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不动管柱水力喷射压裂技术在川西气田水平井的应用屈静【摘要】水力喷射分段压裂技术是针对低渗透致密油气藏开发的水平井特别是裸眼水平井最有效的储层改造技术之一.现有的水力喷射压裂技术存在需带压装置、需动管柱、工期长、需取工具、压井伤害、连续油管排量低等缺点,不适合川西地区低渗致密的地层特征.通过对现有的水力喷射压裂技术进行改进,形成了水平井不动管柱滑套水力喷射分段压裂技术.该工艺结合了水力喷射压裂技术和滑套多层压裂的优点,不动管柱连续分段改造、不带封隔器、管柱容易起出,克服了常规水力喷射压裂技术的众多缺点,并进行了现场实践,获得了显著的增产效果.【期刊名称】《油气藏评价与开发》【年(卷),期】2012(002)001【总页数】4页(P41-44)【关键词】水力喷射;水平井;低渗致密储层;压裂技术【作者】屈静【作者单位】中国石化西南油气分公司工程技术研究院,四川德阳618000【正文语种】中文【中图分类】TE375川西气田总体属于低渗致密气藏，水平井分段压裂是这类油气田实现最大化开采的重要手段。
一般的封隔器分段压裂技术存在成本高、工序复杂、施工周期长、对储层伤害大、对地层与井筒的适应能力较差等诸多局限，特别是对裸眼水平井，裂缝往往是在水平段端部而不是在水平井段的一个指定位置开裂，裂缝位置及方向难以控制，达不到预期增产效果。
水力喷射压裂技术借助于使用一种特殊的喷射压裂工具，可以达到对地层任意位置进行定点压裂改造的目的，同时避免了下入封隔器分段压裂时可能带来的问题，施工周期短、作业成本低[1]。
原有的水力喷射压裂技术存在需带压装置、需动管柱、工期长、需取工具、压井伤害、连续油管排量低等缺点，不适合川西地区低渗致密的地层特点，通过对现有的水力喷射压裂技术进行改进，形成了水平井不动管柱滑套水力喷射分段压裂技术并进行了现场实践，获得了显著的增产效果。
水力喷射分段压裂技术主要是采用“动态”封隔方法来代替常规的机械封隔方法，使压裂液沿着井眼流入特定的裂缝中，该技术结合了四大关键技术：水力喷射、水力压裂、喷射泵注、双通道流体注入。
水平井分段压裂技术的研究与应用摘要：腰英台油田属于低渗透油田类型，直井压裂后开采有”三快三低”特征，即三快包括产量下降速度快，含水上升速度快，自然递减速度快；三低包括开采程度低，开采速度低，开采产能低。
围绕低渗透油田开发技术问题，腰英台油田试验水平井分段压裂改造低渗透储层的应用研究，其中主要包括滑套式封隔器分段压裂的应用研究，水力喷射分段压裂的应用研究，腰英台油田现场试验3口井，压裂改造后单井产量最高达到相邻直井的4.5倍，积累了大量的现场经验，为在低渗透油藏大规模应用水平井创造了条件。
关键词：低渗透油田水平井压裂改造分段压裂一、水平井分段压裂发展历程及技术现状[1]国内从1994年开展了水平井的压裂改造试验研究，国内各油田（大庆油田、胜利油田、吉林油田等）已对多口水平井进行了压裂改造的试验，制约水平井分段压裂的关键技术初步得到突破，分段压裂优化设计、分段压裂工具上基本配套完善，保证了水平井压裂技术在低渗透油气藏的应用[2]。
目前国内水平井分段压裂施工工艺有三种：水力喷射分段压裂技术、双封单卡分段压裂技术、滑套式封隔器分段压裂技术。
二、水力喷射分段压裂技术的应用1.水力喷射分段压裂机理1998年，surjaatmadja提出水力喷射压裂方法，并应用于水平井压裂。
水力喷射分段压裂（hjf）是集射孔、压裂、隔离一体化的增产措施，专用喷射工具产生高速流体穿透套管、岩石，形成孔眼，孔眼底部流体压力增高，超破裂压力起裂，造出单一裂缝（如图1）。
