一種有效的將裸眼水平井壓裂的工藝水力噴射壓裂樣本

1、資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。一種有效的將裸眼水平井壓裂的工藝水力噴射壓裂J.B.Surjaatmadja,S.R.Grundmann,B.McDaniel,W.F.J.Deeg,J.L.Brumley,and L.C.Swor,Halliburton Energy Services,等版權(quán)所有1998,石油工程師學(xué)會(huì),等這篇文章將在 1998 年 11 月 26 日中國(guó)北京舉辦的國(guó)際會(huì)議和展覽會(huì)中發(fā)布本文介紹的內(nèi)容是由作者交由 SPE程序委員會(huì)審查后的信息。文件的內(nèi)容 , 由審查的石油工程師協(xié)會(huì)予以提出 , 并由作者更正。當(dāng)前的材料并不一定反應(yīng)石油工程師、 任

2、何管理人員或成員的社會(huì)地位 , 論文在 SPE會(huì)議上受到由石油工程師學(xué)會(huì)編輯委員會(huì)的發(fā)表評(píng)論。在沒(méi)有石油工程師學(xué)會(huì)的書(shū)面授權(quán)的情況下禁止用于商業(yè)目的電子復(fù)制、分發(fā)或儲(chǔ)存文章的任何部分。印刷復(fù)制許可限制在不超過(guò)300 字的摘要;插圖不得復(fù)制。在文中摘要必須包含顯眼承認(rèn)在哪和由誰(shuí)摘出。寫(xiě) 上 圖 書(shū) 管 理 員 ,SPE, 郵 政 信 箱833836,理 查 德 森 ,電 話75083-3836,美國(guó)傳真01-972-952-9435.摘要至今 ,有效的裸眼水平井壓裂工藝是不明確的。困難在于區(qū)域密封妨礙壓裂任務(wù),且結(jié)果普遍遭人質(zhì)疑。沒(méi)有適當(dāng)?shù)姆蛛x方法,裸眼水平井壓裂的使用是有限的。在許多壓裂過(guò)程中

3、,包括酸化壓裂 ,壓資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。裂或酸化常發(fā)生在該井井底的第一接觸鉆孔。一種新的工藝 ,結(jié)合現(xiàn)有的水力噴射壓裂技術(shù)。采用這種新工藝,操作人員在不使用密封元件的條件下能夠在準(zhǔn)確的位置噴射。與其它工藝不同的是 , 這個(gè)新工藝允許操作人員可在同一井的多裂縫壓裂 ; 可同時(shí)對(duì)裂縫間距均勻或不均勻的操作。這種方法可用在大型壓裂。由于操作簡(jiǎn)單 , 可有效的避免長(zhǎng)井段水平壓裂形成的數(shù)百個(gè)小裂縫的損害。在多次提升過(guò)程中 , 可用酸和支撐劑的組合改進(jìn)兩種類(lèi)型裂縫的導(dǎo)流能力。本文討論的水平井的壓裂和伯努利的使用基本原則井的壓裂技術(shù)。新工藝實(shí)驗(yàn)室的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)第4 頁(yè)

4、。,到設(shè)計(jì)一個(gè)引言高壓 ,高壓力水的使用,是一個(gè)眾所周知的技術(shù),許多行業(yè)使用它用來(lái)執(zhí)行不同的任務(wù)。這些任務(wù)從表面的清潔和準(zhǔn)備,將水泥 ,鉆孔,切割 ,開(kāi)槽 ,打孔 ,加工 ,灌漿 ,并挖掘到家庭用途,如洗車(chē)和牙齒衛(wèi)生。攜砂液能夠被使用,或空化射流可能需要。噴射壓力范圍從幾百psi到將近60,000psi 。一個(gè)常見(jiàn)的噴水功能(或水力噴射 ,當(dāng)砂或其它磨料被使用)是它的高功率能量集中或集中在它的目標(biāo)上。在石油行業(yè) ,對(duì)水力噴射最常見(jiàn)的應(yīng)用是開(kāi)槽( 切割 )或穿孔。資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。在這些應(yīng)用中 ,砂進(jìn)行的是研磨切削功能。隨著時(shí)間的推移,噴射系統(tǒng)的質(zhì)量有

