水力喷砂射孔技术介绍

1、a.a.油层较薄（厚度油层较薄（厚度1.01.0米）、无法进行压裂增产的井米）、无法进行压裂增产的井b.b.特低渗透致密油藏，降低井底渗流阻力，常规射孔特低渗透致密油藏，降低井底渗流阻力，常规射孔难以求产的井难以求产的井c.c.不宜实施酸化增产的酸敏油藏不宜实施酸化增产的酸敏油藏d.d.油层污染严重的各种套管井的射孔油层污染严重的各种套管井的射孔e.e.压裂前期预处理来降低地层破裂压力等场合压裂前期预处理来降低地层破裂压力等场合f.f.适用井深：适用井深：40004000米米1.1 技术应用范围技术应用范围 水力喷砂射孔（磨料射流）是在高压水作用下加砂水力喷砂射孔（磨料射流）是在高压水作用下加

2、砂射穿套管沟通地层的一种新技术和新工艺。射穿套管沟通地层的一种新技术和新工艺。1.2 技术特点技术特点a.a.和常规射孔相比，水力喷砂射孔技术克服了射孔弹和常规射孔相比，水力喷砂射孔技术克服了射孔弹的压实作用，减少了对油藏的污染和伤害的压实作用，减少了对油藏的污染和伤害b.b.射孔孔眼达射孔孔眼达 20mm 20mm ，地层孔道直径达，地层孔道直径达 100 100 160mm, 160mm,深度达深度达 800 mm800 mm以上以上c.c.有一定的压裂效应和造缝功能，提高地层渗流面积有一定的压裂效应和造缝功能，提高地层渗流面积d.d.一孔的产量相当一孔的产量相当于于炮眼的炮眼的 3 3

3、5 5 倍倍 1.3 主要技术主要技术参数参数 a.a.套管射孔直径大于套管射孔直径大于20mm20mm，射孔深度大于，射孔深度大于800mm800mmb.b.适用井深：适用井深：40004000米米c.c.适用套管直径：适用套管直径：5 1/2, 7 5 1/2, 7 d.d.射孔数量：上、下移动管柱可射射孔数量：上、下移动管柱可射 3 3 18 18 孔孔 2.1 2.1 管柱工艺管柱工艺技术技术方案方案 管柱工艺方案管柱工艺方案 锚定方式锚定方式 确定防喷工艺方案确定防喷工艺方案 井下管柱定位方式井下管柱定位方式套管 压井阀 水力锚 喷枪B B喷枪 A单流阀 返排管线 丝 堵 丝 堵 丝

4、堵 接泵车 压力表 防喷器 闸门 人工井底 342.68m油管短节324.00m319.0m321.5mm反向单流阀闸门 a.喷枪外径与套管间距的最佳匹配喷枪外径与套管间距的最佳匹配b.喷嘴几何参数的优化设计喷嘴几何参数的优化设计c.喷嘴材料优选喷嘴材料优选d.水力性能参数的检测水力性能参数的检测e.结构定型结构定型喷砂剂的筛选 影响因素：砂粒的粒径、椭圆度、硬度和砂比影响因素：砂粒的粒径、椭圆度、硬度和砂比 实验实验表明表明： （1 1）含砂比含砂比( (体积比体积比) )为为5-8%5-8%时时, , 喷射效果最佳喷射效果最佳（2 2）取粒径为）取粒径为0.40.40.8mm0.8mm的石

5、英砂可满足现场的石英砂可满足现场 施工要求施工要求 水力携砂液的筛选 要求要求: : 携砂性能好、低磨阻、低滤失、不污染环境、携砂性能好、低磨阻、低滤失、不污染环境、成本低。成本低。优选优选YSBD-1YSBD-1胍胶缓交联体系作为携砂液。该胍胶缓交联体系作为携砂液。该体系具有以下特点：体系具有以下特点： 另外，我们可以根据不同的情况，或者特殊的油藏另外，我们可以根据不同的情况，或者特殊的油藏添加各类处理剂，如助排剂，粘土防膨剂，破乳剂，添加各类处理剂，如助排剂，粘土防膨剂，破乳剂，杀菌剂等。杀菌剂等。交联时间 分钟原液粘度 mPa.S流动摩阻携砂稳定性 110 3040是清水摩阻的30%胍胶