1—引鞋；2—多孔管；3—单流阀；4—扶正器；5—喷枪：6—安全接头；7—套管。
2.水力喷射分段压裂—yb1p1的应用2011年9月18日施工，对yb1p1井2320.8～2781.0m水平段分四段进行压裂改造，施工总时间7.97小时，累入地层液量1206.4m3，累入地层砂量111.1m3，最高砂比22.3%，平均砂比19.45%，排量2.4～2.5m3/min，破裂压力最高68.1mpa，最低21mpa，工作泵压50～66.8mpa。
水平井水力喷射分段压裂技术的研究与应用赵绍伟【摘要】随着本厂利用水平井开发的油藏类型范围不断扩大,水平井总数不断增多,同时低效开发的水井数也逐渐增多,常规增产增效措施已无法满足开发需求,针对这一问题,引进了集射孔、压裂、分隔一体化的水力喷射分段压裂技术储层改造工艺.本项目结合油田油藏开发和完井特点,优化选井条件并开展了工艺技术的适应性研究,主要是在压裂液的研究、井下工具的配套、施工参数的优化、施工管柱的设计等方面开展研究与应用、最终提高了低产低效水平井的单井产能.【期刊名称】《石油化工应用》【年(卷),期】2015(034)006【总页数】4页(P49-51,55)【关键词】压裂;分段;喷射;水平井【作者】赵绍伟【作者单位】江苏油田试采一厂,江苏扬州225000【正文语种】中文【中图分类】TE243近年来，随着试采一厂利用水平井开发的油藏类型范围不断扩大，水平井总数不断增多。
据统计，试采一厂5 t以下的低产低效水平井多达52口，占水平井开井总数的55%。
改善低效水平井的开发效果成为增产稳产的重要环节。
针对这一问题，引进应用了水力喷射分段压裂工艺。
该工艺采用分段压裂管柱对水平井段分两段实施喷射压裂，压裂液基液携带石英砂对地层射孔，射孔后油管加压裂砂对射孔段实施压裂，投球打开滑套之后实施第二层喷射压裂。
该技术是集射孔、压裂、分隔一体化的新型储层改造措施，具有一趟管柱实现多段压裂的增产的特点，适合水平井储层改造的需求。
1.1 目前水平井压裂工艺的局限性现场常用的分层（段）压裂方法主要有：限流法压裂、机械封隔器分层压裂。
限流法压裂要求的射孔密度较低，将会妨碍射孔对有效井筒半径的扩大；作业期间，在射孔通道和裂缝入口处可能出现过大的压力降，并会影响携砂液在层间的分布；限流法进行射孔提供的裂缝入口面积较小，在返排和生产期间，易使支撑剂返出。
使用机械封隔器分层压裂或分段压裂工艺，施工完一个层位后，封隔器常常发生砂卡，导致井下事故。
水力喷射压裂技术在水平井中的应用探讨【摘要】水力喷射压裂工艺参数主要包括油管排量、环空排量、前置液量、顶替液量、最高砂比控制和环空压力控制，其中，精确控制环空压力是水力喷射压裂关键技术之一。
本文将应用基本方法，介绍如何优化设计水力喷射压裂工艺参数，最终给出设计实例。
【关键词】水力喷射压裂水平井工艺参数目前，各油气田储层物性逐步变差，随着开采的深入，储量的有效动用越来越难。
较为成熟的储层分段压裂改造技术是封隔器分段压裂，但封隔器分段压裂时存在固井问题、封隔器失效、后期管柱不能上提等缺点。
在此背景下，水力喷射分段压裂技术得到了大力发展和推广运用。
自中国首次水力喷射压裂试验成功以来，短短的五年间，水力喷砂射孔与分段压裂联作技术已在中国大庆油田、四川气田、中原油田等8个油气田进行了现场应用。
多数应用于水平井分段压裂，逐步成为中国水平井压裂新工艺之一。
1 水力喷射压裂工艺参数设计方法1.1 喷嘴参数优化合理选择喷嘴直径和喷嘴个数是前提条件。
如果选择小直径、个数少的喷嘴组合，那么施工排量将受限制；如果选择小直径、个数多的喷嘴组合，那么水力喷射压裂工具成本将会剧增：如果选择大直径、个数多的喷嘴组合，那么对地面泵功率要求较高。
