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煤层气U形井水力喷砂压裂技术吴春方;陈作;刘建坤;窦亮彬;刘善勇【摘要】为了解决煤层气U形井水力喷砂压裂时射孔砂难以由施工井上返、管柱易砂卡的难题,在对比分析水平井水力喷砂压裂工艺的基础上,根据U形井的井身结构特点,对水力喷砂压裂工具进行了改进,将扶正器的直流流道改为螺旋流道;组合式陶瓷喷嘴改为整体式合金喷嘴;对施工工艺进行了改进,射孔砂和返排液由U形井的直井返出;对工艺参数进行了优化,优选得到最佳喷嘴直径为6mm,油管排量为2.0 m3/min.现场试验表明,采用改进后的工具和优化的工艺参数避免了管柱砂卡.试验井采用优化的工艺参数,顺利压裂4段,注入活性水1 932 m3,加砂90 m3,最高砂比达到23％.试验井排水降压3个月后产气,目前日产气稳定在500 m3左右,累计产气75 000 m3,增产效果良好.这表明,采用改进的水力喷射压裂工具、工艺及优化的工艺参数能够解决煤层气U形井的压裂难题,为后续煤层气U形井的压裂改造提供了一种技术手段.【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2013(041)004【总页数】5页(P105-109)【关键词】煤层气U形井;水力喷砂压裂;活性水;现场试验【作者】吴春方;陈作;刘建坤;窦亮彬;刘善勇【作者单位】中国石化石油工程技术研究院,北京100101;中国石化石油工程技术研究院,北京100101;中国石化石油工程技术研究院,北京100101;油气资源与探测国家重点实验室(中国石油大学(北京)),北京102249;中国石化石油工程技术研究院,北京100101【正文语种】中文【中图分类】TE357.1U形井作为煤层气藏开发的有效方法之一，能够最大限度穿越煤层割理裂隙系统，沟通煤层裂隙通道，扩大煤层降压范围，降低煤层水排出时的摩阻，大幅提高单井产量和采收率，达到产能和效益的最大化[1］。
绝大多数煤层气井要想达到工业开发价值，均需进行压裂改造，但筛管完井的U形煤层气井因机械封隔器无法坐封，传统压裂方式无法实施[2］，成为制约煤层气高效开发的主要因素。
中国石油大学（华东）22春“石油工程”《采油工程方案设计》作业考核题库高频考点版（参考答案）一.综合考核(共50题)1.影响地层出砂的因素包括()等。
A、胶结物含量B、胶结类型C、含水率D、生产压差参考答案：ABCD2.水力射流泵的泵效是容积效率。
()A.正确B.错误参考答案：B3.地应力的研究只对采油工程方案中的水力压裂油层改造方案设计有作用。
()参考答案：错误4.完井方式选择需要考虑的因素包括()。
A.油藏岩石特性B.分层开采C.油井的采油方式D.层间渗透率差异参考答案：ABCD参考答案：正确6.财务净现值(名词解释)参考答案：财务净现值(FNPV)是指项目按行业的基准收益率或设定的目标收益率，将项目计算期内各年的净现金流量折算到开发活动起始点的现值之和，它是房地产开发项目财务评价中的一个重要经济指标。
主要反映技术方案在计算期内盈利能力的动态评价指标。
7.射孔负压设计时要尽可能的降低射孔时井底流体的压力。
()A.正确B.错误参考答案：B8.短曲率半径水平井基本上采用裸眼完井方式。
()参考答案：正确9.抽油机井生产系统是由抽油机、抽油杆、抽油泵所组成的生产系统。
()A、错误B、正确参考答案：A10.注水井试注前一般要经过()等环节。
A.压裂增注D.地层测试参考答案：BC11.影响常规有杆泵泵效的因素包括()。
