺，一次管柱可进行多段
压裂，只需按顺序投入直径由小到大阀球，每次打开相应喷射层的喷射器，多段
压裂施工周期短，经济安全，且有利于降低储层伤害，降低了作业成本，并有利
于压后排采，提高压裂效果。
（3）水平井或直井多段压裂不用封隔器或桥塞等隔离工具，可实现自动封
隔，施工风险小且操作简便。
（4）无需单独射孔作业，实现了射孔、压裂一次完成，比传统压裂工艺节
省了作业工序。
（5）由于受滑套尺寸限制，当施工层数过多时，可能导致摩阻增大，泵压
升高。
参考文献
[1] 丁云宏，罗英俊，等.难动用储量开发压裂酸化技术.石油工业出版社，
2005.6
[2] 胥云，等.低渗透复杂岩性油藏酸化压裂技术研究与应用.石油工业出版
社，2008.10
[3] 王新纯，等.井下作业施工工艺技术.石油工业出版社，2005.6