6、与地层配伍性能较好，携砂性能稳定 该软件用该软件用visual basic6.0visual basic6.0开发开发 主要功能包括：主要功能包括： (1)(1)数据输入数据输入 (2)(2)数据计算与处理，计算所有数据，处理得数据计算与处理，计算所有数据，处理得 出所需结果数据出所需结果数据 (3)(3)数据输出功能数据输出功能 a a 形成施工工艺设计说明书，包括技术所形成施工工艺设计说明书，包括技术所 需的所有最终结果需的所有最终结果 b b 打印功能，包括数据打印和图像打印打印功能，包括数据打印和图像打印 软件的输入界面软件的输入界面输出管柱结构示意图输出管柱结构示意图软件界面3 3

7、地地 面面 打打 靶靶 试试 验验a a 经专家讨论，确定地面打靶试验方案经专家讨论，确定地面打靶试验方案b b 完成地面靶件的制作（两个靶件）完成地面靶件的制作（两个靶件） （1 1）5 1/25 1/2套管靶件套管靶件 5 1/25 1/2套管短节长套管短节长1.7m1.7m壁厚壁厚7.72mm7.72mm 水泥岩样高水泥岩样高 1.2m1.2m直径直径2.4m,2.4m,分两层各高分两层各高0.6m0.6m 外筒钢板长外筒钢板长8.0m8.0m宽（高）宽（高）1.25m1.25m壁厚壁厚4.0mm4.0mm （2 2）77套管靶件套管靶件 77套管短节长套管短节长1.7m1.7m壁厚壁厚

8、9.19mm9.19mm 水泥岩样高水泥岩样高 1.2m1.2m直径直径2.37m,2.37m,分两层各高分两层各高0.6m0.6m 外筒钢板长外筒钢板长8.0m8.0m宽（高）宽（高）1.25m1.25m壁厚壁厚4.0mm4.0mmc c 完成试验准备和打靶试验完成试验准备和打靶试验F靶靶 件件 管管 串串 示示 意意 图图2548mm丝堵1200mm丝堵套管水泥靶返排管线接泵车喷枪油管短节套 管 ( 5 1 / 2 、7两种)地面靶件射孔前的实物照片地面靶件射孔前的实物照片地面靶件射孔后的实物照片地面靶件射孔后的实物照片地面靶件射孔后剖开前的实物照片地面靶件射孔后剖开前的实物照片 77靶件

9、试验参数靶件试验参数 作业时间：作业时间：2004.10.19 2004.10.19 靶件岩样强度：靶件岩样强度： 44.4 44.4 MPaMPa 施工参数施工参数: 施工泵压： 45-50 MPa 加砂作业时间： 24分钟 总液量： 55m3 总砂量：7.5 m3 砂比：5-7 % 喷嘴组合为： 4-5mm, 6-8mm 清水为携砂液 射孔参数射孔参数喷嘴直径 mm套管孔眼直径 mm 射深 mm孔道直径 mm 射孔后的喷嘴直径 mm 8 15.516620 1401608.02，.04，8.03 5.8 8.512 500 1001505.82，5.86，5.84 510，缝长34 mm

10、480 801055.1，5.14，5.06 49，缝长32 mm410 80904.04，4.06，4.0377套管水力射孔孔眼套管水力射孔孔眼77靶件岩样中的水力射深靶件岩样中的水力射深77靶件岩样中的孔道直径大小靶件岩样中的孔道直径大小 5 1/2靶件试验参数 作业时间：作业时间：2004.10.19 2004.10.19 （三次射孔）（三次射孔） 靶件岩样强度：靶件岩样强度： 44.02 44.02 MPaMPa施工参数施工参数: 施工泵压： 3941 MPa（5.5min）， 37 MPa （10.5min） 加砂作业时间：16分钟 清水为携砂液 总液量： 27m3 总砂量：3.1

