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水力喷砂射孔孔道-裂缝起裂机理研究

西南石油大学学报（自然科学版） 2015年第5期37卷 111-116页

作者：曲海刘营许颖中国石化石油工程技术研究院北京朝阳100101 中国地质大学(北京)能源学院北京海淀100083

与传统射孔工艺相比,水力喷砂射孔方法产生的地层孔具有孔径大、孔道长和孔数少特点。针对射孔孔道影响压裂裂缝形态问题,开展孔道周围应力分布及起裂机理的研究工作。研究中采用三维有限元数值模拟结合室内实验验证的方法,分别从布孔... 详细信息

与传统射孔工艺相比,水力喷砂射孔方法产生的地层孔具有孔径大、孔道长和孔数少特点。针对射孔孔道影响压裂裂缝形态问题,开展孔道周围应力分布及起裂机理的研究工作。研究中采用三维有限元数值模拟结合室内实验验证的方法,分别从布孔方式、射孔方位和水平井筒方位方面,揭示了水平井近井筒区域喷砂射孔孔道产生的3种裂缝形态。研究表明,压裂裂缝倾向于从射孔孔道根部位置起裂;水平井筒与最小水平主应力夹角小于30°,两层布孔可在近井筒区域产生一条横向裂缝,螺旋布孔和对称布孔产生多条横向裂缝;纵向裂缝比横向裂缝更易于产生,形成纵向裂缝与横向裂缝相结合的扭曲裂缝;水平井筒与最小水平主应力夹角大于80°,产生一条纵向裂缝,与喷砂射孔参数无关。该研究可为水平井水力喷砂射孔及压裂合理施工提供理论指导。

关键词：水力喷砂射孔起裂机理裂缝形态水力压裂

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水力喷砂射孔机理及力学特性分析

应用力学学报 2018年第5期35卷 1089-1095页

作者：张德荣吴思梦蒲阳凤西南石油大学机电工程学院成都610500

通过分析水力喷砂射孔机理,建立了磨料射流形成过程的动力学模型,推导出了液相的加速表达式以及磨料颗粒在喷嘴内的运动方程;基于塑性材料破坏的第四强度理论和岩石破坏的库伦-摩尔准则,建立了球形磨料颗粒对套管、岩石打击过程的力学模... 详细信息

通过分析水力喷砂射孔机理,建立了磨料射流形成过程的动力学模型,推导出了液相的加速表达式以及磨料颗粒在喷嘴内的运动方程;基于塑性材料破坏的第四强度理论和岩石破坏的库伦-摩尔准则,建立了球形磨料颗粒对套管、岩石打击过程的力学模型,推导出了磨料颗粒的极限速度表达式;借助MATLAB软件,使用迭代法对上述力学模型进行了计算验证。研究结果表明:在喷嘴结构参数和颗粒直径不变时,液相速度越大、加速度越大,则磨料颗粒的加速也会越快;而磨料颗粒对材料的冲击作用力不仅与靶件本身的性能参数有关,还与颗粒的冲击速度和密度呈正相关。

关键词：水力喷砂射孔破坏准则加速过程力学模型迭代法

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水力喷砂射孔技术在煤层气开发中的应用

煤炭科学技术 2016年第5期44卷 68-73页

作者：袁玉赵金曹立虎胡亚斐任勇中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249 中国石油钻井院江汉机械研究所湖北荆州434000 中国石油塔里木油田分公司油气工程研究院新疆库尔勒841000 中国石油勘探开发研究院油气田开发研究所北京100083 长庆油田公司油气工艺研究院陕西西安710021

针对煤层气井水力喷砂射孔过程中出现的喷嘴堵塞、喷嘴反溅严重、寿命低、无法形成有效射孔孔眼的问题,研究了不同孔径喷射器水力参数的影响因素。通过对喷嘴水力参数和结构的优化,设计了新型的喷射器,并改进了现有水力喷砂射孔工具组... 详细信息

