特殊压裂工艺

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(一)水力喷砂射孔压裂

1．用途 降低岩盐层的破裂压力值，提高压裂连通的成功率。

2．特点 喷射孔道深，在石灰岩地层中可达0．4m左右，在岩盐层内可达0．5～0．8m；孔眼大，一般在套管上为18～21mm，在岩层中为50～70mm；孔眼规则，射孔时无震动，一般不会损伤套管和水泥环。见图3－3－50。

图3－3－50 水力喷射所造成孔道的纵剖面示意图

3．常用的喷射压裂的管柱结构 通常由油管、高压水力锚、短节、高压封隔器、定压凡尔、喷射器、球座等组成，见图3－3－51。

图3－3－51 喷砂射孔压裂管柱结构示意图

1－油管 2－高压水力锚 3－短节 4－高压封隔器 5－高压凡尔 6－喷砂射孔器 7－球座

4．水力喷砂射孔压裂工艺流程 见图3－3－52。

图3－3－52 压裂施工井场布置图

1－压裂车 2－供水车 3－加砂车 4－管汇车 5－水罐 6－砂堆 7－井口

5．喷嘴结构 现用硬质合金拔丝模铆到软钢胎体中的方法制作，表面堆焊钨钢粉作为防护层。其结构如图3－3－53，主要由聚流段和圆柱段两部分组成。

图3－3－53 喷嘴示意图

根据实践，在现有设备能力条件下，主要部分尺寸为：

喷嘴直径 d=3．5～4．5mm

圆柱段长度 L=2．5～3d

聚流段弯曲半径 R=15～17mm

6．下井管串要求 管串要试泵压，防止施工时丝扣渗漏刺断；喷砂射孔枪上部应配备反循环凡尔和足够的水力锚；喷嘴表面与套管的间隙一般应大于10mm。

7．施工参数

砂子直径：0．25～0．5mm

悬砂液：一般使用的有清水或粘度为30s左右的CMC(碱性羧甲基纤维素钠盐)溶液。

混砂比：8～13%(体积百分比)

喷射速度：200m／s左右

喷射时间：25～30min

8．砂子与悬砂液

(1)砂子用量=总孔数×喷嘴流通面积×喷射速度×施工时间×含砂比×砂子视比重(施工中一般多准备10%，作为损耗)。

(2)悬砂液用量=总孔数×喷射时间×喷射速度×喷嘴流通面积+井筒容积×循环或冲砂的总次数(在有沉砂和回收悬砂液装置时，可酌情减少)。

(3)对砂子要求 需用纯净的石英砂。原砂经水洗、烘干、大小两次筛选处理，方可使用。

9．喷砂射孔枪 可用单级或多级枪进行射孔。每级枪沿圆周均匀分布3个或4个喷嘴，每支枪一般可射1～2排孔。使用时，分投不同直径的钢球，使各级枪自下而上的逐次进行工作，见图3－3－54。喷砂射孔器推荐参数见表3－3－33。

图3－3－54 喷砂射孔枪

1－主体 2－紫铜垫片 3－喷嘴体 4－油管

表3－3－33 喷砂射孔器推荐参数(中深井)

喷射时62mm(″)油管伸长曲线见图3－3－55。

图3－3－55″油管伸长曲线

λ自伸－油管自重伸长 λ₃₂₀、λ₃₀₀、λ₂₅₀、λ₂₀₀－施工压力在32、30、25、20MPa下的油管受压伸长 油管总伸长=λ自伸+λ加压伸长

(二)水力定向、定位喷射压裂

水力定向喷射压裂，是采用单向喷嘴(或喷枪)向一个方向进行喷射压裂。水力定位喷射压裂，是采用旋转喷枪，在设计的位置进行旋转喷射压裂。

1．用途

(1)先期建槽，相对保护岩盐层顶板，降低岩盐层的破裂压力；

(2)进行定向或定位水力喷射；

(3)提高压裂连通的成功率。

2．特点

(1)采用饱和盐水作压裂液；

(2)采用偏心弯接头或嵌磁法定向；

(3)采用单向三喷嘴，旋转喷枪，水平单喷枪，斜向单喷嘴等方法进行喷射。

3．主要参数(根据威西岩盐体试验数据)

(1)喷射压力 30～34MPa

(2)喷射速度 220～290m／s

(3)喷射时间 9～13min

(4)喷射时排量0．3～0．5m³／min

威西岩盐体水力喷射试验数据，见表3－3－34。

表3－3－34 威西岩盐体水力喷射试验数据

两种井底定向法的管串结构组合示意，见图3－3－56。

(1)偏心弯接头定向管串组合 (2)嵌磁法定向管串

图3－3－56 两种井底定向管串结构组合示意图