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水力喷射压裂技术原理

2011-07-16 09:14阅读:

一、水力喷射压裂技术原理
水力喷射压裂工艺是集射孔、压裂、隔离一体化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。
根据伯努利(Bernoulli)方程原理,将压能转变为动能,射流增压与环空压力叠加超过破裂压力并维持裂缝延伸。采用一种特殊的喷射/压裂工具,通过两个步骤将地层裂缝打开。
1.1水力喷砂射孔原理
水力喷射射孔是将流体通过喷射工具,将高压能量转换成动能,产生高速射流冲击(或切割)套管或岩石形成一定直径和深度的射孔孔眼。为了达到好的射孔效果,在流体中加入石英砂或陶粒等。
喷砂射孔过程:将喷射工具安装于管柱最下端,油管泵注高压流体通过喷嘴喷射而出的高速射流射穿套管,形成喷射孔道:
①.将工作液加压,经过专用喷射工具,产生高速射流冲击切割套管及岩石形成一定直径和深度的射孔孔眼;
水力喷砂射孔切割岩石原理示意图

水力喷射压裂技术原理

②.高速流体的冲击作用在水力射孔孔道顶端产生微裂缝,能在一定程度上降低地层起裂压力。 喷砂液冲量:
 γ—喷砂液比重 g—重力加速度
A—喷嘴截面积 v—喷射速度
高速流体的冲击作用在水力射孔孔道顶端产生微裂缝,能在一定程度上降低地层起裂压力,对下步起裂、延伸具有一定的增效作用。
1.2水力喷射压裂裂缝起裂、延伸机理
起裂及延伸机理:关闭环空,油管和环空分别泵入流体。油管流体经喷射工具射流继续进入射孔孔道,射流继续作用在喷射通道中形成增压。向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瞬间将射孔孔眼顶端处地层压破。保持孔内压力不低于裂缝延伸压力,同时在喷射流核外形成相对负压区,环空流体被高速射流带进射孔通道,从而持续保持孔内压力,使裂缝得以充分扩展。
水力喷射起裂、延伸机理示意图
水力喷射压裂技术原理
P井底环空+P孔内增压= P孔内
3.水力封隔分段原理
由于射孔孔眼内增压和环空负压区的作用,环空压力将低于地层裂缝的延伸压力,也低于其它位置地层的破裂压力,从而在水力喷射压裂过程中,已经压开的裂缝不会重新开启,也不会压开其它裂缝,流体只会进入当前裂缝,这样就达到了水力动态封隔目的。

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