因此，需要综合考虑施工排量要求，加砂量和喷嘴耐磨性等因素才能最终确定喷嘴直径及个数。
优选原则有三：（1）保证水力射孔穿深的情况下喷嘴压降最低，实践证明，保持射流速度在200～250m/s才能达到良好的射孔效果；（2）保证油管要求的施工排量；（3）满足加砂规模，降低单只喷嘴的磨损率。
1.2 确定喷砂射孔参数喷砂射孔参数包括磨料类型、射孔砂浓度、喷嘴压降、喷砂射孔时间等。
射孔液一般选择基液，磨料可选20～40目天然石英砂或陶粒，磨料最佳浓度值（体积浓度）为6%～8%，喷砂射孔时间控制在15～20min为宜。
根据油管排量和喷砂射孔时间就可以得出所需的射孔液量，然后确定磨料体积浓度，即可计算得到所需的磨料体积。
水平井的水力喷射压裂技术的研究发布时间：2021-09-22T02:45:18.587Z 来源：《工程管理前沿》2021年5月14期作者：靳玉强[导读] 水力喷射压裂工艺作为一类集射孔、压裂等一体化技术靳玉强中国石油天然气股份有限公司玉门油田分公司油田作业公司甘肃省酒泉市 735000摘要：水力喷射压裂工艺作为一类集射孔、压裂等一体化技术，主要适用于低渗透油藏直井、水平井的增产改造，具有良好的应用成效。
本文主要分析水平井水力喷射分段压裂基本原理、特征，明晰影响压裂实际工艺参数，介绍三种不同的管柱压裂工艺。
关键词：水平井；水力喷射压裂；技术要点水力压裂历经半个世纪发展，尤其自80年代末以来，处于压裂设计、添加剂、压裂设备等均获取大幅度提升，促使水力压裂技术在多领域获取新的突破。
现下水力压裂作为一项新工艺技术，其进一步改变流动方式，从本质层面降低实际渗流阻力，可实现增产增注的目标。
一、水力喷射压裂基本原理及特征1、水力喷射压裂的基本原理水力喷射压裂技术基本原理为，充分借助水力喷射压裂工具，通过两个环节完成地层裂缝开启，首先需将喷射分段压裂管放置于初期设定部位，实现水力喷射，利用高压射流处于地层内形成喷射孔道，其次待孔道形成后，压裂液通过油管内由喷嘴射入孔道内，同时环空注入基液补偿地层其他缺失的部位，以此保证环空自身压力，将孔道内压力提升至一定程度，保证孔内压力吻合压开地层实际水平，以免进入孔内压裂液从孔口返出环空，促使地层产生裂缝并逐步向更深层次延伸，从而实现对油气井改造增产目标。
射流射入孔道内实现增压过程中，压裂液定点注入仅产生局部增压，不会处于井筒内部其他部位产生高压，促使形成新的裂缝，亦或发现有裂缝再次张开。
水力喷射压裂工艺本质在于借力高速射流，可处于井下产生一个低压区域，保证环孔流体进入施工层段，无需选用机械进行密封。
2、水力喷射压裂射流密封计算模型结合实践数据系统性分析，射流密封压力与多个因素相关，其与喷嘴流量系数、试验回归系数、喷嘴直径均呈正相关，与套管控孔眼实际直径成反比，通过对试验数据进行回归性分析，最终获取计算模型公式如下：式中：K为试验数据回归系数；C为喷嘴流量系数，无量纲；p为射流密封压力，MPa，Pd为射流压力，MPa，D为套管孔眼直径mm，d 为喷嘴直径mm。
胜利油田水平井分段压裂技术的应用现状及发展趋势
吕芳蕾
【期刊名称】《石化技术》
【年(卷),期】2015(022)005
【摘要】胜利油田低渗透油藏资源储量丰富,水平井多级分段压裂完井技术是提高低渗透油藏产能的主要技术手段.十二五期间胜利油田在水平井多级分段压裂完井技术研究应用方面取得了丰硕的成果,形成了多项品牌技术,并在现场进行了很好的应用.下步针对低渗油藏的特点以及对压裂完井技术的新需求,胜利油田在现有技术的基础上开展新压裂工艺的研究.
