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页岩气开采关键技术研究与应用

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页岩 开采 关键 技术研究 应用
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吐哈油田井下技术作业公司页岩气开采关键技术研究与应用吐哈油田井下技术作业公司汇 报 提 纲第一部分:研究背景及意义第二部分:关键技术及创新点第三部分:主要技术特点第四部分:应用情况及效果分析第五部分:经济及社会效益分析第六部分:结论及认识吐哈油田井下技术作业公司第一部分:研究背景与意义吐哈油田井下技术作业公司吐哈油田现有水平井 99口。水平井压裂改造难点:用分段改造。隔工具要求高。隔难度大。提高水平井压裂改造效果主要对策:一部分:研究背景与意义吐哈油田井下技术作业公司前期主要采用的改造方式:1、超高排量笼统压裂。2、封隔器、桥塞或化学胶塞分段改造。工艺上成功,未能达到预期效果。水力喷射定点压裂技术: 是集射孔、压裂、封隔一体化的新技术,是一种全新压裂技术。为哈里伯顿公司专有。我国于 2005年在靖安油田靖平 1井与哈里伯顿公司合作,首次成功开展了水力喷射分层压裂。该技术在我国属于起步阶段。为了提高水平井开发效果,开展了水力喷砂定点压裂技术研究。第一部分:研究背景与意义吐哈油田井下技术作业公司第二部分:关键技术及创新点吐哈油田井下技术作业公司第二部分:关键技术及创新点㈠ 水力喷砂射孔技术创新点一: 设计优化水力喷砂射孔所需的流速、最佳喷射时间、喷砂液浓度、砂粒直径等参数。主要机理: 流体通过喷射工具,压能被转换成动能,高速流体冲击形成射孔通道,完成水力射孔。特点:哈油田井下技术作业公司1、喷嘴选择: 要具有良好的耐磨性和较高的流量系数。从水力学知识得知流束任意一点处的速度可由下式求得: 式中 : V L—— 微粒喷嘴出口距离为 L 处的射流轴心速度;C—— 为试验常数 ≈ 6; 为射流初速度;D—— 为喷嘴直径;L—— 为喷嘴出口至喷射物距离。上式表明,当 L=6D 时,其射流速度仍然保持起初速度的 该点之后,射流则按上述规律逐渐减小。第二部分:关键技术及创新点㈡ 水力喷砂射孔参数设计优化吐哈油田井下技术作业公司2、压力、流速根据水力学的动量定律, 当喷嘴的截面一定时,射流速度与压力成正比。试验证明,当通过喷嘴的流速保持 在 120米 /秒、工作压力 12以取得较好的切割效能。第二部分:关键技术及创新内容㈡ 水力喷砂射孔参数设计优化3、喷射时间在一定的工作压力下,当射流达到一定深度后,继续延长喷射时间是无意义的。 喷射时间一般在 15哈油田井下技术作业公司第二部分:关键技术及创新内容含砂量越高,切割效能越好。但是,过多的含砂量容易引起砂堵,并会在途中互相碰撞,降低速度,影响喷射效果。 确定砂浓度 120 kg/4、含砂浓度 :㈡ 水力喷砂射孔参数设计优化5、砂粒直径砂粒直径越大,质量越大,冲击力就越大。一般讲, 砂粒直径取喷嘴直径的 1/6为最佳,确定选用 400哈油田井下技术作业公司第二部分:关键技术及创新内容井号 东平 2 庙平 1 2m3/kg/120 120 120 120 120砂量( 2 15 150 10 15陶粒粒径 400压: 射孔深度随着围压的增大成线性递减 。喷砂射孔施工参数:㈡ 水力喷砂射孔参数设计优化吐哈油田井下技术作业公司第二部分:关键技术及创新内容创新点二 : 利用水力喷砂射孔定点压裂工艺技术,不用机械封隔一趟管柱实现多段改造。㈠ 水力喷砂压裂技术压开地层: 低于裂缝的延伸压力压裂原理: 射流在喷射通道中形成增压。环空中泵入流体增加环空压力,喷射流体增压和环空压力的叠加超过破裂压力压开地层 。压裂排量: 考虑压裂液摩阻、喷嘴的节流压差、裂缝延伸压力、喷射工具强度、套管强度、压裂限压等。