水力噴砂射孔工藝及在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用樣本

1、水力噴砂射孔工藝及在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用、乙刖 H隨著低滲透油藏開發(fā)力度不斷加大，越來越多的儲(chǔ)量得到動(dòng)用?？墒怯捎趦?chǔ) 層地質(zhì)特征或井身結(jié)構(gòu)不適宜直接進(jìn)行水力壓裂或酸化改造，如對(duì)于固井質(zhì)量不好、上下有水層、地層壓力過高而不能進(jìn)行壓裂改造的極小薄層、薄互層等要求射孔位置精度較高的井，為了實(shí)現(xiàn)有效挖潛目的層，水力噴砂射孔是一 種行之有效的技術(shù)手段。水力噴砂射孔是用地面壓裂車將混有一定濃度石英砂的 水漿加壓，經(jīng)過油管泵送至井下，水砂漿經(jīng)過井下射孔工具的噴嘴噴射出高速 射流，刺穿套管和近井地層，形成一定直徑和深度的射孔孔眼，水力噴砂射孔 能夠產(chǎn)生比常規(guī)射孔更大更深的射孔孔眼，高度可由地面調(diào)節(jié)，特別是水力噴砂射孔能

2、夠避免常規(guī)射孔產(chǎn)生的壓實(shí)帶，而且應(yīng)力松弛帶動(dòng)井筒裂縫的張開和 孔隙度滲透率得到提高，同時(shí)孔跟不會(huì)上下延伸溝通水層，因此水力噴射具有 很強(qiáng)的技術(shù)特色，對(duì)底水或者氣頂?shù)忍厥庥筒馗脑煊葹檫m宜。1工作原理及特點(diǎn)1.1 工作原理由動(dòng)量-沖量定律可知，高壓泵將帶有磨料（一般是石英砂）的液體，從油管 經(jīng)特制的噴嘴將壓頭轉(zhuǎn)換為速度 ，即給液流中的砂粒以動(dòng)量，該動(dòng)量與套管、 巖層或其它障礙物接觸時(shí)，動(dòng)量的速度突然降為 0，此時(shí)含砂射流以沖量做功， 于是便產(chǎn)生了水力噴砂射孔技術(shù)。1.2 特點(diǎn)噴砂射孔與普通射孔相比具有以下特點(diǎn)：穿透深，對(duì)污染半徑小的儲(chǔ)層能夠 起到射孔、解堵的雙重目的；在孔眼周圍形成清潔通道，不會(huì)形

3、成壓實(shí)帶造成儲(chǔ) 層傷害；射孔孔徑較大；能夠根據(jù)不同的井身結(jié)構(gòu)和層段有選擇地進(jìn)行射孔。2噴砂射孔方案設(shè)計(jì)方法2.1 噴射參數(shù)的設(shè)計(jì)噴射排量。噴砂射孔過程首先需要確定最小的施工排量，確保噴射過程砂漿的順利排 出。根據(jù)理論分析及現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用密度2.65g/cm3的石英砂進(jìn)行噴射施工，10% 砂比順利返出，一般要求流速大于1.2 m/ s。在設(shè)計(jì)時(shí)首先需要根據(jù)井身結(jié)構(gòu) 確定最低施工排量,例如對(duì)于內(nèi)徑124.26 mm套管X外徑73 mmM管,要保證 砂漿的順利返出，至少要求排量大于0.3m3/min ,現(xiàn)場(chǎng)一般采用0.5 m3/ min。(2)噴射層位及噴槍個(gè)數(shù)。噴槍一般長度為3540cm ,能夠根

4、據(jù)地質(zhì)要求及油層厚度確定下入噴槍的 位置及個(gè)數(shù)。一般來講，排量1.0m3/min，對(duì)于噴嘴直徑3.8m左右的工具能夠保 證8孔孔眼壓差20MPa傷J如，對(duì)于3000 m以內(nèi)的油井，在地面設(shè)備許可的條件 下排量達(dá)到3.0 m3/min ,能夠下入8只噴槍，共24孔。根據(jù)試驗(yàn)及理論分析，水力噴砂射孔過程的噴射時(shí)間、噴射深度及壓力之問存在如下關(guān)系：V0=240Q/ntt d2(1)Lma=6.4dV0/(Vth + A Vp)(2)t = 2.535 X 105 X H6.4dV0/(2.18 H+A V p) 2ln6.4dV0/6.4dVC2(2.184H+A V p)L-L/(2.184H +

5、A V p)(3)Lt = 0Lt -00 = Lmax式中：Q為噴射排量，m3/min ; n為噴嘴孔數(shù)，個(gè)；d為噴嘴直徑，mm; Cd 為孔眼流量系數(shù)；V0為噴射速度,m/s ;Lmax為最大噴射深度,mm; Vth為臨界 噴射速度，m/s ; A Vp為在噴射孔由于回流導(dǎo)致的速度損失，m/s;H為材料的洛 氏硬度；t為噴射時(shí)間,s。對(duì)于上述方程能夠采取數(shù)值方法求解，為方便預(yù)測(cè)有 關(guān)參數(shù)，列出了不同材料的硬度及臨界噴射速度(表1)。表1不同材料的硬度及臨界噴射速材料名稱硬度(洛氏硬度)臨界噴射速度/ (m/ s)碳化鴇9363.2J55不銹鋼2013.3石英巖1912.6頁巖(含硅)171

6、1.3砂巖(含鐵)頁巖（白云巖）149.3大理石（鈣質(zhì)）117.3大理石（含硅）85.3砂巖（瀝青質(zhì)）64.0頁巖（瀝青質(zhì)）32.0根據(jù)上述方法計(jì)算，孔眼壓差在20MPa時(shí)，對(duì)于含鐵砂巖噴射時(shí)間在20 30min液體利用率最高。2.2 磨料的選擇實(shí)驗(yàn)表明，在一定壓力和排量下，射孔深度不隨磨料的濃度和磨料直徑的 增加而增加，相反在磨料粒徑增加到一定程度時(shí)射孔深度反而有下降趨勢(shì)。這說 明在一定壓力和排量下磨料有一最佳濃度值和粒徑值。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最佳濃度 范圍為6 %8 % ,適用濃度4 %10 % ,最佳粒徑為0.40.6 mm ,現(xiàn)場(chǎng)推薦 采用5 %8 % ,0.40.8mm的石英砂。2.3 噴射工作液工作液選用具有一定攜砂能力、 沿程阻力較小的液體，而且要特別重視油 層的保護(hù)工作。經(jīng)過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，決定采用0.2 %0.5 %HPG或HPS ,粘度要求 達(dá)到2040MPas以上，以保證攜砂性能。推薦的施工配方：稠化劑HPG的濃 度為0.2 分0.5 %;防膨劑KCl的濃度為1 分2 M DTE濃度為0.2 。/% 0.3 %, 根據(jù)不同情況可加入殺菌劑、 破乳劑等。2.4 噴射管柱強(qiáng)度校核噴槍位置的準(zhǔn)確程度對(duì)于噴砂射孔是至關(guān)重要的，同時(shí)由于管柱承受較高的內(nèi)壓，管柱強(qiáng)度的校核是極為重要的。根據(jù)工藝過程 ，經(jīng)過井筒溫度場(chǎng)的計(jì) 算、壓力場(chǎng)的計(jì)算、 油管柱的受力分析、 管柱的應(yīng)力計(jì)算等建