水力噴射徑向水平井技術(shù)研究現(xiàn)狀及分析_遲煥鵬

1、收稿日期:20120917;修回日期:20121223基金項(xiàng)目:國(guó)家973計(jì)劃課題“深井復(fù)雜地層安全高效鉆井基礎(chǔ)研究”(編號(hào):2010CB226700和國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)“低滲油氣田高效開(kāi)發(fā)鉆井技術(shù)”(編號(hào):20011ZX05022資助。作者簡(jiǎn)介:遲煥鵬(1989,中國(guó)石油大學(xué)(北京在讀博士研究生;2006年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(華東石油工程專(zhuān)業(yè)或工學(xué)學(xué)士學(xué)位,研究方向:水力噴射徑向水平井鉆完井技術(shù)。地址:(102249北京市昌平區(qū)府學(xué)路18號(hào)石油工程學(xué)院,電話:(01089733988,151*,E Mail :chp2121126com鉆采講座水力噴射徑向水平井技術(shù)研究現(xiàn)狀及分析遲煥鵬,李根生

2、,黃中偉,邸飛,唐冠偉(中國(guó)石油大學(xué)油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·北京遲煥鵬等水力噴射徑向水平井技術(shù)研究現(xiàn)狀及分析鉆采工藝,2013,36(4:119124摘要:水力噴射徑向水平井鉆井技術(shù)可為低滲透油氣田的開(kāi)發(fā)提供一種經(jīng)濟(jì)、快捷的途徑,同時(shí)也為邊際油田、枯竭油氣田剩余油氣資源的增產(chǎn)、開(kāi)采提供了一種新的方法。通過(guò)對(duì)徑向水平井幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展情況的調(diào)研,主要介紹了套管內(nèi)開(kāi)窗、轉(zhuǎn)向和水平鉆進(jìn)技術(shù)的特點(diǎn)和最新發(fā)展,并與早期的技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比,分析了幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)現(xiàn)階段存在的問(wèn)題和研究方向,并指出了徑向水平井井眼軌跡,鉆井液無(wú)法循環(huán)利用和水平段長(zhǎng)度無(wú)法控制和準(zhǔn)確測(cè)量的難題?？梢詾閺较蛩骄麝P(guān)鍵技

3、術(shù)的深入研究提供新的思路。關(guān)鍵詞:水力噴射;徑向水平井;關(guān)鍵技術(shù);自進(jìn)式水力鉆頭;研究現(xiàn)狀DOI :103969/JISSN1006768X20130438徑向水平井鉆井技術(shù)是利用高壓水射流在油藏的某一層位或多個(gè)層位沿徑向鉆出多個(gè)水平分支井眼的鉆井技術(shù)1。該技術(shù)可以有效防止水錐和氣錐,既可用于新井的開(kāi)發(fā)又適合進(jìn)行老井改造,有利于進(jìn)行薄油層、低滲透油氣藏以及煤層氣的增產(chǎn)。由于要在03m 的超短半徑內(nèi)完成由垂直到水平的轉(zhuǎn)向,并采用水力的能量破碎巖石2,因此徑向水平井鉆井技術(shù)存在其獨(dú)有的特點(diǎn)。早期的徑向水平井鉆井首先要段銑掉一段套管,然后進(jìn)行井下擴(kuò)孔為轉(zhuǎn)向器的伸展提供空間,下入轉(zhuǎn)向器并錨定,最后下入

