油气井水力喷砂射孔增产技术-.pdf

6 8 测 井与 射孔 2 0 0 6年 第 4期 油气井水力喷砂射孔增产技术 刘 同德 胜利油 ff l 孤 岛采油厂 摘要l 针对孤岛油田薄层稠油注气压力高、 注水井污染严重、 转注聚后吸聚能力下降、 外围油田非 均质严重 、 低渗等特点， 孤岛采油厂引进了水力喷砂射孔技术。经过在不同地区的应用， 取得了较好的效 果 。本文简要介绍水力喷砂射孔的研究以及现场的应用效果， 以利推广应用。 关键词 水力喷砂射孔油层污染低渗 1 前言 随着油 田开发的不断深 入， 孤 岛油 田已进入 开发中后期 ， 含水上升、 产油量递减 ， 相应的开发 难度越来越大。为保证油 田的稳产， 工作的重点 向三次采油和稠油吞吐转移。但是 ， 对注水开发 的非均质油田以及薄层稠油注蒸汽开发， 注水井 转注聚井的注入能力等问题 ， 始终得不到很好的 解决。而这些问题的产生与油水井的射孔又紧密 相连 ， 为此 ， 孤岛采油厂与石油大学合作 ， 实验 了 水利喷砂射孔技术 ， 基本解决了生产中的难题 。 2 水力喷砂射孔的工作原理 2 ． 1 水力喷砂射孔的理论模型 以水力学的动量 一冲量定律可知 ， 高压 泵将 带有磨料 的液体， 从油管经特制的喷嘴 ， 将压力转 换为速度 ， 当含砂液的质量为 m以 V的速度运动 时， 就给液流中的砂砾以 mV 2的动量 。该动量 与套管 、 岩层或其他障碍物接触时 ， 动量的速度突 然降为 0 ， 此时含砂射流以冲量做功 ， 于是便产生 了水力喷砂射孔技术。 水力喷砂射流动量公式如下 P ； ；mV 式 中， m 为含砂射流的质量 ； V为含砂射 流的速 度 ； P为冲量。 理论上， 不含砂的射流， 只要其能够在喷射面 上垂直形成的冲击力大于该材质 的抗压强度时， 同样有切割效果 。 2 ． 2 水力喷砂射流的混合方式和原理 在驱动压力的作用下 ， 混合液通过喷嘴形成 高压高速水射流 ， 穿 透套管后 即直接切割水泥环 和近井地带的岩石 ， 并能够有效切割和破碎岩石 ， 在砂砾冲击岩石产生裂纹的同时， 水 流在水楔压 力作用下挤入裂纹 ， 起到延伸 和扩展裂纹的附加 作用， 从而增强冲蚀破碎能力 。 水力 喷砂射孔技术射孔深度介于常规聚能弹 射孔和水力深穿 透射孔技术之间 ， 但该工艺井下 工具及地面配套设备简单， 作业费用低廉， 关键是 不会对地层产生压实带， 形成 的纺锤形孔眼可 以 有效地增加油气泄流面积。我国从上世纪 6 O年 代开始水 力喷砂射孔技术 的研究和现场应用， 但 由于对水 力喷砂射孔机理很少进行优化研究， 致 使作业效果受到一定影响， 制约了该技术的推广 应 用 3 水力喷砂射孔参数的优化 射孔作为连接油气层 和井 眼的直接通道 ， 其 参数， 如射孔孔眼直径、 射孔深度、 孔眼周围是否 存在压实带等， 都对 油气井 产能有着至关重要 的 静影响。聚能弹射孔作 为一项常规技术 ， 历经几 十 年的发展 ， 从射孔器材到射孔工艺都有长足进步 。 但是， 该项技术有一个缺点难 以克服 高速金属流 在冲开套管及地层 的同时， 会对射孔孔眼周围形 成一层较为致密的压 实带 ， 从而大 幅度降低地层 渗透率 ， 影响油气井产能。近年来 ， 国内外有关于 水力深穿透射孔方 面的研究报道 ， 该技术完全采 用水力方法打开地层， 并且带有喷嘴的高压挠性 维普资讯 第 4期 刘 同德 油 气 井水力喷砂 射 孔增产技 术 - 6 9 管可深入地层 2 ～3 m， 既避免了压实效应， 又能有 效地增加泄油面积， 将是一项非常具有应用潜力 的新技术， 只是还未见到有大面积现场应用 的报 道 。水力压裂技术作为低渗透油藏开发的主要措 施 ， 效果较好， 但由于施工成本很高 ， 而且 ， 当产层 邻近水层或井身结构不适宜时， 就难 以进行压裂 施工 ， 限制了该技术的应用。 根据现场的实际应用情况 ， 应用密度 2 ． 6 5 g ／ c m 的石英砂进行喷砂施工， 1 O 砂能顺 利返 出， 一 般要求流速大于 1 ． 2 g ／ s ， 在设计时首先需要根 据井身结构确定 最低施工排量 ， 如 5 套管完井 的一般应大于 0 ． 9 1 m。 ／ mi n 。喷枪一般长度为 3 5 4 0 c m， 可根据设计要求确定 下入喷枪个数 。