11、m3 砂比：57 % 喷嘴组合为： 4-5mm, 6-8mm射孔参数射孔参数喷嘴直径 mm套管孔眼直径 mm 射 深 mm 孔道直径 mm射孔后的喷嘴直径 mm 8 1219 600 1301508.02，.05，8.04 6 913 550 1301406.12，6.18，6.1 5 12.2 360 70806.1，6.2，5.66 4 11.622.0 350 80904.6，4.58，4.86 77靶件试验分析靶件试验分析 从中可以明显看出，随着喷嘴直径的增加，套管壁面上的孔眼直径、从中可以明显看出，随着喷嘴直径的增加，套管壁面上的孔眼直径、射孔深度以及靶件中的孔眼平均直径都随之增加。

12、同时，喷射射孔深度以及靶件中的孔眼平均直径都随之增加。同时，喷射2424分钟分钟停泵后，测量喷嘴直径变化情况，结果发现，这四个喷嘴直径扩大均停泵后，测量喷嘴直径变化情况，结果发现，这四个喷嘴直径扩大均在在2 2以内，说明选择的喷嘴材料耐冲蚀性很好以内，说明选择的喷嘴材料耐冲蚀性很好 。a a 最大射深最大射深620mm620mm，套管孔眼直径，套管孔眼直径21.8mm21.8mm，孔道直径，孔道直径160mm160mmb b 喷嘴耐磨性能良好喷嘴耐磨性能良好 不论是作业一次的不论是作业一次的77靶件（泵压：靶件（泵压：45 45 50 MPa 50 MPa ，加，加 砂作业时砂作业时 间间 2

13、424分钟）还是作业三次的分钟）还是作业三次的5 1/25 1/2靶件喷枪喷嘴的直径变化均不靶件喷枪喷嘴的直径变化均不 大，耐磨情况良好。大，耐磨情况良好。c c 射穿套管时间大约为射穿套管时间大约为6060秒秒d d 靶件在水射流的冲击力和压力作用下发生部分破碎、错位，靶件在水射流的冲击力和压力作用下发生部分破碎、错位， 致使水射流转向分流，因此降低了水射流的水平穿深能力。致使水射流转向分流，因此降低了水射流的水平穿深能力。 现场作业时的射孔效果应会优于本次试验结果现场作业时的射孔效果应会优于本次试验结果e.e.有一定的压裂效应有一定的压裂效应a.a.完成现场试验配套工具的加工准备完成现场试

14、验配套工具的加工准备b.b.确定现场试验管柱工艺方案确定现场试验管柱工艺方案c.c.确定现场施工水力喷砂射孔方案确定现场施工水力喷砂射孔方案d.d.完成现场施工两口井，井号为三厂克完成现场施工两口井，井号为三厂克浅十稠油井浅十稠油井2325423254和和2325523255闸门 套管 压井阀 水力锚 喷枪B B喷枪 A单流阀 返排管线 丝 堵 丝 堵 丝堵 接泵车 压力表 防喷器 闸门 人工井底 342.68m油管短节324.00m319.0m321.5mm反向单流阀 井下管柱结构图井下管柱结构图序号序号工具名工具名称称单枪单枪喷嘴喷嘴数量数量喷嘴喷嘴直径直径( (mm)mm)内径内径( (

15、mm)mm)外径外径( (mm)mm)长度长度( (mm)mm)1 1喷枪喷枪A A3 35 558.058.0145.0145.0280.0280.02 2喷枪喷枪B B3 36 658.058.0145.0145.0280.0280.03 3压井阀压井阀53.053.0108108548.0548.04 4 水力锚水力锚62.0 62.0 145.0 145.0 526.0 526.0 （1）油、水层基本数据稠稠油油层层位位射孔射孔井段井段（ m m ）射开射开厚度厚度（m m）完钻完钻日期日期人工人工井底井底（m m）套管套管直径直径（mmmm）套管套管壁厚壁厚（mmmm）常规射孔常规射

16、孔 水力射孔水力射孔2.42.4孔孔/ /米米 J J3q3q 319. 319.0-0-324.0324.05 52005.2005.5 5.24.24342.68342.68177.8177.88.058.05YD-89YD-892020孔孔/ /m m套套管管尺尺寸寸排量排量 ( (L/min)L/min)施工施工压力压力（MPaMPa） 携携砂砂液液( (m m3 3) )砂粒砂粒直径直径（m mm m） 用砂用砂量量( (m m3 3) )喷喷枪枪间间距距 ( (m) m) 射孔射孔间距间距 ( (m)m)施 工 总施 工 总时间时间( (min)min)772.32.3（2.42.