4、柔性鉆桿,通過(guò)頂端的高壓水射流鉆頭破巖鉆出一定距離的孔眼。新型的徑向水平井鉆井技術(shù)3與早期的技術(shù)相比,在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了改進(jìn):開(kāi)窗方式。新型的徑向水平井鉆井技術(shù)不需要段銑套管,直接在套管上開(kāi)一個(gè)容許連續(xù)軟管通過(guò)的窗口;轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)和尺寸。新型的轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,尺寸較小,可以在套管中完成作業(yè);水平鉆進(jìn)方式。新型的徑向水平井鉆進(jìn)采用自進(jìn)式射流鉆頭帶動(dòng)連續(xù)軟管鉆進(jìn)。一、國(guó)內(nèi)外徑向水平井鉆井技術(shù)應(yīng)用概況20世紀(jì)80年代前后,美國(guó)最早對(duì)徑向水平井鉆井技術(shù)開(kāi)展了研究,最初的目的是為了在已有的井中鉆出多個(gè)不低于30m 的水平分支來(lái)開(kāi)發(fā)淺層稠油2,在此后的20多年里徑向水平井技術(shù)在不同的國(guó)家進(jìn)行了增產(chǎn)增注以

5、及開(kāi)發(fā)煤層氣等作業(yè)47,顯示了徑向水平井技術(shù)良好的應(yīng)用前景。我國(guó)在1992年由石油大學(xué)8和中國(guó)石油鉆井工程技術(shù)研究院江漢機(jī)械所開(kāi)展旋轉(zhuǎn)射流鉆徑向水平井的機(jī)理及應(yīng)用研究,石油大學(xué)跟遼河油田合作,于1997年8月鉆成了我國(guó)第一口徑向水平井9。隨后,在遼河油田、勝利油田、南陽(yáng)油田、江蘇油田和吉林油田1013都進(jìn)行過(guò)徑向水平井鉆井技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。其中,2004年,在韋5井中鉆出了1955m 的至今為止國(guó)內(nèi)油藏中徑向水平分支最長(zhǎng)記錄12。我國(guó)在阜新劉家區(qū)煤礦采用水力噴射徑向水平井技術(shù)鉆出了直徑大于50.8mm ,平均長(zhǎng)度在100m 以上的多個(gè)水平井眼,大大增加了煤層氣的產(chǎn)氣量14。二、徑向水平井關(guān)鍵技術(shù)

6、研究1轉(zhuǎn)向技術(shù)徑向水平井由于要在03m 的超短半徑內(nèi)完成由垂直到水平的轉(zhuǎn)向,因此轉(zhuǎn)向技術(shù)即轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)和研究至關(guān)重要。從徑向水平井技術(shù)提出以來(lái),轉(zhuǎn)向器經(jīng)歷了兩個(gè)階段的發(fā)展:早期的大尺寸轉(zhuǎn)向器和新型轉(zhuǎn)向器。11早期轉(zhuǎn)向器早期的轉(zhuǎn)向器需要的作業(yè)空間在600 1220mm ,因此無(wú)論是單彎軌道15還是雙彎軌道16,都需要進(jìn)行前期段銑套管并擴(kuò)孔,為轉(zhuǎn)向器的工作提供足夠的工作空間。這兩種轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是柔性鉆桿通過(guò)的阻力較小,缺點(diǎn)是定向能力較差,前期擴(kuò)孔中工具所受扭矩較大,尤其是大直徑擴(kuò)孔作業(yè)需要進(jìn)行多級(jí)擴(kuò)孔,隨著直徑的增大,擴(kuò)眼工具所受到的扭矩也逐漸增大,容易發(fā)生事故,如果遇到斜層或斷層等復(fù)雜的井下地層

7、會(huì)大大增加事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn),因此早期的大尺寸的轉(zhuǎn)向器逐漸被新型的套管內(nèi)工作的轉(zhuǎn)向器所取代。12新型轉(zhuǎn)向器為了克服早期的轉(zhuǎn)向器所帶來(lái)的難題,oder-ick DMcleod 等人在發(fā)明的徑向噴射鉆井系統(tǒng)17中提出了可旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向器,中國(guó)石油大學(xué)的李根生18等人在其發(fā)明的水力噴射側(cè)鉆徑向分支井眼的方法及裝置中在國(guó)內(nèi)首先設(shè)計(jì)出了能在套管內(nèi)完成作業(yè)的小尺寸轉(zhuǎn)向器(如圖1所示。從這兩種轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)可以看出新型轉(zhuǎn)向器的主要特點(diǎn):尺寸小,可以適應(yīng)套管內(nèi)狹小的工作空間;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,由兩個(gè)通過(guò)螺栓固定的對(duì)稱(chēng)的通道本體構(gòu)成。所以使用新型轉(zhuǎn)向器可以省去段銑套管和井下擴(kuò)孔工藝,節(jié)約成本的同時(shí),提高了工作效率和安全度 。圖1小

