包邮水平井水力喷砂分段压裂技术

　　**章 绪论　　水力喷砂分段压裂技术是一项新的水射流应用技术，人们认识水射流应该说还是从水的冲刷作用开始的。大雨能把田地冲出一道水沟，能剥落山岩，甚至能造成泥石流。水对大自然的鬼斧神工表现在三个方面：使材料破裂、流动、去除。　　水射流技术始于19世纪上半叶。早在1830年俄罗斯人就采用了大直径水射流冲开未固结的沙砾石金矿，冲洗淘金，1853一1886年这种技术在美国加利福尼亚金矿得到了应用和发展。当时压力很低，仅有几个至几十个大气压。　　20世纪50年代，人们开始了较高压力设备的研制和较高压射流的实验。到60年代，随着高压柱塞泵和增压器的问世，人们开始研究射流动力学特性和喷嘴结构。同时，研究如何提高和发挥水射流的潜力，Bobo首先应用磨料射流钻油井，这种方法大幅度地提高了钻井速度。进入70年代，以提高高压设备的压力和可靠性为主攻方向，同时开发了多种形式的射流，如：脉冲射流、高温射流、磨料射流和摆振射流。这期间，研究了水射流破岩机理、脉冲射流特性及水射流在切割、破岩和清洗上的应用。80年代以来，随着激光测速、高速摄影、流体显形、数值模拟等先进测试和研究手段的出现，磨料射流、空化射流、气水射流和旋转射流得到了进一步发展，其理论基础、切割机理和影响因素的研究也得到了进一步深入。　　水射流技术作为增产技术的一种，*早出现在20世纪60年代末，美国国家科学基金资助了一项庞大的科研计划，旨在寻求一种高效的切割破岩方法，研究人员提出并试验了25种新方法，如电火花、电子束、激光、火焰、等离子体、高压水射流等，*后专家们公认*可行的是高压水射流破岩方法，后来也只有这种方法得到了实际应用。　　1996年由美国工程师Jim B．Surjaatmadja针对世界范围内水平井的改造问题首次提出了一项新型增产工艺，即水力喷砂压裂（SurgiFrac）。该技术是一项集水射流和水力压裂于一体的新型水平井分段改造技术，其核心原理为伯努利方程，即，通过高速水射流射开套管和地层并形成一定深度的喷孔，流体动能转化为压能，在喷孔附近产生水力裂缝，实现压裂作业，因井底压力刚好控制在裂缝延伸压力以下，压裂下一层段时，已压开层段不再延伸，因此，不用封隔器与桥塞等隔离工具，通过自动封隔就可以完成多个层段的增产作业。　　1997年10月，在美国得克萨斯州Midland地区的C0llins和Ware井上开展了首次试验。2001年水力喷射压裂技术正式投入市场运行。2002年，在新墨西哥州I）elaware砂岩高水饱储层应用取得丫较好的效果。2003年，该技术在巴西的Campus湾l-RJS-512HA井上试作业并取得成功，这是水力喷砂压裂技术**次应用于海上油田增产作业中。2004年初，在美国西部的一口直井中首次釆用水力喷砂环空压裂技术，4天内完成17段的直井增产作业，产量增加了40％。2005年初美国的’Bar．nett页岩气田**次在水平井使用水力喷砂环宰压裂技术。　　……