1、水力噴射壓裂工藝應(yīng)用效果分析二一年八月目 錄一、施工概況2二、水力噴射壓裂工藝簡(jiǎn)介3三、水力噴射壓裂配套壓裂液改良6四、水力噴射壓裂施工流程、噴射工具改良6一壓裂井場(chǎng)布置及施工流程改良11二噴射工具改良及認(rèn)識(shí)16五、水力噴射壓裂現(xiàn)場(chǎng)施工分析19一施工總體分析19二施工異常井單井分析21六、水力噴射壓裂效果分析36一、效果概況36二、典型井例37三、無(wú)效井簡(jiǎn)介40七、認(rèn)識(shí)及建議43一、施工概況截止2010年8月8日，共計(jì)完成水力噴射壓裂施工*井次，其中2021年實(shí)施*井次，2021年實(shí)施*井次。油井*井次，氣井*井次。按施工井況分類：水平井壓裂*井次，4吋套井壓裂*井次，套變井*井次，關(guān)外竄井*

2、井次，大斜度井*井次，二次固井*井次，常規(guī)壓不開(kāi)*井次。采用一級(jí)噴嘴壓裂*次，二級(jí)噴嘴壓裂*次。壓裂施工成功率7%，施工壓力高未加砂1井次*，噴嘴脫落未加砂1井次*，壓裂砂堵1井次*，施工壓力上漲過(guò)快加砂缺乏80%的5井次*。整體平均施工平均砂比，最大平均砂比，最低平均砂比7%。單井平均參加砂量m3，最高加砂量m3。平均施工破裂壓力74.33MPa，最高施工破裂壓力90MPa。有效實(shí)施水力噴射壓裂的*口井,其中油井*井，平均單井日增油*t/d，有效率81.8%；氣井*口井，日產(chǎn)氣都在*m3左右。在一年的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過(guò)程中，針對(duì)水力噴射壓裂的特點(diǎn)和要求，在壓裂液、施工流程、井下噴射工具方面進(jìn)行了深入

3、研究，進(jìn)行了改良和完善，并應(yīng)用到了現(xiàn)場(chǎng)施工。二、水力噴射壓裂工藝簡(jiǎn)介水力噴射壓裂是集射孔、壓裂、隔離一體化的新型增產(chǎn)改造技術(shù)，適用于低滲透油藏直井、水平井的增產(chǎn)改造，是低滲透油藏壓裂增產(chǎn)的一種有效方法。水力噴射射孔是將流體通過(guò)噴射工具，高壓能量轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，產(chǎn)生高速射流沖擊(或切割)套管或巖石形成一定直徑和深度的射孔孔眼。為了到達(dá)好的射孔效果，可在流體中參加石英砂或陶粒等。依據(jù)伯努利Bernoulli方程原理，把壓能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，射流增壓與環(huán)空壓力疊加超過(guò)破裂壓力產(chǎn)生裂縫并維持裂縫延伸。它采用一種特殊的噴射/壓裂工具，通過(guò)兩個(gè)步驟來(lái)將地層裂縫翻開(kāi)。第一步：將噴射工具安裝在管柱的末端，油管泵注的高壓

4、流體通過(guò)噴嘴噴射而出的高速射流在地層形成一個(gè)噴射孔道：.將工作液加壓，經(jīng)過(guò)專用噴射工具，產(chǎn)生高速射流沖擊切割套管及巖石形成一定直徑和深度的射孔孔眼；.高速流體的沖擊作用在水力射孔孔道頂端產(chǎn)生微裂縫，能在一定程度上降低地層起裂壓力。噴砂液沖量： 噴砂液的比重；g重力加速度；A噴嘴截面積。水力噴砂射孔參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)：施工參數(shù)：推薦噴嘴壓差2030MPa，噴砂射孔時(shí)間*min，盡可能提高排量。磨料類型：石英砂磨料濃度：*%*%磨料粒徑：0.*0.*mm噴射液：稠化劑HPG0.*-0.*%的基液第二步：當(dāng)孔道形成后，壓裂液經(jīng)環(huán)空注入以提高井眼壓力，將孔道中的壓力升高到一定程度，產(chǎn)生裂縫并開(kāi)始朝深處延伸。

5、.緩慢關(guān)閉環(huán)空，油管和環(huán)空分別泵入流體。.油管流體經(jīng)噴射工具射流繼續(xù)進(jìn)入射孔孔道，根據(jù)伯諾利原理，孔內(nèi)壓力高于井底環(huán)空壓力，當(dāng)孔內(nèi)壓力超過(guò)地層破裂壓力,地層被壓開(kāi)。.保持孔內(nèi)壓力不低于裂縫延伸壓力，同時(shí)在噴射流核外將形成相對(duì)負(fù)壓區(qū)，環(huán)空流體被高速射流卷吸進(jìn)入射孔通道，裂縫得以充分?jǐn)U展。水力噴射壓裂工藝的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn):可在需要壓裂的任意井段進(jìn)行施工，同時(shí)對(duì)于裂縫條數(shù)沒(méi)有限制；不下機(jī)械隔離工具，極大地減少了工具砂埋或砂卡的風(fēng)險(xiǎn)；對(duì)同一井不同井段可采取不同液體體系進(jìn)行改造。缺點(diǎn)：環(huán)空泵注液體，裸眼、篩管完井壓裂環(huán)空有濾失；對(duì)套管抗壓有一定要求；施工后需要清理井筒，重新下入完井管柱。 水力噴射壓裂