8、尺寸轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)示意圖新型轉(zhuǎn)向器的關(guān)鍵是軌道的設(shè)計(jì),軌道的形狀決定了后續(xù)側(cè)鉆開(kāi)窗和水力噴射鉆進(jìn)過(guò)程中柔性軸和高壓軟管所受摩阻的大小,其設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下幾個(gè)條件:可以實(shí)現(xiàn)90轉(zhuǎn)向;軌道曲線函數(shù)具有二次或以上的導(dǎo)數(shù),即曲線光滑,無(wú)突變;曲線平面內(nèi)占用矩形空間長(zhǎng)寬比不可過(guò)大,一般小于2。轉(zhuǎn)向器軌道的形狀對(duì)鉆桿所受阻力有重要影響,郭瑞昌19和楊永印20等都進(jìn)行過(guò)相關(guān)研究。新型轉(zhuǎn)向器的出現(xiàn)使徑向水平井鉆井在節(jié)約成本的同時(shí),也提高了工作效率和安全度。但是轉(zhuǎn)向器軌道較窄,會(huì)限制套管開(kāi)窗的大小,這就要求轉(zhuǎn)向器下入井中要定位準(zhǔn)確牢固以使柔性鉆桿或高壓軟管順利通過(guò)套管窗口。2套管開(kāi)窗技術(shù)21段銑套管開(kāi)窗由于早期的徑向

9、水平井轉(zhuǎn)向器的尺寸較大,需要的工作空間在650 1220mm 21,因此必須要磨銑掉一段套管,并進(jìn)行井下多級(jí)擴(kuò)孔,這就是段銑套管開(kāi)窗。而段銑開(kāi)窗形成的鐵屑較多不易清除,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,后續(xù)擴(kuò)孔中工具所受扭矩較大,并要進(jìn)行多級(jí)擴(kuò)孔作業(yè),隨著直徑的增大,擴(kuò)眼器所受的扭矩也逐漸增大,風(fēng)險(xiǎn)加大,早期的段銑開(kāi)窗與大直徑擴(kuò)孔作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng),影響作業(yè)效率3,局限性較大,現(xiàn)已被新型的套管開(kāi)窗技術(shù)所取代。22新型的套管開(kāi)窗技術(shù)新型的套管開(kāi)窗技術(shù)的最大的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,尺寸較小,依靠特殊的轉(zhuǎn)向器可以在套管中完成作業(yè),省去了大直徑擴(kuò)孔的過(guò)程,在提高作業(yè)安全性的同時(shí)也提高了效率。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外研究的調(diào)研,用于徑向水平井新型的套

10、管開(kāi)窗技術(shù)主要有三種:側(cè)鉆開(kāi)窗、磨料射流開(kāi)窗和沖孔開(kāi)窗。(1側(cè)鉆開(kāi)窗。側(cè)鉆開(kāi)窗主要是通過(guò)螺桿馬達(dá)提供動(dòng)力,利用柔性軸在彎曲的狀態(tài)下也能傳遞扭矩的特點(diǎn)帶動(dòng)頂端的磨銑鉆頭在套管上鉆出一定直徑的孔眼。中國(guó)石油大學(xué)(北京的李根生18等人在國(guó)內(nèi)首先發(fā)明了套管內(nèi)側(cè)鉆開(kāi)窗方式,如圖2所示,之后施連海22和謝從劍23等也對(duì)套管內(nèi)側(cè)鉆開(kāi)窗提出了相似的思路 。圖2側(cè)鉆開(kāi)窗示意圖這種開(kāi)窗方式中,柔性軸與轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)以及磨銑鉆頭的選擇是關(guān)鍵。由于磨銑鉆頭尺寸較小,刀刃布置困難且容易損壞,因此需要對(duì)磨銑鉆頭進(jìn)行優(yōu)選。受套管空間的限制,轉(zhuǎn)向器的軌道較窄,因此怎樣降低側(cè)鉆過(guò)程中柔性軸和轉(zhuǎn)向器軌道之間的摩阻是側(cè)鉆開(kāi)窗能否順利