【总页数】1页(P187)
【作者】吕芳蕾
【作者单位】中国石化股份胜利油田分公司石油工程技术研究院山东东营257000
【正文语种】中文
【相关文献】
1.胜利油田管内分段压裂技术及应用 [J], 伊西锋;李玉宝;李明;张建
2.裸眼封隔器分段压裂技术在胜利油田的应用 [J], 张建;任家敏;田浩然;李玉宝
3.L型水平井不动管柱分段压裂技术在煤层气井的应用 [J], 王琪;薛占新;金国辉;姚伟;徐婷婷;王静
4.水平井封隔器分段压裂技术在油气田的应用探究 [J], 路超;张根;陈杨
5.填砂分段压裂技术在页岩油套变水平井的应用 [J], 王金刚;孙虎;任斌;尹俊禄
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不动管柱水力喷射逐层压裂技术在腰英台油田水平井现场的实
际应用
【摘要】传统的水平井压裂施工是通过tcp射孔和分段压裂来实现的，而且一般最好情况只能形成2个裂缝区，为了简化施工工序、降低成本，确定裂缝区位置，腰英台油田的腰北1p1井试验应用了不动管柱水力喷射逐层压裂技术。
成功证明了该技术的安全、高效性。
【关键词】水平井水力喷射压裂不动管柱
1 概述
腰英台油田的构造位于松辽盆地长岭凹陷东北部，沉积体系为远物源缓坡河流——三角洲沉积体系，纵向上发育多套含油层，层间、层内和平面上得渗流特性都存在较大差异。
为低孔低渗砂岩储层，该储层在纵向上具有层薄、横向变化大、层数较多等特点，目前一般采用分层压裂改造技术来提高单井的产量，但常规的分层压裂改造技术在水平井的施工中有着明显的缺陷，为满足油田开发的需求，获得更好的水平井增产效果，降低单井施工成本，开展了水力喷射压裂技术的施工、研究。
2 地质及井深结构概况
腰北1p1井为腰英台油田第二口水平井，构造位置位于松辽盆地南部长岭坳陷腰英台油田1号区块北。
该井钻遇青一段ⅱ砂组4小层，测井解释油层47.5m/2层，差油层101.5m/4层。
该井从1888m 处开始造斜，实测a靶点斜深2359.02m，垂深2222.51m；b靶点斜
深2802m，垂深2248.74m。
水平段长度442.98m。
2.1 储层特性
（1）储层严重微裂缝发育，地层的滤失大；
（2）地层岩性较致密，压裂过程中套压的不断上涨，在压力作用下裂缝开启有一定困难；
（3）容易产生多裂缝，限制了主裂缝的缝宽，造成地层进砂困难，规模普遍较小。
2.2 完井套管程序及固井
本井采用复合完井方式，目的层水平段前端采用筛管完井，水平段后端采用套管固井完井。
筛管下深2630.35-2781.19m，封隔器位置2605-2608.08m ，分级箍位置2592.96-2594.11m。
2.3 地应力分析
根据腰北1区块裂缝监测结果表明，裂缝方向为120o和300o，由于地磁偏角约为10o，因此腰英台地区最大水平主应力方向为110o和290o。
而腰北1p1井筒方位280 o，设计轨迹与最大主应力方向夹角10°，预计压后水力裂缝形态为纵向裂缝或小角度斜交裂缝，裂缝沿井筒方向延伸，施工难度极大，压后容易出砂，砂卡管柱的风险极大。
3 不动管柱水力喷射压裂技术研究