6、工藝的使用范圍：對(duì)于常規(guī)水力壓裂無(wú)法實(shí)施的井況，可應(yīng)用水力噴射壓力，作為常規(guī)水力壓裂措施的補(bǔ)充，主要應(yīng)用于裸眼、篩管及套管完井的直井、定向井、水平井，及需要定點(diǎn)壓裂的情況。三、水力噴射壓裂配套壓裂液改良?jí)毫岩旱闹饕饔檬窃炜p、攜帶懸浮支撐劑、形成永久性的人工裂縫、連通、疏通和擴(kuò)大油氣通道，使裂縫有足夠的導(dǎo)流能力，到達(dá)增產(chǎn)增注的目的。壓裂液是影響壓裂效果的重要因素，如果壓裂液性能不好或性能控制不當(dāng)，有可能導(dǎo)致壓裂施工完全失敗。根據(jù)壓裂不同階段對(duì)壓裂液的性能要求，壓裂液在一次施工中可以使用一種以上性能不同的液體，優(yōu)良的壓裂液應(yīng)該具有粘度高、濾失少、摩阻低、穩(wěn)定性好、配伍性好、殘?jiān)俸鸵追蹬诺刃阅埽?/p>

7、根據(jù)壓裂施工特點(diǎn)，影響壓裂效果的壓裂液性能分為：影響造縫作用效果的壓裂液性能和影響儲(chǔ)層、填砂裂縫滲透率的壓裂液性能，前者反映壓裂液造縫作用的功能強(qiáng)弱，后者反映壓裂液對(duì)儲(chǔ)層及形成的裂縫滲透率的最終影響。結(jié)合水力噴射壓裂工藝特點(diǎn)，考慮到水力噴射過(guò)程中的壓裂液高剪切歷史，尤其是在噴嘴處，壓裂液流速*m/s，由于目前水力噴射采用的是水基胍膠壓裂液體系，壓裂液體系中的稠化劑-胍膠，它是一種由天然植物膠改性而成的高分子聚合物，由其配制而成的壓裂液體系是一種假塑性流體，具有剪切稀釋性的特點(diǎn)，而且在高剪切歷史中，其粘度損失有一局部是不可逆的。綜合考慮交聯(lián)劑官能團(tuán)的特性，選用了有機(jī)硼交聯(lián)劑。其主要優(yōu)點(diǎn)是：有機(jī)硼

8、交聯(lián)劑分子與胍膠分子其交聯(lián)強(qiáng)度較弱，在經(jīng)歷高剪切或者高溫條件下，能夠先于胍膠分子本身斷鏈，而在恢復(fù)低剪切或低溫條件后，又能夠重新實(shí)現(xiàn)交聯(lián)。一、液體性能1、液體的摩阻性能壓裂液的摩阻大小既關(guān)系到壓裂施工能否順利進(jìn)行，又關(guān)系到施工泵壓對(duì)地層做功的大小。壓裂液摩阻愈高，那么會(huì)使泵壓愈高，排量降低，在井口設(shè)備功率一定時(shí)，因壓裂液摩阻大而導(dǎo)致用于造縫的有效功率減少，限制裂縫的形成和延伸，甚至可能會(huì)受設(shè)備功率的限制，導(dǎo)致壓裂失敗。壓裂液的摩阻性能由壓裂液的組成和類型決定，與壓裂液的粘度及流變性有關(guān)，并受流速的影響，摩阻大小隨壓裂液中高分子聚合物的濃度和流速而變化，規(guī)律較為復(fù)雜。通常，壓裂液中高分子聚合物在

9、一定濃度范圍內(nèi)，當(dāng)流速到達(dá)某值；紊流時(shí)，摩阻減小，這就是通常所說(shuō)的高分子聚合物的紊流減阻效應(yīng)。層流狀態(tài)下的產(chǎn)生的剪切稀釋作用，但作用機(jī)理完全不同于紊流減阻作用，因此，采用高分子聚合物的壓裂液體系，特別是延遲交聯(lián)的凍膠體系，有利于控制系統(tǒng)的摩阻性能，提高壓裂效率。水力噴射施工中使用的液體摩阻，通過(guò)延遲交聯(lián)和調(diào)整胍膠濃度根本保持在5-7Mpa/千米，較好地滿足了施工要求。2、射孔液性能射孔采用基液攜帶石英砂，石英砂的砂比*%。這樣有利于增強(qiáng)石英砂對(duì)地層的有效沖擊力和射完孔后殘液從射孔通道返出時(shí)的返排阻力。噴射壓裂所用基液粘度根本保持在*mpa.s之間。3、檢測(cè)方法及高溫性能有別于常規(guī)壓裂液流變性能