A.抽油杆和油管的弹性伸缩B.气体和充不满的影响C.漏失的影响D.体积系数的影响参考答案：ABCD12.原油粘度越大，注水开发过程中水油的流度比越小。
()A.正确B.错误参考答案：B13.油井出水来源主要有()。
A、束缚水B、注入水C、边水D、底水参考答案：BCD14.射孔完井作业中导致油气层伤害的因素包括()。
A、射孔液与储层岩石和流体不配伍B、射孔压实带的形成C、射孔孔眼深度大于钻井污染带的深度D、射孔孔眼密度和孔径过小参考答案：ABD采油工程方案经济评价指标中，投资利税率是指项目生产期内年平均利润总额与总利润的比例。
定向限流法射孔压裂技术及发展方向摘要：研究了射孔方位角、地应力和岩石力学性质与射孔方位相关关系，为射孔方位确定和压裂施工效果提供坚实基础和可靠保障。
应用表明，定向射孔压裂可以有效减小近井摩阻，增加地层中流体的渗流能力，提高低渗油田的产能，并提出了低孔低渗储层射孔工艺发展方向及改进的建议。
关键词：定向射孔；井筒崩落；横波异性水力压裂技术是某油田绝大多数油层进行良好改造措施的有效方法。
但是有些井在压裂施工过程中由于近井筒处高摩阻，造成油层改造失败。
针对这一问题，结合地应力方向的研究，探索出了定向射孔压裂技术，这项技术解决了由于螺旋射孔形成的复杂近井筒裂缝几何形状导致高摩阻造成施工失败的问题。
定向射孔是解决近井筒处较高的摩阻一种有效途经，施工安全，针对性强。
1 理论研究定向射孔压裂技术是在与水平最小主应力方向成某一角度定向射孔，通过水力压裂造缝，使裂缝沿射孔孔眼方向起裂，然后重新定向到垂直于最小主应力方向，在同一压裂层内形成二条裂缝。
研究表明，射孔方位角对裂缝起裂方位有重要影响，裂缝的起裂位置与射孔方向一致。
地应力是压裂工程中的重要参数，其方向解释有井筒崩落地应力方向分析方法和横波各向异性地应力方向分析方法。
1.1 井筒崩落地应力1.1.1 基本原理油井钻井过程是在地应力作用下进行的。
钻井井孔的形成导致地应力在钻孔井壁上产生应力集中，当应力集中超过井孔周围岩石的破坏强度时，岩石便出现破坏而产生井孔崩落现象。
因此，井孔崩落与地应力状态即地应力大小和方向)存在内在的必然联系。
分析表明，水平最小主应力方向出现最大的应力集中，因此最容易发生井孔崩落。
也就是说，井孔崩落方向代表着水平最小主应力方向。
当考虑井孔中流体压力和岩石中孔隙流体压力时，水平最小主应力方向上最容易发生井孔崩落，即井孔崩落方向反映水平最小主应力方向。
1.1.2 基本方法井孔崩落导致崩落处的的井径增大，利用四臂、六臂地层倾角井径测井仪或FMI成像测井可以直接测定井孔井径变化特征，便可确定井径增大方向，即最小主应力方向。
水力喷射技术在潜山水平井的应用摘要：兴古潜山水平井储层存在岩性特殊，裂缝发育，高温、高压，井况复杂，压裂起裂点选择受限等问题，对压裂工具、压裂液、支撑剂、压裂工艺等都提出了较高的要求。
通过在深层巨厚潜山大井段水平井试验水力喷射压裂技术，实现了一次管柱可进行多段压裂，施工周期短，不需要机械封隔，能够自动隔离，用于裸眼、套管完井，可进行定点喷射压裂，准确造缝。
目前已实施3口井，取得较好的增产效果，为潜山深层水平井改造提供了经验和技术支持。
关键词：兴古潜山压裂水平井水力喷射分段一、油藏概况兴古潜山构造上位于辽河坳陷西部凹陷中南部兴隆台～马圈子潜山构造带上。
该区储层构造复杂，岩性多样。
兴古潜山太古界为具有统一压力和温度系统块状裂缝性油藏，油藏顶部埋深-2355米，目前认识含油底界-4680米，含油幅度2300多米；如何高效动用巨厚储层，是开发部署上的一道难题。
兴古潜山储层具有双重介质特征，储集空间分为孔隙型和裂隙型两大类。