通过对腰英台油藏特征和压裂改造难点的针对性研究，形成了适合工区的水力喷射压裂改造技术，针对不同的地层特征完井方式，筛管段选用单个喷枪一趟压裂管柱施工，套管段用三个喷枪一趟压
裂管柱，不动管柱投球打滑套喷砂压裂三段施工，压裂后合层开采，充分发挥单层开发潜力，提高压裂的针对性和有效性。
3.1 管柱结构
（1）筛管段压裂管柱结构自上而下如下：油管挂+油管+校深短接+油管+安全接头+油管+扶正器+喷枪（无滑套）+扶正器+单流阀+多孔管+引鞋。
（2）套管段压裂管柱结构自上而下如下：油管挂+油管+校深短接+油管+扶正器+喷枪3（有滑套）+扶正器+油管+扶正器+喷枪2（有滑套）+扶正器+油管+扶正器+喷枪1（无滑套）+扶正器+单流阀+
多孔管+引鞋。
三级喷枪，最下部敞开喷枪组合，上两级均为滑套式喷枪，用油管连接，喷枪本体的外径为108mm，扶正器外径为116mm。
每只喷枪均安装有6×φ6.0mm的喷嘴组合，喷嘴程120°螺旋状布置。
3.2 工作机理
水力喷射压裂的机理主要是水动力学，施工时通过泵排系统泵入流体进入油管和环空中，不使用机械封隔装置来完成喷砂射孔和压裂施工，是集隔离、水力射孔、压裂一体化的新型增产改造技术。
[5]
bernoulli方程可转换为（忽略高速高压下的重力影响）：
经过电测校深，调整喷射工具位置，使压裂液的动能聚焦于预计射孔、压裂位置，因而可以准确选择裂缝方位。
在裂缝形成后，高速流体会继续喷射进入孔道和裂缝中，根据bernoulli方程可以知
道，因为射流出口附近的流体有着最高的速度，以及最低的压力，所以流体不会向其他层位流淌。
在压差作用下环空的流体也会被吸入地层，使裂缝持续延伸。
这就使整个过程都不需要其他封隔措施，只利用水动力学原理就可以实现水力封隔。
高压差水力喷射贯穿着整个裂缝的扩展和发育过程中，从油管内泵入、通过喷射工具的压裂液主要用于喷射出射孔通道和产生、扩展裂缝；而从油套环空中泵入的液体主要用以维持环空压力，弥补液体的漏失，只有少部分进入裂缝中。
[2]
3.3 技术关键
（1）射孔井段的优选：由于水力喷射射孔孔眼较少、射厚较小，为了确保压裂后的生产效果，必须选择物性最好、产能较高的位置射孔；
（2）喷嘴的优化：在井口承压条件下，既要使井下工具能承受实施水力喷射射孔、压裂所需要的最低压降值，又能不限制施工排量，就必须提前根据井内不同层位的地层压力及经验数据、数据模拟来调整喷嘴的个数和大小；
3.4 技术特点
（1）不污染地层、形成压实带，减轻近井筒地带应力集中，有利于提高目地层渗透率；
（2）经过电测校深，准确的将水力喷射工具下至预计造缝位置，而且射孔与压裂位置准确重叠，基本是在射孔通道的顶端产生并延伸裂缝，使起裂方向和裂缝延伸方向得到了有效控制；
（3）利用一趟管柱同时完成了射孔及压裂施工，简化了施工步骤，提高了生产时效；
（4）利用水动力学原理将已经压裂的裂缝进行封隔，不需要机械封隔工具，不仅降低了作业风险，而且减少了施工成本；[3] （5）油套同注方式使井底流体的流动状况有了改变，因此井底压裂液粘度过低、提前砂堵等问题也有效地解决了。
3.5 实施情况及应用效果
施工步骤。
（1）替换阶段：以排量60 m3/h将原胶液正替充满环空及油管后，以排量150 m3/h泵入6%砂比的携砂液；
