水力喷砂射孔机理及参数优选研究

作     者：严玉中 

作者单位：中国地质大学（北京） 

学位级别：硕士

导师姓名：李治平;蔡长宇

授予年度：2006年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 

主      题：水力喷砂 射孔 参数 

摘      要：水力喷砂射孔技术是国外八十年末发展起来的一项用于解除近井地层污染及扩大低渗油层渗透率新工艺,具有穿透深,无二次污染,泄流面积大,施工效果显著等特点。目前通用的高压聚能弹射孔完井方式,最大穿深为0.8m,一般为0.4m,远远不能穿过近井污染带,更严重的是,由于炮弹射孔是利用炮弹的穿甲原理破碎挤压地层形成炮眼,在形成炮眼的同时在炮眼的周围产生一圈致密的岩粉挤压带,造成地层严重的二次损害,使地层渗透率下降70—80%,影响了油井产量。这就是有的井勘探资料和钻井过程中都发现油气显示良好,但射孔完井后采不出油的原因。 水力喷砂技术是基于水力动量—冲量定律的一种新型工艺技术。其过程包括两种不同冲蚀过程即冲击套管的柔性材料磨蚀和冲击岩石的脆性材料冲蚀。在查阅国、内外大量文献及研究的基础上,本文深入研究分析了水力喷砂射孔的机理及主要影响参数。柔性材料的参数分析主要集中在五个冲蚀参数的影响上,即:冲击角、冲击速度、靶件性质、磨料粒度和磨粒硬度。脆性材料的参数分析主要集中在四个方面,即:流体参数、工作参数、磨料特性和岩石特性。根据理论研究分析,确定了需要试验研究的内容,并设计研制了一整套实验设备,主要包括射流箱、围压罐及加压罐等。历经100余天的试验,共得到了数百个试验数据。并对试验数据进行了详细的分析,分别从压力的影响、排量的影响、磨料的影响、磨料浓度影响、粒度的影响、围压的影响及岩性的影响等七个方面进行了总结,找出了它们对水力喷砂射流能力的影响规律,并根据实验数据及计算结果制作了计算模板,便于现场应用,现场试验证实了室内试验研究和设计方案是可行的,喷砂射孔可以达到较大的喷射深度,能够解除由于钻井完井等造成的污染,提高油气井的产量。