具 体上可考虑排量在 1 ． O m。 ／ mi n时， 对 喷嘴直径为 3 ． 8 mm左右的工具可以保证有 8孔， 孔眼压差在 2 0 MP a 左 右 。 工作液不仅要求具有一定 的携砂能力 、 沿程 阻力较小的液体 ， 并且特别要求重视对油层 的保 护作用 。一般采用 0 ． 5 9 ／ 5 的稠化剂及防膨剂。粘 度要求达到 2 0 4 0 MP a s ， 保证携砂性能。 1 适用 井深 ≤ 5 0 0 0 m 2 射孔深度 7 5 0 mm 3 孔眼直径； 2 0 ra m 套管壁 5 0 ra m 地层中 4 施 工 压 力 ≥ 4 O MP a 4 总体思路及实现方案 水力喷砂射孔技术的基本原理是用地面压裂 车将混有一定浓度石英砂 的水浆打压， 通过油管 泵送至井下， 水砂浆通过井下射孔工具 的嘴喷射 出高速射流， 射穿套管和近井地层， 创造出一定直 径和深度的射孔孔眼。井下施工原理如图 1 。 ／套僻 一 一 油僻 一水力锚 一枪1 油层段 ／ 2 一 枪3 ／球座 图 1 喷砂射孔井下工具示意圈 水力喷砂射孔技术与常规射孔技术 相 比， 它 主要有四大优点 一是可以增加弹道的穿透深度 ； 二是不会造成象常规射孔那样 的油层压实伤害； 三是开孔的孔径较大； 四是可 以根据分层 和地应 力 的要求 ， 有选择 的定 向射孔 。图 2为水力喷砂 射孔现场示意图。 图 2 井下割缝 工地面流程示意 图 维普资讯 7 O 测 井与 射孔 2 0 0 6． 笨 5 现场实用及效果评价 现场实施的步骤 1 冲砂 、 洗井 、 通井至人工井底 ； 2 安装井 口， 包括不压井作业 的全套井 口 装置， 自封 ， 准备半封 、 全封 ， 以防井喷； 3 下割缝工具； 4 通过磁定位对所下油管 进行 校深， 定 出 喷嘴位置 ； 5 连接地面管线 ， 将泵车、 混砂 车、 水罐 、 砂 罐 、 过 滤 器 等按 图 2进行 连接 ， 地 面 管线 试 压 4 5 MP a ， 稳压 1 0 rai n 不降 ， 不刺不漏为合格； 6 用净化污水清洗地面管线及井下管柱 ， 日产液量 井 口见清水为止； 7 向油 管内投 入 2 5 mm 的钢球， 然后将 泵压提高到 3 0 MP a ， 保持 泵压 3 O ～3 5 MP a下连 续工作 3 5 rai n ， 完成第一个割缝 阶段 ； 8 在施 工 目的层 内依 次上提管柱 ， 进行割 缝施工； 9 在井下割缝井段施工结束前 5 ml n结束 加砂 ， 反洗井至井 口见清水为止 ； 1 0 起井下割缝管柱 ； 儿下 7 6 mm笔尖探冲砂至人工井底 ； 1 2 根据该井地质设计， 完井作业。 目前水力喷砂射孑 L 已经在我厂的油水井上进 行 了施工 ， 取得了良好效果。GD GB 1 一O 2井生产 曲线见图 3 。 2 O O6 m4 埔加0 6 门4 2 0 0 6 ， 0 4 J 2 2 2 0 0 1 4 ， ∞加 0 6 帕S 肪 2 0 0 6 瞄 门6 2 0 06 ∞S ， 2 I 2 0 0 6 删1 2 0 啦 9 日产油量 ⋯ ll_- lll ，l_ ‘ ． 。 ．． u-⋯ ． _ n - “ ⋯- 0■■ ■ ⋯⋯一 H _ 2 ∞ 6 帕4 埔 2 0 0 6 D4 7 1 4 2 0 0 6 ， 0 4 J 2 2 2 0 0 6 ／ e 4／ 3 0 2 c 06 ． 0 5 抑8 2 0 0 6 帕S 门6 2 ∞ 6 5 J 2 4 2 0 0 6 g 6 ／ 01 2 c 啦 e J O 9 台水 2 0 O 6 船4 ／ 0 6 2 0 0 6 , e 4 ／ 4 2 0 0 6 帕4 2 口 4 ， 3 0 ∞6 m5 瑚2 ∞ 6 』 0 5 门6 2 c 06 4 2 0 0 6 ∞6帕1 2 O 0 6 6 帕9 6 结论 围 3 GD G B 1 --0 2井生产曲线 水力喷砂射孑 L 技术为常规的聚能弹射孑 L 补充 了一种新的手段。它主要有 以下优点 可以增加 弹道的穿透深度 ； 不会造成常规射孑 L 中的地层压 实伤害及二次污染 ； 开孔的孑 L 径加大 ； 可以根据分 层和地应力的要求 ， 有选择定向射孑 L 。 维普资讯