基质孔隙度有效储层平均4.8%。
宏观裂缝多为中、高角度缝，裂缝平均孔隙度0.52%。
裂缝平均渗透率161md。
基质平均渗透率0.82md。
兴古潜山原油性质好，属稀油。
地层原油密度为0.6442g/cm3，粘度0.384mpa.s。
天然气相对密度0.6755，甲烷含量平均83.6%，属溶解气。
二、油层改造难点由于兴古潜山油藏的特殊性，油层改造存在以下技术难点：1.井口施工泵压高井底破裂压力高。
井底破裂压力主要受地应力及岩性的控制。
绝大多数井底破裂压力随地层深度的加深而增加。
压裂管路沿程摩阻高。
对于选定的压裂液及配方系列和管柱结构, 压裂管路沿程摩阻与井段的深度成正比增加。
超深井压裂施工的管路摩阻同样是普通井的2~3倍。
2.施工参数受限由于压裂液在泵注过程中沿程摩阻受施工排量的影响极大, 提高施工排量, 沿程摩阻就会成倍增加, 所以施工排量很难提高。
施工排量提不高, 必然导致水力压裂裂缝高度受到影响, 所以在低排量压裂的条件下很难压开宽裂缝。
兴隆台古潜山超深井水力喷射冲砂工艺研究与应用【摘要】对于辽河油田兴隆台古潜山这类超深井而言，由于井眼轨迹复杂，增斜降斜连续段较多，井内摩阻较大。
因此常规修井设备和工具的工作性能降低，螺杆钻冲砂、磨鞋或是刮刀磨铣钻砂等常规冲砂修井工艺p实施风险变大，甚至难以见效。
利用水力喷射冲砂技术，能够治理超深井冲砂顽疾，有效缩短修井工期，确保油井正常生产。
【关键词】超深井水力喷射冲砂应用1 前言辽河油田兴古潜山油井马古6-6-12与马古6-10-16井实施压裂措施后，采用常规正、反冲均未见效，严重影响了油井的正常生产。
利用水力喷射冲砂技术可以很好地解决上述问题及超深井冲砂顽疾，同时有效缩短修井工期，确保油井正常生产。
其推广应用能够产生良好的经济效益。
2 水力喷射冲砂技术2.1 工作原理水力喷射冲砂的工作原理遵循水动力学的动量-冲量定律，在地面将冲砂液增压，当高压冲砂液通过冲砂喷嘴时，液流的压头被喷嘴转换为动量，以高速射流射出，冲击固结的砂面，此时，动量在瞬时被转换为冲量，在冲击力作用下固结的砂面被剥蚀、破碎。
2.2 冲砂喷嘴设计参数⑴根据设计的冲砂液上返速度确定所需冲砂液的流量式中：q━冲砂液流量，l/min；━套管内径，mm；━油管外径，mm━携砂液上返速度，m/min。
⑵根据冲砂液的流量与泵压确定喷嘴的当量直径s式中：q━冲砂液流量，l/min；━喷嘴当量直径，mm；━泵压，mpa；⑶根据喷嘴每孔的直径确定喷嘴数量式中：━喷嘴出口直径；n━喷嘴数量。
⑷射流打击力式中：━射流打击力，n；2.3 现场应用2.3.1 马古6-6-12油井马古6-6-12油井压裂后冲砂出现问题，用于深井钻砂的小修工艺技术只有螺杆钻钻砂，且要求耐高温。
在不接触砂面时上提下放指重变化过大，压差高达5-6吨，钻压难以控制（操作规程要求螺杆钻钻压在0.5-1.5吨），无法钻进，提出螺杆钻时两头弯曲。
为此采用xj650修井机进行大修作业，在下钻至4325.05m遇阻，起下钻和扭矩传递的摩阻很大。
水力喷砂压裂技术首次在预探井使用获得成功塔里木油田油田高压注汽锅炉在役检验与研究YM2-6定向井钻井实践与认识
·11·
5.2钻具事故的预防及处理
（1）钻具事故的预防
6结论与认识
（1）塔里木油田英买力区块定向井裸眼段长，定
①优化轨迹设计，尽可能的减少调整段长度，从
而使井眼轨迹平滑过渡，减小摩阻扭矩，保证施工的顺利；
向施工过程中存在严重“托压”、工具面难稳定等不利因素，对定向施工造成一定的困难，并影响动力钻具的造斜率。
调整泥浆性能，及时向泥浆中混入原油，对降低摩阻、减少“托压”具有良好的效果；