5、了顯著的提高,導(dǎo)致磨料和各種化學(xué)物質(zhì)有了更大的阻力,并顯著提高刀具壽命。隨著更好和更可靠的工具的出現(xiàn) , 這種技術(shù)能夠用于油井的刺激。水平井完井第一口水平井在1939 年成功完井 , 但水平井不被經(jīng)常使用, 直至 19 世紀(jì) 80 年代 ,這一水平井的鉆探深度為630 英尺 ,和橫向延伸802 英尺 (圖 1) 。其中的一個(gè)分支是建立在水平段的地方, 下降到另一深度為953 英尺 ,使其成水平和多邊井。水平井套管靠近主井筒,其余的在裸眼井中完成、裸眼井段用 1150 磅 TNT刺激斷裂。59 年后 , 隨著技術(shù)的改進(jìn), 水平井完井正在應(yīng)用于某些地層的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)技術(shù)。把鉆井允許操作鉆這些井表面的能

6、力, 而不是挖掘人員進(jìn)入井下。驅(qū)動(dòng)力依然是經(jīng)濟(jì)的; 因此 ,在地面鉆井 ,橫向時(shí)所使用的高度生產(chǎn)或目標(biāo)高度形成中小( 產(chǎn)層的高度小于200英尺 )。厚層( 層高度 200 英尺 )依然需要垂直完井 , 除了在海上位置鉆井成本非常高和位置的表面大小是非常有限的。非硬質(zhì)合金水平井完井范圍真正裸眼落成量到開(kāi)槽班輪落成量中的最深的井、穿孔班輪完成或襯落成量與外部套管封隔器。另外能夠在水平井上用套管和硬質(zhì)合金落成。適當(dāng)完成選擇受影響的儲(chǔ)層巖石屬性和所有者/ 經(jīng)營(yíng)者的初始投資。資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。一般來(lái)說(shuō) ,主要地層水平井是已完成的裸眼。一般情況下,鉆探井 , 并

7、完成了在低滲透地層保持地層損害 , 從而限制了生產(chǎn)率。這些井酸化或水力壓裂處理刺激提高了生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)。水力壓裂在水力壓裂 ,流體壓力被用于壓裂地層。在井孔中的流體壓力增加 , 直到它超過(guò)形成的破裂壓力 , 在井眼中創(chuàng)立一個(gè)或多個(gè)裂縫。此壓力更一般被稱(chēng)為作為斷裂的起始?jí)毫? FIP) 。一旦井發(fā)生斷裂 , 斷裂所需的壓力增長(zhǎng) , 裂縫延伸壓力 ( FEP) , 一般小于 FIP 水力壓裂是在 1948 年首次被使用 , 美孚石油和天然氣公司自成立以來(lái) , 全球已經(jīng)進(jìn)行了超過(guò)100 萬(wàn)次壓裂作業(yè)。隨著時(shí)間的推移 ,技術(shù)的改進(jìn)提高壓力限制和流速。支撐劑的濃度同時(shí)也增加了使用砂粒, 合成的支撐劑 ,

8、和不同的流體 , 包括泡沫。在 19 世紀(jì) 70年代水平井重新推出的一種技術(shù), 避免破裂。在足夠的垂直滲透的地層, 壓裂是不必要的 ,事實(shí)上 , 裸眼水平井完井技術(shù)已經(jīng)成為司空見(jiàn)慣的。當(dāng)完成水平井裸眼井,另外一個(gè)問(wèn)題表面流速斷裂使這些井一般變得過(guò)大。即使斷裂被啟動(dòng), 它很可能在腳跟的阱開(kāi)始 , 而不是在水平截面內(nèi)的所需位置。封隔器是這個(gè)問(wèn)題的解決方案之一水力噴射力學(xué)在油田應(yīng)用中 ,封隔器使用磨損或穿透各種物質(zhì),包括鋼鐵 ,水資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。泥和巖層。設(shè)置預(yù)留射流的事實(shí),往往帶有大量的沙子或其它的磨料,出現(xiàn)噴射操作很像圖2. 流體被迫從一個(gè)噴射工具經(jīng)

9、過(guò)一個(gè)小孔進(jìn)入環(huán)空。在噴射工具 C中的壓力必須高于該環(huán)形帶 A. 中的流體壓力的高壓油管內(nèi)的能量被轉(zhuǎn)換成動(dòng)能 , 由高流速的流體產(chǎn)生的 , 作為由以下的伯努利方程研究 :V 2p(1)gz C .2 在高壓和高速應(yīng)用中, 我們能夠忽略重力的影響, 收益率 :V 2p.( 2)C2 在一個(gè)水力噴射系統(tǒng)中,內(nèi)部的噴射工具的速度普遍較低,50 fdsec 。 可是射流壓力是高于環(huán)空壓力且一般為至 3000 psi,致射流速度超過(guò)400 英尺 / 秒。這種動(dòng)能用于執(zhí)行所選擇的任務(wù)。不到導(dǎo)水力噴射壓裂如果在所考慮的例子中,假設(shè)使用射流穿孔地層巖石,如圖 2 所示,而且與一個(gè)比噴射噴嘴的內(nèi)徑更大的噴射過(guò)程