针对煤层气井水力喷砂射孔过程中出现的喷嘴堵塞、喷嘴反溅严重、寿命低、无法形成有效射孔孔眼的问题,研究了不同孔径喷射器水力参数的影响因素。通过对喷嘴水力参数和结构的优化,设计了新型的喷射器,并改进了现有水力喷砂射孔工具组合。结果表明:在规格4(个)×6 mm喷射器、排量1.4 m^3/min、砂比8%、泵压50 MPa的条件下,15 min内可以将井下5.5英寸(140 mm)厚的套管射穿;所优化的喷嘴和工具组合解决了以往施工过程存在的喷射器喷嘴堵塞、抗反溅能力差以及以往水力喷砂射孔孔眼验证问题,实现了喷砂射孔环空压裂的一体化,缩短了煤层改造的时间。

关键词：煤层气水力喷砂射孔射孔参数压裂喷射器

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水力喷砂射孔分段压裂技术在水平井中的应用

油气井测试 2012年第4期21卷 38-39,77页

作者：夏克文李民乐王建国侯爱萍谢雯晴李景卫王恩锡渤海钻探工程有限公司井下作业分公司河北任丘062552

水力喷砂射孔分段压裂技术是将射孔、分层压裂融为一体的新型增产措施,无需下封隔器,一趟管柱即可完成多层段射孔压裂,提高了措施的有效性和安全性。通过实施该技术,可以避免常规射孔作业对地层的伤害,在一定程度上控制井筒附近裂缝起... 详细信息

水力喷砂射孔分段压裂技术是将射孔、分层压裂融为一体的新型增产措施,无需下封隔器,一趟管柱即可完成多层段射孔压裂,提高了措施的有效性和安全性。通过实施该技术,可以避免常规射孔作业对地层的伤害,在一定程度上控制井筒附近裂缝起裂和延伸,与常规压裂技术相比有明显的优势。该技术成功应用于华北地区的水平井中,对提高油井的采收率有重大意义。

关键词：水力喷砂射孔分段压裂水平井应用

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水力喷砂射孔孔道形态研究

石油钻采工艺 2012年第2期34卷 55-58页

作者：李宪文赵振峰付钢旦任勇胡强法王在强长庆油田公司油气工艺研究院陕西西安710018 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室陕西西安710018 钻井工程技术研究院江汉机械研究所湖北荆州434000

为了进一步认识水力喷砂射孔机理,检测水力喷砂射孔成孔的形态和孔深,考察岩性、排量和喷射时间等参数对水力喷砂射孔的影响,了解裂缝起裂特征,开展了水力喷砂射孔孔道形态研究。完成了露头岩样靶件和水泥靶件的设计与制作,优选了实验... 详细信息

为了进一步认识水力喷砂射孔机理,检测水力喷砂射孔成孔的形态和孔深,考察岩性、排量和喷射时间等参数对水力喷砂射孔的影响,了解裂缝起裂特征,开展了水力喷砂射孔孔道形态研究。完成了露头岩样靶件和水泥靶件的设计与制作,优选了实验参数和配套工具,并完成了喷砂射孔实验和喷砂射孔起裂实验。为了获得真实、直观的孔形结构,配套专用切割工具完成了靶件的解剖、测绘。实验结果表明,水力射孔形成的孔道深度远低于前期室内实验所得出的深度;水力喷砂射孔孔道形态主要为正常射孔靶件的准纺锤形喷孔和正常起裂的纺锤形—剑形组合喷孔两种形态;水力射孔形成的两个喷孔在形态上几乎对称;当靶件起裂后,喷孔深度成倍增加,同时起裂靶件不同方向上喷孔形态和深度不一样。

关键词：水力喷砂射孔裂缝起裂孔道形态模拟实验

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水力喷砂射孔喷嘴与套管间最佳距离研究

石油天然气学报 2011年第5期33卷 115-118,337-338页

作者：周志宏张慢来马卫国长江大学机械工程学院

水力喷砂射孔压裂是集射孔、压裂、隔离于一体的新型增产改造技术,适用于低渗透油藏直井、水平井的增产改造,是低渗透油藏压裂增产的一种有效方法。提出两步法计算颗粒撞击套管壁的轴向速度：首先计算单相流的稳态流场,再分析颗粒在稳... 详细信息