11、完成的關(guān)鍵。杜建勇24建立了柔性軸在轉(zhuǎn)向器內(nèi)不同狀態(tài)下各個(gè)短節(jié)的軸向力、正壓力和摩阻的求解模型,并提出了通過(guò)振動(dòng)來(lái)減小柔性軸在轉(zhuǎn)向器內(nèi)摩阻的思路。(2磨料射流開(kāi)窗。高速磨料射流沖蝕性能巨大,可以在較短時(shí)間內(nèi)鉆穿套管,磨料射流開(kāi)窗25則是通過(guò)在高壓水射流中摻混磨料顆粒來(lái)沖蝕套管,并在上面形成一定大小的孔眼的開(kāi)窗方式。李根生18等人介紹了通過(guò)磨料射流進(jìn)行套管開(kāi)窗的方法。前人對(duì)磨料射流的流動(dòng)規(guī)律以及破碎巖石的規(guī)律進(jìn)行了廣泛研究,但是對(duì)磨料射流沖蝕套管的規(guī)律研究較少,李根生26等人在分析磨料射流工作機(jī)理的基礎(chǔ)上,采用自行研制的圍壓裝置和試驗(yàn)臺(tái)架對(duì)磨料射流在圍壓下沖蝕套管的形狀和時(shí)間參數(shù)進(jìn)行了研究,試驗(yàn)

12、施加的最大圍壓為19MPa,結(jié)果顯示在6min以?xún)?nèi)即可射穿套管,為合理的選擇磨料射流開(kāi)窗時(shí)間提供了理論依據(jù)。磨料射流開(kāi)窗孔徑的大小與噴嘴的性能密切相關(guān),沖蝕時(shí)間及效果受?chē)娮觳牧系哪蜎_蝕性能影響較大。因此,磨料射流開(kāi)窗還需要對(duì)不同噴嘴沖蝕套管的效果進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究以選出開(kāi)窗直徑大的噴嘴,還需要對(duì)噴嘴的材料進(jìn)行優(yōu)選以增大噴嘴的壽命。(3沖孔開(kāi)窗。沖孔開(kāi)窗是利用特制沖頂機(jī)構(gòu)通過(guò)液壓作用在套管上開(kāi)一個(gè)跟沖頭形狀和大小相同的窗口,這是一種比較新的開(kāi)窗方法,只有在文獻(xiàn)27中有相關(guān)介紹,如圖3所示,在地面泵人高壓流體,推動(dòng)液壓活塞,產(chǎn)生的推力依次傳遞至推壓杈桿、換向部件、沖壓頭,最終轉(zhuǎn)化為沖壓頭對(duì)套管的壓力

13、。鉆穿套管后,帶有破巖鉆頭的連續(xù)鉆管從沖頭的中心孔伸出,噴射鉆進(jìn)。這種開(kāi)窗方式工作簡(jiǎn)便,可以解決段銑套管工藝復(fù)雜和井眼擴(kuò)大難以實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題,而且開(kāi)窗后可以直接下入連續(xù)鉆管進(jìn)行水力噴射鉆進(jìn),提高了工作效率。但是,由于套管內(nèi)空間有限,沖壓頭的尺寸較小,從而使連續(xù)鉆管的尺寸受限(外徑14mm左右,而且內(nèi)部的轉(zhuǎn)向?yàn)?0單彎軌道,因此連續(xù)鉆管與轉(zhuǎn)向軌道之間的摩阻問(wèn)題會(huì)制約水平段長(zhǎng)度的鉆進(jìn)。新型的套管開(kāi)窗技術(shù)解決了段銑套管和大直徑擴(kuò)孔的難題,使徑向水平井鉆井工藝得到了簡(jiǎn)化,提高了作業(yè)效率。側(cè)鉆開(kāi)窗方式需要對(duì)磨銑鉆頭優(yōu)選和降低柔性軸在轉(zhuǎn)向器內(nèi)摩阻等方面進(jìn)行深入研究;磨料射流開(kāi)窗方式還需要在兼顧破碎能力和使用壽

