水力割缝增产增注技术

超高压水力割缝卸压增透技术及装备通过超高压水力割缝，能增加煤层的透气性，提高钻孔等效直径、抽采量、抽采半径、初速度及残余瓦斯下降的幅度，进而达到快速消突的目的。

标签：超高压;水力割缝;卸压增透引言：穿层钻孔是防治煤矿煤岩动力灾害主要技术手段之一。

钻孔直径及煤层透气性是决定穿层钻孔抽采效果的关键因素。

一、技术原理超高压水力割缝卸压增透技术是在已施工的穿层钻孔，以高压水为动力，对钻孔周围煤体进行切割、剥离，改变煤层弹性潜能和应力分布，达到增强卸压、提高透气性和促进瓦斯排放的作用，实现降低或消除突出潜能。

二、技术特点可实现80～100m以上顺层钻孔、80～120m以上穿层钻孔进行超高压水力割缝。

（一）可实现钻进、割缝一体化（二）操作方便，效率高，穿层、顺层钻孔均可割缝（三）割缝半径可达1.0～1.5m（四）设备钻齿、超高压旋转接头及系列钻杆更有利于排渣（五）依据煤层硬度不同选配系列化高低压转换器三、适用范围超高压水力割缝装置装备适用于：（1）高地应力、高瓦斯、低透气性煤层（煤层硬度f>0.4）工作面顺层钻孔、穿层钻孔及石门揭煤卸压增透、冲击地压防治等;（2）超高压顶板切割，局部放顶。

说明：对区域性的压裂采用先割后压、先割后注，人为预先制造裂隙，使得压裂过程中裂纹可控，能更好的实现卸压增透效果，提高抽采效率。

四、操作规范（一）使用范围煤的坚固性系数f≥0.4：适用于底板岩巷穿层钻孔、石门揭煤、工作面顺层钻孔超高压割缝增透。

（二）系统功能采用高低压自动转换割缝器，低压状态下水从前端流出，实现钻进功能;高压状态下，割缝器前端封闭，形成径向射流，实现割缝功能;达到不退出钻杆钻进、切割于一体化的作用。

（三）应用效果装置正常工作压力达到100MPa，煤层切割后形成2.0～2.5m的缝隙，提高煤层的透气性和瓦斯释放能力。

高压割缝后抽采时间缩短1/3～1/2，减少措施钻孔工程量1/3以上。

（四）设备准备阶段（1）井下供水系统准备：将Φ25或Φ19的高压胶管的一端连接井下巷帮供水管路，另一端接入清水箱，因为超高压清水泵流量为125L/min，供水管路所提供水流量需满足割缝作业时超高压清水泵所需水流量，并且保证在割缝作业时连续供水。

水力割缝工艺技术水力喷砂割缝技术是采用含砂的高压水流通过井下割缝工具后，形成高速射流，在水流和磨料高速冲击下，将套管及周围岩层沿轴向切开，最后在近井地带形成多对宽约20mm，缝高200mm，缝深1200mm，互成180°的长缝，并可根据储层厚度提升管柱切割多条裂缝，从而达到增加井筒周围地层渗透率、改善近井带的渗流阻力及增产增注的目的。

水力喷砂割缝是一项增产增注新技术，相对于常规射孔而言，其解决了射孔深度不足、射孔压实带及污染的问题，同时增加了渗流面积，相对水力压裂而言，其施工简单，成本较低，所产生的裂缝易于控制，同时增产增注效果明显。

水力喷砂割缝后，油水井井筒周围岩层的几何形态发生了巨大变化，打破了原来地层的平衡状态，近井带应力重新分布，形成一对相对较深的缝隙，在强大的地应力作用下，调整了原来的应力场：在裂缝的表面区域为拉应力区，而非压应力区，使压实带的岩层发生疏松并产生新的裂纹，影响半径达到1.5米以上，从而有效提高地层的渗透能力，增大地层的渗透率。

割缝后近井地层的应力将大幅度下降，仅为钻井后井周应力的15%—5%，且影响范围达3m之多，虽然是局部地区渗透率大于其它地区的渗透率，但生产井的产量仍能得到很大的提高。

另外，水力喷砂割缝技术是利用磨料水流的磨蚀作用，能够有效减少对套管及水泥环的冲击、破坏作用，避免了常规套管射孔完井对地层的伤害，是提高油气井产量的新技术，对水力割缝过程中套管强度的变化和地应力的重新分布情况、近井地带渗透率的变化进行了有限元分析，认为割缝后套管强度仍能满足生产的需要，不会产生严重破坏，水力喷砂割缝增产增注机理，主要体现在以下几个方面：（1）清除油水井井壁泥浆污染。

通过水力喷砂割缝，在油水井筒附近割开缝，解除了由于钻井过程中泥浆侵入带来的污染，从而解除堵塞达到增产增注的目的；（2）解除密实圈，提高近井带渗透率。

钻完井后，在地应力的作用下，井筒附近形成应力集中区，其厚度大于油井直径，该区域内应力水平是远场的2.5 ~3倍，由于高主应力的作用，围岩被压实，形成密实圈，渗透率远低于远场渗透率。