水力喷砂射孔压裂是集射孔、压裂、隔离于一体的新型增产改造技术,适用于低渗透油藏直井、水平井的增产改造,是低渗透油藏压裂增产的一种有效方法。提出两步法计算颗粒撞击套管壁的轴向速度：首先计算单相流的稳态流场,再分析颗粒在稳态流场中的运动。计算结果表明,颗粒在流体中的轴向速度与实际情况定性符合。通过对不同间距下颗粒到达套管壁的轴向速度的计算,得出最佳喷嘴出口与套管壁之间的轴向间距为6mm。

关键词：水力喷砂射孔间距 CFD软件流阻力系数非线性微分方程

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水力喷砂射孔的可视化评价方法研究

水力喷砂射孔的可视化评价方法研究

作者：杨晨西安石油大学

学位级别：硕士

射孔作业质量直接关系到油气井的产出效率和生产成本,因此全面评估和有效控制射孔作业质量,是油气井产出效益和经济效益最大化的关键。水力喷砂射孔技术因具有穿透深、无压实伤害和泄流面积大等诸多优势,现阶段被广泛应用于油气田射孔... 详细信息

射孔作业质量直接关系到油气井的产出效率和生产成本,因此全面评估和有效控制射孔作业质量,是油气井产出效益和经济效益最大化的关键。水力喷砂射孔技术因具有穿透深、无压实伤害和泄流面积大等诸多优势,现阶段被广泛应用于油气田射孔完井中。尽管水力喷砂射孔技术在油气田射孔作业中具有重要的应用价值,但国内目前尚缺乏一种直观、客观、可靠的方法来评价井下水力喷砂射孔的效果,制约了该技术的应用和发展。因此研究旨在提出一种基于可视化的水力喷砂射孔评价方法,以解决油气田射孔作业后射孔质量评价这一关键问题,提高水力喷砂射孔技术的应用效果和发展水平。本文完成的主要研究内容如下:(1)针对射孔结构参数提出了相应的可视化评价方法。基于定性定量两个层面,设计水力喷砂射孔的可视化评价方案;研究水力喷砂射孔的常见形态,明确定性指标,研究影响射孔质量的结构参数,明确定量参数。(2)基于YOLOv5深度学习模型实现对射孔不同形态的识别分类。构建水力喷砂射孔形态分类数据集,采用几何变换法对数据集进行扩增,利用自建的水力喷砂射孔形态数据集对模型进行训练,实现对水力喷砂射孔形态的检测分类。(3)利用数字图像处理对射孔结构参数进行定量测量。利用图像滤波及增强相关算法,对射孔图像进行预处理;通过建立仪器成像模型,对造成图像失真的影响因素进行分析,对图像畸变进行校正;针对射孔区域分割提取的问题,利用HSV(Hue Saturation Value)彩色空间图像区域分割方法,结合图像映射展开算法,获取环形有效区域的全景展开图像;基于射孔图像特征,以图像ROI(Region of interest)目标定量测量方法为研究对象,利用界面交互和轮廓检测实现对射孔区域的测量,建立像素单位及标准长度计量单位的转换关系,实现对图像目标区域的定量解释。(4)面向工程应用,设计开发射孔定量测量软件并结合测井实例进行应用。根据射孔测量需求,设计软件模块及功能,实现集射孔图像处理、射孔参数测量、测量数据管理于一体的射孔定量测量软件。基于可视化测井实例,对井下160个水力喷砂射孔形态进行检测分类,检测得出圆形孔、三角形孔、三角形拖尾孔、串状孔、条状孔、不规则孔、坑状孔及接箍上孔,分别占比可见孔数量的15%、10%、8%、9%、19%、23%、13%及3%。对该实例2288-2483m的射孔径长进行定量测量,计算得出该段射孔径长均值为20.66mm,位于水力喷砂射孔径长理论范围20～30mm内。