14、命的磨料射流噴嘴上深入研究;沖孔開(kāi)窗方式為套管開(kāi)窗提供了一種新的方式,還需要在可行性以及理論方面加強(qiáng)研究 。圖3沖孔開(kāi)窗示意圖3水力破巖技術(shù)徑向水平井中決定鉆孔大小及延伸長(zhǎng)度的關(guān)鍵因素是水射流的破巖能力,射流鉆頭性能的好壞直接影響到破巖效率,以及能否鉆出鉆出直徑較大的深孔9。隨著徑向水平井技術(shù)的發(fā)展,射流鉆頭也從最初的旋轉(zhuǎn)射流鉆頭發(fā)展到現(xiàn)在多種多樣的自進(jìn)式射流鉆頭。31旋轉(zhuǎn)射流鉆頭在文獻(xiàn)2中最開(kāi)始提到的錐形噴嘴所產(chǎn)生的射流就是旋轉(zhuǎn)射流,沈忠厚等人據(jù)此研究設(shè)計(jì)出圓錐形旋轉(zhuǎn)射流噴嘴,并應(yīng)用理論研究和室內(nèi)試驗(yàn)的方法研究了錐形旋轉(zhuǎn)水射流的特性28,旋轉(zhuǎn)射流噴嘴主要由葉輪和噴嘴體兩部分組成,葉輪固定在噴

15、嘴體內(nèi)部。葉輪的幾何形狀是影響旋轉(zhuǎn)射流形態(tài)的重要因素。隨后有學(xué)者在破巖機(jī)理、攜巖性能和破巖實(shí)驗(yàn)方面進(jìn)行了廣泛研究2932,為旋轉(zhuǎn)射流噴嘴用于徑向水平井鉆井提供了理論基礎(chǔ)。但是旋轉(zhuǎn)射流噴嘴由于中心的低壓使破碎孔的孔底呈“W”形29,雖然破碎孔徑較大,但是深度較淺,從而效率較低,所以需要尋求破巖效率更高的噴嘴。32直旋混合雙射流鉆頭為了解決旋轉(zhuǎn)射流破巖孔底不規(guī)則(“W”形的問(wèn)題,1998年美國(guó)ProDrill公司最先提出了“雙射流噴嘴”,這種噴嘴比普通噴嘴可提高鉆頭馬力30% 80%。李根生33等人發(fā)明了高壓旋轉(zhuǎn)雙射流噴嘴(如圖4所示并通過(guò)數(shù)值模擬和二維PIV 實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行了對(duì)這種噴嘴的流場(chǎng)規(guī)律

16、34進(jìn)行了研究,噴嘴特征在于把直射流和旋轉(zhuǎn)射流合理地組合了在一起,提高了射流能量的利用效率,并得出了噴嘴加旋流道導(dǎo)程是決定軸心速度衰減模式的主要因素。 圖4旋轉(zhuǎn)雙射流噴嘴示意圖國(guó)外的William GBuckman S等人發(fā)明了一種自進(jìn)式直選混合噴嘴35(如圖5所示,它結(jié)合了旋轉(zhuǎn)射流以及普通直射流的特點(diǎn),適用于在油氣井中鉆泄流孔道。吳為36等人對(duì)直旋混合噴嘴進(jìn)行了室內(nèi)破巖實(shí)驗(yàn)和噴嘴流場(chǎng)的數(shù)值模擬研究,得出了水力參數(shù)和噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)破巖效果的影響規(guī)律,以及直旋混合射流流場(chǎng)的結(jié)構(gòu)。但是自進(jìn)式的直旋混合射流噴嘴的流場(chǎng)還沒(méi)有相關(guān)的研究。 圖5直旋混合噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖33自進(jìn)式多孔射流鉆頭自進(jìn)式多孔射流鉆

