一種有效的將裸眼水平井壓裂的工藝水力噴射壓裂樣本_第1頁
一種有效的將裸眼水平井壓裂的工藝水力噴射壓裂樣本_第2頁
一種有效的將裸眼水平井壓裂的工藝水力噴射壓裂樣本_第3頁
一種有效的將裸眼水平井壓裂的工藝水力噴射壓裂樣本_第4頁
一種有效的將裸眼水平井壓裂的工藝水力噴射壓裂樣本_第5頁
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文檔簡介

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,等這篇文章將在 1998 年 11 月 26 日中國北京舉辦的國際會議和展覽會中發(fā)布本文介紹的內(nèi)容是由作者交由 SPE程序委員會審查后的信息。文件的內(nèi)容 , 由審查的石油工程師協(xié)會予以提出 , 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地位 , 論文在 SPE會議上受到由石油工程師學(xué)會編輯委員會的發(fā)表評論。在沒有石油工程師學(xué)會的書面授權(quán)的情況下禁止用于商業(yè)目的電子復(fù)制、分發(fā)或儲存文章的任何部分。印刷復(fù)制許可限制在不超過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)在哪和由誰摘出。寫 上 圖 書 管 理 員 ,SPE, 郵 政 信 箱833836,理 查 德 森 ,電 話75083-3836,美國傳真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 , 這個新工藝允許操作人員可在同一井的多裂縫壓裂 ; 可同時對裂縫間距均勻或不均勻的操作。這種方法可用在大型壓裂。由于操作簡單 , 可有效的避免長井段水平壓裂形成的數(shù)百個小裂縫的損害。在多次提升過程中 , 可用酸和支撐劑的組合改進(jìn)兩種類型裂縫的導(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)室的測定結(jié)果見第4 頁

4、。,到設(shè)計一個引言高壓 ,高壓力水的使用,是一個眾所周知的技術(shù),許多行業(yè)使用它用來執(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 ,開槽 ,打孔 ,加工 ,灌漿 ,并挖掘到家庭用途,如洗車和牙齒衛(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 。一個常見的噴水功能(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) ,對水力噴射最常見的應(yīng)用是開槽( 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)動力依然是經(jīng)濟(jì)的; 因此 ,在地面鉆井 ,橫向時所使用的高度生產(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層巖石屬性和所有者/ 經(jīng)營者的初始投資。資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考,如有不當(dāng)或者侵權(quán),請聯(lián)系改正或者刪除。一般來說 ,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 , 直到它超過形成的破裂壓力 , 在井眼中創(chuàng)立一個或多個裂縫。此壓力更一般被稱為作為斷裂的起始壓力( FIP) 。一旦井發(fā)生斷裂 , 斷裂所需的壓力增長 , 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 , 全球已經(jīng)進(jìn)行了超過100 萬次壓裂作業(yè)。隨著時間的推移 ,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)成為司空見慣的。當(dāng)完成水平井裸眼井,另外一個問題表面流速斷裂使這些井一般變得過大。即使斷裂被啟動, 它很可能在腳跟的阱開始 , 而不是在水平截面內(nèi)的所需位置。封隔器是這個問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. 流體被迫從一個噴射工具經(jīng)

9、過一個小孔進(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400 英尺 / 秒。這種動能用于執(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,而且與一個比噴射噴嘴的內(nèi)徑更大的噴射過程

10、中創(chuàng)立一個穿孔。穿孔隧道中流動的流體的速度是非常高的。這條隧道的長度一般是短的(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)前的流通面積和無摩擦,流體壓力將等于原來的射流壓力。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 , 足夠的壓力被施加到射流。實(shí)驗(yàn)室測試表明 , 巖石破裂時噴

11、射壓力高 , 是司空見慣的。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 ,除非這樣的斷裂射流壓力高。對于一個有效的效率為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始斷裂?,F(xiàn)在 ,假定一個四噴射系統(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)場首選的斷裂面,它垂直于的最小形成平行的斷裂壓力。每個噴射 , 很快就會引起一個腔的形成。電子 , 斷裂將啟動在每個”穿孔”隧道的前端。由于她們的首選位置沿斷裂面 , 斷裂連接起來 , 迅速。由于斷裂流體被允許自由移動 , 它往往流回環(huán)形空間的壓力較低。在這個方案中 , 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

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