关键词：水力喷砂射孔目标检测数字图像处理定量测量

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碎软低渗煤层水平井水力喷砂射孔工艺优化

煤炭工程 2024年第2期56卷 17-23页

作者：张永成赵祉友汪奇文贤利刘亮亮李德慧张为王旭超李大冬煤与煤层气共采国家重点实验室山西晋城048000 晋能控股集团有限公司山西大同037000 中原石油勘探局井下特种作业公司河南濮阳457000 新疆油田公司工程技术研究院新疆克拉玛依834000 中国石油工程建设有限公司北京100120 华阳一矿通风工区山西阳泉045000

针对碎软低渗煤层水平井煤粉产出危害,提出采用水力喷砂射孔压裂来实现“射孔-增透-控粉”为一体的压裂改造理念,具体工艺包含水力喷砂射孔、高压射流、环空压裂以及水力补射孔清洗。通过成本及工艺对比,选择油管拖动水力喷砂射孔方式... 详细信息

针对碎软低渗煤层水平井煤粉产出危害,提出采用水力喷砂射孔压裂来实现“射孔-增透-控粉”为一体的压裂改造理念,具体工艺包含水力喷砂射孔、高压射流、环空压裂以及水力补射孔清洗。通过成本及工艺对比,选择油管拖动水力喷砂射孔方式进行压裂,并对工艺和关键工具进行优化。首先,优化防反冲蚀破坏一体化硬质合金圆锥收敛型喷嘴,能实现排量2.0~2.5 m3/min时,射流压力为16.5~25.8 MPa。其次,优化喷射器本体,能有效射穿套管、水泥塞,并射入岩石一定深度。配套一体化管柱顺利完成了煤层气U型水平井压裂和补射孔施工各8段,每段射孔时间15 min以上,并充分顶替返排煤粉,投产3年后产气量仍达到3500 m3/d以上,表明优化工艺达到了碎软低渗煤层改造效果。与连续油管分段压裂技术相比,油管拖动水力喷射压裂单段压裂作业成本降低了28.5%。

关键词：碎软低渗煤层水平井水力喷砂射孔压裂

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水力喷砂射孔技术在鲁迈拉油田的应用

采油工程 2019年第2期 61-65,87页

作者：黄建东赵瑞金于永海占焕校李荣发中国石油集团长城钻探工程有限公司钻井三公司大庆油田有限责任公司井下作业分公司中国石油集团西部钻探工程有限公司克拉玛依录井工程公司中国石油中东公司鲁迈拉项目部

为了减少近井地层由于压实作用而受到的伤害,以及提高采油井产出率且延长开采周期,开展了水力喷砂射孔作业技术在伊拉克鲁迈拉油田现场的应用研究。通过建立地面射孔试验模具,进行地面的水力喷砂射孔及常规电缆射孔试验,试验后对模具进... 详细信息

为了减少近井地层由于压实作用而受到的伤害,以及提高采油井产出率且延长开采周期,开展了水力喷砂射孔作业技术在伊拉克鲁迈拉油田现场的应用研究。通过建立地面射孔试验模具,进行地面的水力喷砂射孔及常规电缆射孔试验,试验后对模具进行解剖并对各自形成的孔眼进行测量,计算得出各自射孔后形成的孔眼面积;实施水力喷砂射孔的现场应用,对已经电缆传输射孔的油层进行水力喷砂射孔作业,比较作业前后单井日产油量。根据地面试验结果得出水力喷砂射孔形成的孔眼表面积是电缆传输射孔的2. 71倍,进行水力喷砂射孔现场作业,跟踪产油量,与喷砂射孔作业前相比,采油井不仅恢复了自喷能力而且日产油量提高了1. 5~1. 8倍,达到了预期的作业效果。相比电缆传输射孔,水力喷砂射孔能有效解除因电缆传输射孔造成的密闭圈,并扩展了油流通道,提高采油井产量。现场试验结果表明该技术相比电缆传输射孔更具优越性,应推广该技术在鲁迈拉油田的应用。

关键词：水力喷砂射孔电缆传输射孔作业流程连续油管鲁迈拉油田