10、檢測(cè)方法，主要是增加*分鐘*s-1的高剪切過(guò)程來(lái)模擬現(xiàn)場(chǎng)施工中井筒與噴嘴位置的高剪切情況，而后再按照常規(guī)170s-1模擬裂縫內(nèi)剪切情況測(cè)量壓裂液粘度。另外，不考慮套管補(bǔ)液后，按照油管和套管總液量計(jì)算，增加了最低交聯(lián)比的高溫評(píng)價(jià)。液體在滿足常規(guī)性能要求的情況下，通過(guò)采用控制交聯(lián)時(shí)間及降低交聯(lián)比來(lái)到達(dá)降低液體摩阻。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，凍膠液高溫時(shí)的粘度根本上在*mpa.s之間。交聯(lián)時(shí)間根據(jù)不同井況，根本控制在*分鐘，使壓裂液在到達(dá)噴嘴時(shí)不完全交聯(lián)，以減少施工時(shí)高剪切對(duì)液體的不利影響。不同井溫下的液體性能和高溫曲線見(jiàn)下表1，下列圖1、2、3、4。表1不同井溫下的壓裂液延緩交聯(lián)情況井號(hào)井溫交聯(lián)時(shí)間 S交聯(lián)劑

11、交聯(lián)比136463350-550115398500-600100352200-35077169300-500二、壓裂液質(zhì)量控制 為了保證水力噴射壓裂新工藝在現(xiàn)場(chǎng)的順利實(shí)施，我處與設(shè)計(jì)部門(mén)以及上級(jí)主管部門(mén)緊密合作，充分滿足其對(duì)壓裂液指標(biāo)的技術(shù)要求。在壓裂液配制前，首先組織室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，而后將實(shí)驗(yàn)結(jié)果上報(bào)至上級(jí)主管部門(mén)，在其認(rèn)可后，按照室內(nèi)實(shí)驗(yàn)出具壓裂液體設(shè)計(jì)，我處配液站組織配液，在壓裂液配制完成后進(jìn)行再次抽樣檢測(cè)，合格后再進(jìn)行施工。三、效果及存在的問(wèn)題和建議1、形成了初步的水力噴射壓裂液性能檢測(cè)和評(píng)價(jià)方法；2、目前壓裂液體系根本滿足了設(shè)計(jì)要求；3、由于目前室內(nèi)儀器無(wú)法完全模擬壓裂液在噴嘴時(shí)的高剪切過(guò)

12、程，因此有必要尋找到適宜的實(shí)驗(yàn)方法或儀器進(jìn)行再研究以獲取更具代表性的數(shù)據(jù)；4、由于清潔壓裂液具有更低的摩阻性能、較高的粘彈性和高剪切后的快速恢復(fù)性，建議開(kāi)展清潔壓裂液水力噴射現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。五、水力噴射壓裂現(xiàn)場(chǎng)施工分析一施工總體分析主要應(yīng)用對(duì)象是各類常規(guī)壓裂難以實(shí)施的復(fù)雜井況，整體施工成功率較常規(guī)壓裂偏低，壓裂施工成功率78.4%， 水平井壓裂情況：施工順利11井次，壓力上提前停砂5井次。水力噴射壓裂施工參數(shù)與常規(guī)壓裂相比有以下特點(diǎn):1施工砂比偏低，整體平均施工平均砂比21.55，最大平均砂比28.6，最低平均砂比7%。2、加砂量偏低，單井平均參加砂量3，最高加砂量3。3、破裂壓力較高。平均施工破裂

13、壓力74.33MPa，最高施工破裂壓力90MPa。六、水力噴射壓裂效果分析一、效果概況自開(kāi)展水力噴射壓裂工藝以來(lái)，截止2021年8月共實(shí)施*口井。平均單井日增油*t/d，有效率81.8%；氣井2口井，日產(chǎn)氣都在*m3左右。分類統(tǒng)計(jì)情況如下：七、認(rèn)識(shí)及建議1、通過(guò)應(yīng)用水力噴射壓裂技術(shù)，解決了包括水平井在內(nèi)的多種復(fù)雜井況井的儲(chǔ)層改造難題。作為一項(xiàng)常規(guī)水力壓裂的補(bǔ)充措施，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)選井選層的工作，提高施工成功率和效果。2、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用證明，經(jīng)過(guò)優(yōu)化壓裂液配方，采用的液體具備抗高溫、抗高剪切*s-1的性能，根本滿足了水力噴射壓裂加砂的需要，但需要進(jìn)一步優(yōu)化，以適應(yīng)深井、降摩阻的要求。3、水力噴射工具使用過(guò)程中存在噴嘴脫落、沖蝕、噴槍斷裂等問(wèn)題，有待于進(jìn)一步改良和完善，延長(zhǎng)噴射工具壽命。目前試驗(yàn)所用的工具是從油田外引進(jìn)的，因此，特別是要開(kāi)發(fā)出自己的水力噴射壓裂工具。4、通過(guò)對(duì)壓裂現(xiàn)場(chǎng)流程的改良，有效地提高了壓裂液的利用率，節(jié)約了設(shè)備使用，降低了壓裂施工費(fèi)用，降低了工