（2）优化轨迹设计，尽可能的减少定向滑动调整井段，使井眼轨迹平滑过渡，减小摩阻扭矩，保证施工的顺利；
（3）杜绝不合格钻具入井，并定期倒换钻具；（4）长裸眼定向井钻井过程中，采用螺杆+PDC钻头复合钻井技术可以提高钻井效率，减少井下复杂情况和事故的发生。
参考文献
1苏义脑. 水平井轨迹控制技术. 石油工业出版社, 20002胡丰金，王敏等. 定向井造斜井段的卡钻分析与预防. 钻采工
艺，1997，20（6）
②入井钻具要全面检查，防止有伤钻具入井，并
定期对所有钻具进行探伤；
③定期进行钻具位置的倒换，改变钻具的受力状
态，防止钻具产生疲劳破坏；
④严格遵守操作规程，做到不溜钻、不顿钻，钻进
中注意泵压变化，发现泵压下降，地面查不出原因，立即提钻检查钻具；
（2）断钻具事故处理经过
在第一个井眼稳斜钻进时，钻具组合：Ф241.3mm
PDC 钻头+Ф185mm 螺杆+Ф165mm 单流阀+MWD短
节+Ф127mm 无磁钻杆（1根）+Ф127mm 加重钻杆（39根）+Ф159mm 随钻震击器
+Ф127mm 加重钻杆（6根）
+Ф127mm 钻杆。
钻进至井深5788.75m ，泵压由20.5MPa 下降到19.7MPa ，无进尺，提钻检查，发现Ф165mm 单流阀距公扣端面35mm 本体处折断。
落
鱼：Ф241.3PDC 钻头+Ф185mm 螺杆+单流阀断块和单流阀件（键），落鱼总长
7.83m 。
由于单流阀断裂入井
的只有35mm ，事故处理时主要是打捞螺杆，首先选用
3韦孝忠, 李欣. 长庆气井水平井斜井段断钻具事故剖析. 石油
钻采工艺, 2002,24（4）
责任编辑：李未蓝收稿日期：2019-09-21
Ф220×Ф182卡瓦打捞筒，下了2次都没捞到，后下入Ф220钢丝打捞筒打捞单流阀阀件也没成功，然后下入Ф230mm 母锥打捞失败，最后决定注灰侧钻。
原因
分析：单流阀质量不过关；钻具疲劳损坏。
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水力喷砂压裂技术首次在预探井使用获得成功
2019年3月11日，在新疆油田公司勘探公司精心组织下，新疆油田公司采油工艺研
究院科研人员缜密设计，井下
作业公司、试油公司的大力合作和各单位安全监督员的监督下，新疆油田预探井夏盐15井采用水力喷砂压裂技术获得成功。
夏盐15井是新疆油田公司一口预探井，该井位于准噶尔盆地陆梁夏盐3井南断块圈
闭构造上，2019年11月22日完钻，完钻井深2904m ，钻探目的是开辟陆西地区侏罗系
三工河组的油气勘探新区块。
夏盐15井本次措施层段是在2728～2738m 之间，采用常规措施控底工艺，难以避免
人工裂缝沟通下部水层，如果使用深穿透射孔弹射开目的层，那么又无法得到理想的产能，经过采研院科研人员对各项数据分析，决定采用水力喷砂工艺技术，对该层进行改造压裂。
水力喷砂射孔辅助压裂技术是集射孔、压裂、隔离为一体的新型增产措施工艺，该技
术利用一个带喷嘴的喷射枪产生的高速流体穿透套管、岩石，并在地层中形成孔洞，随后
的高速流体直接作用于孔洞底部，产生高于地层破裂压力的压力，在地层中造出一条单一
的裂缝。
夏盐15井采用水力喷砂射孔技术，可在该生产层创造出较大深度的清洁无阻的油气
通道，射孔深度长，孔径大，可有效克服近井地层污染。
有利于裂缝沿射孔方向延伸和扩展，并降低裂缝的延伸压力。
该技术特别适用于新井完井、预探井、低渗井的储层技术改造。
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