17、4）40.0 40.0 （38-4038-40）（38.3-38.3-3939）1601600.4-0.4-0.80.8 10 10（7 7）2.52.51.01.0 60.0 60.0（21+2021+20）注注：（1）括号内为实际施工参数，未标注的与设计相同括号内为实际施工参数，未标注的与设计相同 （2）顶替液为原液，砂比为）顶替液为原液，砂比为6%8%序序号号作业内容作业内容排量排量m m3 3/min/min 压力压力MPa 砂砂比比% 砂量砂量m3 液量液量m3 时间时间min 备注备注1地面试压地面试压55.03.0原液原液2清洗油管清洗油管0.8-1.00.8-1.0 2.0-5

18、.02.0-3.03.0原液（套管原液（套管见液）见液）3停泵投球停泵投球45.0 mm4携砂液携砂液2.340-446-72-32-3 5122石英砂石英砂5顶替液顶替液2.340-448-105原液原液 停泵（放压为零），上提管柱停泵（放压为零），上提管柱1.0m,重复序号重复序号4、5步骤。步骤。 总计总计 6-78-10160.066.02325523255井井a.a.在连接喷枪的短节上（在连接喷枪的短节上（2.02.0米）有两个明显的圆形凹坑，直径分别为米）有两个明显的圆形凹坑，直径分别为35mm35mm33 mm33 mm与与35 mm35 mm28 mm28 mm，两圆形凹坑沿短

19、节轴线呈直线，两圆形凹坑沿短节轴线呈直线分布，相距分布，相距52cm.52cm. 2325523255井连接喷枪的短节上被打出的圆形印迹井连接喷枪的短节上被打出的圆形印迹 这主要是因为地层松软、射孔间距太短所致。可通过调整射孔间距加这主要是因为地层松软、射孔间距太短所致。可通过调整射孔间距加以改进。以改进。b.b.射孔参数分析射孔参数分析 由于地层较软，地层射孔深度和孔道直径远远大于由于地层较软，地层射孔深度和孔道直径远远大于地面打靶试验数据地面打靶试验数据c.c.第二次射孔时排量降至第二次射孔时排量降至1.51.5方方/ /分钟，提出管柱后发现分钟，提出管柱后发现4 4 5 mm5 mm喷嘴

20、组合砂堵。原因分析：地面砂进入造成；喷嘴组合砂堵。原因分析：地面砂进入造成；地层砂上返。整改措施：管柱底部加反向单流阀，地地层砂上返。整改措施：管柱底部加反向单流阀，地面管线不落地。针对井内有面管线不落地。针对井内有1010米沉砂的现象，改用原米沉砂的现象，改用原液顶替。液顶替。喷嘴直径喷嘴直径 mm 套管孔眼直径套管孔眼直径 mm 射孔后的喷嘴直径射孔后的喷嘴直径 mm 6.05 6.05 30.0 30.0 32.0 32.06.186.18，6.126.12，6.136.135.085.0828.0 28.0 32.0 32.05.16, 5.2, 5.215.16, 5.2, 5.21

21、2325423254井井a 在连接喷枪的短节上（在连接喷枪的短节上（2.52.5米）有一个圆形（直径分别为米）有一个圆形（直径分别为36mm36mm43 43 mmmm）和半圆形（直径为）和半圆形（直径为37mm37mm）凹坑，两圆形凹坑在一个水平线上呈周）凹坑，两圆形凹坑在一个水平线上呈周向分布，相位差为向分布，相位差为120120度。度。 23254井连接喷枪的短节上被打出的圆形印迹井连接喷枪的短节上被打出的圆形印迹b.b.射孔参数分析射孔参数分析 由于地层较软，地层射孔深度和孔道直径远远大于地面打靶试由于地层较软，地层射孔深度和孔道直径远远大于地面打靶试验数据验数据c.c.由于管柱底部加反向单流阀，施工时地面管线不落地，用原液顶由于管柱底部加反向单流阀，施工时地面管线不落地，用原液顶替，提出管柱后井内未发现有沉砂的现象。替，提出管柱后井内未发现有沉砂