10、中創(chuàng)立一個(gè)穿孔。穿孔隧道中流動(dòng)的流體的速度是非常高的。這條隧道的長(zhǎng)度一般是短的(約12 英寸 )。其速度將成為非常低穿孔底部附近,如圖2 的右側(cè)所示。在這一點(diǎn)上,如果保持當(dāng)前的流通面積和無(wú)摩擦,流體壓力將等于原來(lái)的射流壓力。這種情況下是不可能的,可是 ,因?yàn)槭堑湫偷母邏毫p失。特別是,射流邊界摩擦將動(dòng)能熱損失,使噴射燃燒。這資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。種噴射噴焰燃燒大大減少射流速度,這同樣地降低壓力確保每單位面積的影響。其結(jié)果是,壓力的轉(zhuǎn)化效率是低的。即使壓力轉(zhuǎn)化效率是低的 , 巖石依然能夠被破碎時(shí) , 足夠的壓力被施加到射流。實(shí)驗(yàn)室測(cè)試表明 , 巖石破裂時(shí)噴

11、射壓力高 , 是司空見(jiàn)慣的。然而 , 高壓力結(jié)合上低能源轉(zhuǎn)化效率 , 迅速成為技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的不切實(shí)際。例如 ,讓我們考慮斷裂的刺激以及5000英尺的TVD。FIP為4,500psi和靜水壓力為2,000 psi 。在100 /0能量轉(zhuǎn)換效率,凈射流壓力,定義為射流壓力和環(huán)空壓力之間的差異,必須是大于2,500 psi的環(huán)空壓力。由于效率一般都很低,不能啟動(dòng) ,除非這樣的斷裂射流壓力高。對(duì)于一個(gè)有效的效率為25/ 0,噴射凈壓力必須大于至少10,000psi的環(huán)空壓力,實(shí)現(xiàn)了滯止壓力4500 psi的斷裂。在實(shí)踐中,需要更大的射流壓力,因?yàn)榱黧w依然流入斷口,還沒(méi)有達(dá)到真正的停滯。轉(zhuǎn)化效率的值主

12、要取決于隧道形狀上的”穿孔”,這是最好的 ,隨機(jī)的 ,連續(xù)變化的 ,期間的噴射和壓裂過(guò)程。我們能夠增加的環(huán)形帶中的壓力,以確?？煽康乃娚鋲毫?而繼續(xù)在相同的凈射流壓力( CA)的泵 ,經(jīng)過(guò)保持相同的流速。雖然環(huán)空壓力的不斷增加, A和 FIP 的環(huán)空壓力之間的壓力差趨近于零。在這一點(diǎn)上 ,組合高井筒壓力和射流滯止壓力迫使在射流開(kāi)始斷裂?，F(xiàn)在 ,假定一個(gè)四噴射系統(tǒng)(圖 3) ,其中所有的射流與最小應(yīng)資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。力平面共面的位置,該定位將保證起始的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)首選的斷裂面,它垂直于的最小形成平行的斷裂壓力。每個(gè)噴射 , 很快就會(huì)引起一個(gè)腔的形成。電子 , 斷裂將啟動(dòng)在每個(gè)”穿孔”隧道的前端。由于她們的首選位置沿?cái)嗔衙?, 斷裂連接起來(lái) , 迅速。由于斷裂流體被允許自由移動(dòng) , 它往往流回環(huán)形空間的壓力較低。在這個(gè)方案中 , 斷裂規(guī)模是非常小的。增加射流數(shù)量將抑制回流 , 增加了的斷口大小只有少量。預(yù)測(cè)滯壓先前的文件 , Surjaatmadja顯示的斷裂 ,在早期階段 ,在一定條件下的有限元分析 ,將打開(kāi)最寬的近井 ,在幾英尺的距離接近到最低限度 , 然后擴(kuò)大開(kāi)放,直到它再次接近斷裂的前端。這適用于本文中所描述的條件。例如,斷口能夠打開(kāi)至約1.3 英寸的井孔中 , 然后關(guān)閉至約 0.24 英寸 , 然后慢慢變寬再次如圖4 。( 雖