煤矿井下高压水力割缝技术应用简析摘要：瓦斯抽采是瓦斯灾害治理的重要手段。

矿区煤层透气性系数普遍较低、抽采瓦斯难度大，采前瓦斯抽采困难，而且随着煤矿开采深度的逐步增加，地应力增大，瓦斯含量和瓦斯压力增加，“掘－抽－采”不平衡问题日益凸显。

寻求一种提高煤层渗透性、强化煤层瓦斯抽采率的技术显得迫在眉睫。

煤矿一直在探索如何能进一步提高瓦斯抽采效率，在采用液态CO2置换驱替煤层瓦斯方面，取得了很好的效果。

研究表明，要实现瓦斯的高效抽采，其关键点是破坏瓦斯“存、储、盖”等大环境，释放瓦斯煤体周边应力，通过施加外部动力，达到增透、促抽的瓦斯高效抽采目的。

基于此，本篇文章对煤矿井下高压水力割缝技术应用进行研究，以供参考。

关键词：煤矿井下；高压水力割缝技术；应用分析引言甲烷是煤层气和煤层气中的一种气体，甲烷是其中的主要组成部分，是清洁和高质量的能源。

中国煤矸石气藏约36.8×1012m3，低层煤矸石气藏16×1012m3，占资源总量的40%以上。

它们主要分布在西北天然气集中区和东北天然气集中区，以及中国北方天然气集中区鄂尔多斯盆地侏罗纪和白垩纪煤层气层。

目前，中国煤层气资源的合理开发利用受到高度重视，已成为能源开发利用的重点领域，预计将成为煤层气勘探开发的新领域。

为了解决我国煤层气有效开采的技术问题，提出了一种通过液压接头富集技术气体的方法，以便为在其他矿山混合使用低厚度煤层气提供技术支持。

1水力割缝破煤机理水力压裂机理主要体现在断煤的切割和破坏、断煤的牵引和破坏以及断煤的内部破坏。

(1)切断并销毁碎煤。

根据力学定律，喷水冲击煤体表面，煤体上的作用可分解为拉力和剪切应力。

当这两种应力均超过煤体所能承受的极限时，煤体开始受到拉伸和剪切损伤。

= σtan φ + c ( 1):煤体的剪切应力，mpaφ为法向应力，mpaφ是煤体内部摩擦角()；c表示煤体粘附，MPa。

(2)拉伸破坏煤的结垢效果。

当煤体第一次受到喷水的影响时，里面有牵引裂纹随着喷水不断撞击，周围的煤体受到牵引约束，裂缝逐渐向煤体深处延伸。

科技成果奖申报表项目名称高压水力割缝增透技术研究及应用主要完成者唐怀林樊树槐魏明何超董随志段启刚陈奇任务来源公司下达计划编号和名称工作起止时间2011.1～2011.4成果用于生产时间2011.5～今申报部门南桐煤矿通瓦科成果登记号基层编号矿业公司编号主要内容：一、概况：南桐煤矿系煤与瓦斯突出矿井，已开采至-450m七水平。

开采的4#、5#、6#煤层均属突出危险煤层, 其中5#煤层作为保护层首先开采对4#、6#煤层进行保护。

5#煤层掘进前瓦斯治理主要是在对应的矽抽巷施工常压水洗穿层钻孔对待掘5#煤层营造掘进条带安全屏障，但由于5#煤层透气性差，随着开采水平的加深，在高地压力和瓦斯压力的作用下，现有瓦斯治理技术和装备越来越不能满足生产需要，主要表现在钻孔抽放率低、预抽时间长、效果差，抽放措施难以实施到位，需施工大量的穿层预抽钻孔方能达标。

为加快瓦斯治理步伐，南桐煤矿采用乳化泵配合ZYW-1200型钻机，进行“高压水力割缝煤层增透试验”，并进行了推广及应用。

二、高压水力割缝工艺流程及作用原理1、高压水力割缝工艺流程高压水力割缝设备由高压切缝钻头、高压钻杆（Φ50mm）、ZYW-1200钻机、乳化液泵等设备组成。

施工的水力割缝钻孔均首先采用常压水穿透煤层全厚，钻孔孔径为Φ75mm，并在施工过程中准确记录每个钻孔岩孔段、煤孔长度。

然后采用高压水通过专制的割缝器对钻孔煤孔段对煤孔段进行割缝；割缝刀数根据煤孔长度确定（每间隔0.8m割一刀），每个刀割缝时间为15～60min 。

水力割缝示意和设备布置图详见下图。

图中：1-水箱，2-乳化泵，3-溢流阀，4-球形阀，5-压力表，6-高压水管。

7-高压密封输水器，8-高压密封钻杆，9-钻机，10-高压密封钻杆，11-自动切换式切缝器，12-钻头。

2、作用原理一般情况下，具有突出危险的煤层高地应力和瓦斯压力的作用下，内部孔隙和裂隙都很小，为了增大煤体的透气性系数，只有人为的采取措施使煤层卸压或在煤层内部中造成空隙，改变煤体结构，沟通及扩展煤层内部的裂隙网。