17、頭的設(shè)計(jì)雖有多種18,37,但其結(jié)構(gòu)和原理基本相同。圖6所示為文獻(xiàn)18中的自進(jìn)式多孔噴嘴結(jié)構(gòu),自進(jìn)式多孔射流鉆頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便,充分利用了單股射流能量集中,有利于形成較大沖擊深度的優(yōu)點(diǎn),射流鉆頭本體前端多個(gè)單股射流可在井底較小的面積內(nèi)產(chǎn)生較高的沖擊力,從而產(chǎn)生良好的破巖效果,各股射流之間摻混,可以使孔眼更加規(guī)則。郭瑞昌等38對(duì)多孔噴嘴流場(chǎng)通過(guò)數(shù)值模擬的方法進(jìn)行了研究,有助于分析多孔射流的破巖機(jī)理和優(yōu)化噴嘴結(jié)構(gòu)。廖華林39等人對(duì)多孔噴嘴破巖規(guī)律通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究,得出了水力參數(shù)對(duì)多孔噴嘴破巖效果的影響規(guī)律,為其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。多孔射流噴嘴具有良好的性能,近年來(lái)遼河油田已經(jīng)應(yīng)用自進(jìn)式多孔

18、射流噴嘴完成了多口徑向水平井的施工。圖6自進(jìn)式多孔噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖對(duì)水射流噴嘴破碎巖石的機(jī)理國(guó)內(nèi)外學(xué)者存在多種觀點(diǎn)40,因此需要利用PIV 和高速攝像等儀器通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)對(duì)水射流通過(guò)噴嘴后的速度場(chǎng)、破碎巖石后的流場(chǎng)以及流體和巖石的運(yùn)動(dòng)軌跡等進(jìn)行研究,從而更好的揭示水射流的破巖機(jī)理。與早期的旋轉(zhuǎn)射流鉆頭相比,自進(jìn)式直旋混合射流鉆頭和多孔射流鉆頭具有更高的破巖效率,反向射流在平衡正向射流的反推力和穩(wěn)定射流鉆頭的同時(shí),還可以提供帶動(dòng)連續(xù)軟管和射流鉆頭前進(jìn)的動(dòng)力,為徑向水平井的鉆進(jìn)提供了一種更為簡(jiǎn)便的方法。提高破巖效率,鉆出較大較深的孔眼一直是水力破巖研究的目標(biāo),因此,高效破巖的射流鉆頭依然是今后徑向

19、水平井研究的重點(diǎn)之一。由于自進(jìn)式射流鉆頭和高壓軟管的直徑較小,會(huì)增加管路中的壓耗,水平段井眼長(zhǎng)度不能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求,水力能量的利用率也有待提高。除了以上一些關(guān)鍵技術(shù)存在的問(wèn)題外,水力噴射徑向水平井僅通過(guò)向后噴射的射流推動(dòng)鉆頭前進(jìn),這就導(dǎo)致了水平徑向井眼軌跡存在很大的不確定性,特別是鉆薄油層時(shí),水平井眼易脫離儲(chǔ)層,造成無(wú)法控制井眼軌跡的問(wèn)題;而且,水平井眼的長(zhǎng)度是依靠連續(xù)管下放長(zhǎng)度來(lái)確定的,沒(méi)有考慮到連續(xù)管的彎曲以及井眼軌跡的情況,因此不能準(zhǔn)確確定水平井眼長(zhǎng)度。今后對(duì)這些問(wèn)題還要深入研究。三、存在問(wèn)題(1徑向水平井鉆井技術(shù)關(guān)鍵的指標(biāo)是水平段鉆進(jìn)的長(zhǎng)短,國(guó)內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果一般都不超過(guò)50m ,水平段