吐哈油田井下技术作业公司原理: 通过控制喷射工具,准确选择裂缝起裂的位置与方向;裂缝形成后,高速流体喷射进入孔道和裂缝,孔道相当于“ 射流泵 ” ;环空的流体在压差的作用下被吸入地层,维持裂缝的延伸,实现水力封隔。第二部分:关键技术及创新内容(二)水力封隔技术1、 2 34、 5吐哈油田井下技术作业公司1、洗井,下喷射工具到预定位置,进行水力喷砂射孔。2、泵入前置液,环空迅速增压产生裂缝,排量增加到设计压裂排量,进入主压裂施工程序,施工结束。3、关井、放喷、压井上提油管到上一个压裂的位置。4、重复以上步骤,至整个井段压裂结束。第二部分:关键技术及创新内容(三)水力喷砂压裂工艺步骤井号 东平 2 庙平 1 m3/2 m3/ 1 1平均砂比( %) 24 25 30 31最高砂比( %) 52 35 45 40合计砂量( 58 36 36 38水力喷砂压裂施工参数吐哈油田井下技术作业公司管柱结构: 引鞋 +筛管 +单流阀 +短节 +喷枪 +油管创新点三: 水力喷射压裂管柱结构设计,实现多段压裂,又能解决砂堵后的反洗问题。第二部分:关键技术及创新内容吐哈油田井下技术作业公司喷嘴需承受高压和高速工作液的冲蚀,容易导致喷嘴变形、破损。 要求喷嘴具有高耐磨性,是保证工艺成功的关键。第二部分:关键技术及创新内容关键技术: 应用了高耐磨喷嘴3× ∮ 6距 6020° ,长 360径 6要技术特点吐哈油田井下技术作业公司第三部分:主要技术特点水力喷射压裂技术是一项能有效控制裂缝起裂的增产措施。只在指定的位置处进行压裂造缝。序号 特性 常规压裂 水力喷射压裂1 产生裂缝 压力由射流产生裂缝环空压力 +射流增压使裂缝延伸2 裂缝位置 无法精确 预测 精确3 裂缝初始方向 无法预测 可确定4 封隔方式 机械 水力封隔一段 一次多段吐哈油田井下技术作业公司第四部分:应用情况及效果分析吐哈油田井下技术作业公司第四部分:应用情况及效果分析 现场应用 5口井 11层段,工艺成功率 100%,有效率 100%。 水力喷射最大深度 4253 施工最高砂比 60%,单井最大加砂量 50方,最大施工排量 压后油井平均日增油 井最大日增油 16均增产 大增产 9倍,气井压后增产 15倍。施工井号 喷射压裂 段数 压前产量 m3/d 压后产量 m3/d 增产倍数 完井方式 气 3000 气 45000 15 裸眼牛东平 2井 2 2 18 管青 2 11 24 孔庙平 管 管吐哈油田井下技术作业公司1) 平井段 612m,采用裸眼完井方式完井。根据测井解释结果,确定 个人工裂缝的选择位置 :吐哈油田井下技术作业公司( 2)压裂施工概况2008年 8月井下公司与哈里伯顿公司合作, 层累计入井液量 565.2 砂 工油管排量 m3/管排量 1.1 m3/高砂比 52%,平均砂比最高达到了 28%。3402m)压裂施工曲线图压裂改造前该井一直停产 4年多,压后 日产气 104裂增产效果显著。济及社会效益分析吐哈油田井下技术作业公司现场施工 5井次 11层,直接经济效益 1445万元。平均单井日增油 d,按有效期 200天、有效率 85%计算,累计增油8000多吨。第五部分:经济及社会效益分析㈠ 经济效益㈡ 社会效益研究与现场应用表明,该技术有效解决了长期困扰水平井分段压裂的技术难题,大大推动吐哈油田水平井压裂技术进步,拓展了压裂技术的应用范畴。吐哈油田井下技术作业公司第六部分:结论及认识吐哈油田井下技术作业公司1、水力喷射定点压裂是集水力喷砂射孔、压裂、封隔一体化的新型改造技术,是一种精准、高效、经济、安全的分段增产技术。2、是解决裸眼井、割缝管完井、水平井、直井分段压裂的尖端技术。3、目前国内水力喷射工具与国外存在差距,普遍存在磨损,尚需要进一步研究。第六部分:结论及认识
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