割缝衬管水平井完井的完井增产技术 B.W.McDaniel 翻译:刘玉忠(大庆职业学院)校对:胡淑娟(大庆油田有限责任公司设计院) 摘要　从低渗透油层存在的问题、压裂充填、常规完井方法、射孔或割缝衬管、固定成组分布射孔的无孔衬管和现有技术等方面进行了论述。

指出由于在分支井中精确造缝困难,因此长裸眼井要成功地实施压裂增产措施目前仍然是一个问题。

在进行低渗透油层水平井钻井设计时,有效的压裂增产措施成本要比原油增采量所补偿的更多。

介绍了几种独特的增产方法,可在不注水泥固井衬管的条件下在完井时成功地造缝。

喷砂压裂很好地控制了压裂充填,可以视为一项有效的压裂增产措施。

主题词　裸眼完井　割缝衬管完井　水平井　分支井　压裂充填　增产技术一、引言中低渗透率油层水平井的完井方式分为两种:裸眼完井和在水平井段用不注水泥衬管完井。

为使这些井长期有效地生产,在实施传统的水力压裂和压裂酸化作业时要求控制水平井段的压裂位置。

目前在不注水泥的井筒中尚无控制压裂填砂位置的充填技术。

因此介绍了割缝衬管水平井完井的完井增产技术。

二、介绍低渗透碳酸盐或砂岩油层水平井完井的成本主要包括钻井和完井成本两部分。

当经济潜力严重地受到较高的开采成本或有限的产能系数限制时,割缝衬管完井是最好的完井方式。

用水平井裸眼完井获得的原油增采量可以证明,在现有的老油田开发新油田或增加钻井的做法是正确的。

在老的垂直井中重新进行侧钻水平井完井,通常会因为井眼尺寸受到限制被指定为裸眼完井。

低渗透油层中的许多水平井完井要求实施增产措施,使有效的成本得到更多的产能。

假设长裸眼井段的分支井与一口特殊油藏中的垂直井完井相比不需要昂贵的增产作业,由于意想不到的产量,低渗透油层的水平井裸眼完井增产作业会明显地增加经济效益,但多数增产作业由于缺乏压裂填砂方法而失败。

三、准备工作油层增产措施模拟实验是在一个水平渗透率和垂直渗透率均为0.1md的油层,一口中半径的水平井,即使在水平分支的表皮因数为零时,其采油量不多于一口有效实施过增产措施的垂直井的采油量。

246水力喷砂割缝工艺技术是石油开采领域的一种增产、增注措施工艺技术。

它利用高压磨料砂液在套管内壁处根据需要喷射切割出多条长20cm 、宽1～2cm的长缝，高压磨料砂液切割套管同时继续向地层深部进行深穿透切割射孔，深约1m，从而大大增加了油井泄油半径，增大了油气渗流面积，使地层深部能量与井筒得到沟通。

因此，对油井近井地带堵塞的解除、提高薄层开发、注聚高压井的增注方面效果显著。

它不但可作为一种完井方法代替常规射孔完井，也可作为常规射孔完井的生产井后续开发的补充。

1 技术现状水力喷砂割缝技术最早由前苏联研究并发展完善的一项提高油气产量新技术。

实施水力喷砂割缝技术需要压裂车、混砂车及井下工具，因此施工成本高、组织调配设备难。

割缝所需射流喷射压力一般为25～30MPa，由于高压射流液中含有硬度较高的石英砂，喷枪内的喷嘴磨损较快。

因此，一般掺入砂比较低，体积比为4%～5%。

喷嘴受制造工艺影响，耐磨硬度不够，若喷射时间过长，喷嘴耐受不住高压磨损，喷嘴孔径逐渐扩大，最后失去喷射能力，1个喷嘴只能割1～2个缝，若施工井段需要割多条缝，则需反复提出井下工具，更换喷嘴。

井下喷枪匀速下放，是保证割缝的缝宽、缝深均匀的关键环节。

早期利用作业机吊装油管进行慢速下放。

一般作业机下放速度太快，导致井下喷枪没有足够时间对套管进行开孔及地层割缝，地层深穿透深度不够，影响整体施工效果。

2 新型喷砂工艺系统的研制2.1 小型压裂混砂配液系统的研制为便于灵活施工，不受大型设备投资、租赁限制，特殊设计了小型压裂混砂配液系统，它包括高压泵注小型压裂橇、混砂配液橇。

压泵注小型压裂橇的技术特点是泵出压力高（110MPa）、排量低（50L/min），因此压裂橇比常规压裂车相比体积小、成本低，施工灵活。

2.2 新型喷砂割缝工具的研制割缝工具由油管传输下入井中，当割缝工具送到设计位置后，油管悬挂在井口处，井口密封，不在动用作业机及管柱操作。

地面泵入液压，当泵压为20～40MPa的水流下，含砂高压水到达喷枪底端的引鞋处，引鞋内部有单流阀钢球，水流只能从喷枪的喷嘴射出。