（2）切割套管阶段：当携砂液到达距离喷嘴250 m左右时，急速升高的泵注压力，确保获得足够的压差进行切割射孔，从压裂施工曲线上读取到第一个波峰，此时已套射穿管，喷砂射孔便已完成；（3）裂缝产生阶段：射孔后，关套闸，从压裂施工曲线上读取套压数据，发现套压值先急速上升后稳步增长，此时便已经射开水泥环及目的层，从油管泵入的压裂液全部进入地层，压裂造缝阶段就开始了。
泵入前置液后（根据井筒容积及设计要求），加砂压裂开始。
按设计砂比的携砂液注入油管，与常规压裂一样，直至完成施工持续油套同注。
压完第一层后，待裂缝闭合，投球打开喷枪滑套，同时关闭已完工的一层，依次完成其余分段压裂施工任务。
在压裂施工过程中可以观察到压裂施工曲线上的油套压力值持
续升高，施工结束后压力值的陡然下降，均显示了高速流体冲击在
地层上时及穿过裂缝时的摩阻作用。
水力喷射压裂通过高压水射流的动能来压开地层是与平常压裂最大的不同，高压流体经过喷嘴节流，油压曲线明显要高于裂缝延伸压力，对比压裂施工曲线可以发现，每一个目的层压裂的压力值均不相同，侧面说明了每一个目的层都得到了预期改造。
还需要说明的是，水力喷射射孔也要优于聚能弹射孔效果，不管是在孔眼的直径和深度上，还是在是否产生地层压实及微裂缝区方面，对压裂主裂缝的形成和延伸有很好的效果。
[4]
压后测得腰北1p1井平均日产液量45方，含水95%，目前含水正在逐渐下降。
与同区块、同生产层位的临井对比，产量有明显的提高，这也说明利用该工艺技术压裂改造水平井是有效的。
4 结论与建议
（1）通过现场的成功实践，可以知道不动管柱水力喷射逐层压裂技术这种新工艺将为增产、改造油气藏提供新技术，尤其为高效开发大斜度井、水平井提供了新的技术思路；
（2）该技术利用一趟管柱同时完成射孔、压裂施工，一个层段压裂完成后直接投球打开喷枪滑套，同时关闭已施工的下层，喷射压裂上层施工段，减少了起下管柱次数，简化了程序，节省了施工时间，提高了生产时效；
（3）根据现场应用效果，可以发现不动管柱水力喷射逐层压裂技术能够进行更好的储层改造，使单井的原油产量得到提高，但为了使压裂改造效果得到进一步提高，仍需要通过开展更多现场试
验、技术攻关扩大该项技术的应用范围，以便更好的改造低渗油气田，达到增产目的。
（4）建议采用连续油管进行水力喷射环空压裂，能够拓宽所能允许的压裂深度、降低磨阻、提高喷嘴使用时间、减少砂堵风险，提高的施工适用性及可操作性；
参考文献
[1] 胡娟，等.腰英台油田分层压裂技术研究与应用.试采技术，2010年，第二期：31-34
[2] 田守嶒，等.水力喷射压裂机理与技术研究进展.石油钻采工艺，2008年，第30卷第一期：58-62
[3] 王腾飞，等.连续油管水力喷射环空压裂技术.开发工程，2010年，第30卷第一期：65-67
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[5] 李根生，牛继磊，刘泽凯，等.水力喷砂射孔机理实验研究[j] .石油大学学报：自然科学版，2002，26（2）：31-34
作者简介
杨修直（1984-）男，汉，吉林大安人，助理工程师，2007年7月毕业于中国地质大学（武汉）石油工程专业，现主要从事井下作业工作。