20、長(zhǎng)度短制約了對(duì)剩余油的有效挖潛和老井改造。(2新型的套管內(nèi)轉(zhuǎn)向開(kāi)窗水力噴射徑向水平井技術(shù)具有較高的創(chuàng)新性,可以大大降低作業(yè)時(shí)間和成本,但是缺乏相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證和結(jié)果的反饋。(3經(jīng)過(guò)噴嘴后水射流破碎巖石機(jī)理的觀點(diǎn)甚多,且都有合理性,但是缺少實(shí)驗(yàn)依據(jù)。圍壓對(duì)水射流噴嘴破巖效果具有重要的影響,目前水射流破巖僅限于地面實(shí)驗(yàn),對(duì)井底條件下的施工指導(dǎo)意義較小,缺乏實(shí)際工況下的實(shí)驗(yàn)研究。(4自進(jìn)式水射流鉆頭是一種比較新型的工具,對(duì)其前后射流的流場(chǎng)以及前后射流的比例等還缺乏較深入的理論研究。四、結(jié)論及研究方向建議(1國(guó)內(nèi)外通過(guò)多年的研究在套管開(kāi)窗技術(shù)、轉(zhuǎn)向技術(shù)、水平鉆進(jìn)技術(shù)等徑向水平井鉆井的關(guān)鍵技術(shù)方面取得

21、了較多成果,但國(guó)內(nèi)徑向水平井眼的長(zhǎng)度一直難以突破,需要對(duì)水力噴射高效破巖方法繼續(xù)研究,其重點(diǎn)和難點(diǎn)是高性能的水射流鉆頭。(2新型轉(zhuǎn)向器尺寸小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可以在套管中完成作業(yè),但轉(zhuǎn)向軌道較窄,對(duì)定位有較高的要求,建議在軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)和降低柔性軸與高壓軟管在轉(zhuǎn)向器的摩阻方面深入研究。(3新型的套管開(kāi)窗技術(shù)包括側(cè)鉆開(kāi)窗、磨料射流開(kāi)窗和沖孔開(kāi)窗三種,側(cè)鉆開(kāi)窗方式需要對(duì)磨銑鉆頭進(jìn)行優(yōu)選,磨料射流開(kāi)窗方式還需要在兼顧破碎能力和壽命的磨料射流噴嘴上深入研究,沖孔開(kāi)窗是一種較新的開(kāi)窗方式,首先應(yīng)該對(duì)其可行性進(jìn)行論證和研究。(4需要利用PIV和高速攝像等儀器通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)對(duì)水射流通過(guò)噴嘴后的速度場(chǎng)、破碎巖石后的

22、流場(chǎng)以及流體和巖石的運(yùn)動(dòng)軌跡等進(jìn)行研究,從而更好的揭示水射流的破巖機(jī)理。(5用于徑向水平井鉆進(jìn)的自進(jìn)式射流鉆頭可以分為自進(jìn)式多孔射流鉆頭和自進(jìn)式混合射流鉆頭兩類(lèi),在今后的研究中還需要對(duì)實(shí)際工況條件下兩種射流鉆頭的破巖性能進(jìn)行對(duì)比研究,以選出更適合徑向水平井的射流鉆頭。(6水力噴射徑向水平井技術(shù)在控制井眼軌跡,準(zhǔn)確確定水平井眼長(zhǎng)度等方面還有待研究。我國(guó)東部油田已進(jìn)入開(kāi)發(fā)的中后期,分布有大量的老井和廢棄井等,迫切需要加強(qiáng)老井改造和剩余油的挖潛,水力噴射徑向水平井技術(shù)成本低、可靠性強(qiáng),具有廣闊的應(yīng)用價(jià)值。參考文獻(xiàn)1施連海,李永和,郭洪峰,等高壓水射流徑向水平井鉆井技術(shù)J石油鉆探技術(shù),2001,29(

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