水力壓裂增水技術(shù)具有增水效果明顯、設(shè)備簡(jiǎn)單、施工成本低、安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),主要用于基巖水井、地?zé)峋?、鹵水井等增水壓裂作業(yè)。基巖水井水力壓裂增水技術(shù)為缺水山區(qū)提供了一種新的增加基巖水井出水量的有效技術(shù)手段,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。自2010年以來(lái),分別在河北、山東、北京、青海、安徽、河南、貴州等地進(jìn)行了100余眼水井的壓裂增水試驗(yàn)與應(yīng)用,取得了顯著的增水效果。

技術(shù)原理

水力壓裂增水技術(shù),是利用高壓泵泵入高壓流體經(jīng)地表管匯、管路流程和井內(nèi)壓裂器具壓入井內(nèi),以超過(guò)地層吸液能力的排量向地層內(nèi)注入的高壓流體達(dá)到或超過(guò)地層應(yīng)力和地層的抗張強(qiáng)度時(shí),巖層起裂并形成裂縫,不斷注入的高壓流體使裂縫擴(kuò)展并向四周延伸,將地層內(nèi)的裂隙構(gòu)造貫通,提高目的層的匯流與導(dǎo)流能力,達(dá)到單井增大水量的目的。

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壓裂示意圖

設(shè)備與器具

地表設(shè)備

地表設(shè)備(自有設(shè)備)主要包括壓裂泵車、高壓管匯、高壓管路等。

  • 壓裂泵車

    壓裂泵車是以載重汽車為安裝機(jī)座的移運(yùn)式壓裂設(shè)備,是在車上裝一臺(tái)臥式三缸柱塞泵進(jìn)行壓裂的設(shè)備。柱塞泵由車載柴油機(jī)驅(qū)動(dòng),該設(shè)備主要用于壓裂、洗井及井口試壓等。整車設(shè)備操作由電路系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)及機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn),所有操作均集中在操作室控制臺(tái)上。

自有的三臺(tái)壓裂泵車

壓裂車現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

  • 高壓管匯

    由旋塞閥、單向閥、安全閥、T型三通與旋塞閥和返排口、由壬總成等組成。高壓管匯的功用是泵入的壓裂液體經(jīng)旋塞閥、單向閥、安全閥、高壓管等進(jìn)入井內(nèi)實(shí)施壓裂。

高壓管匯

  • 高壓管路

    主要是向孔內(nèi)壓裂器具注壓裂液用,距離與角度可調(diào)。

高壓管路

井內(nèi)器具

井內(nèi)器具主要包括封隔器、水力錨、定壓開啟閥、卸荷閥等。

  • 封隔器

    封隔器是水井壓裂的關(guān)鍵器具之一,壓裂施工時(shí),封隔器依靠壓裂液或清水的壓力,使膠筒與管壁或裸眼孔壁貼緊,并膨脹座封,將壓裂段與非壓裂段有效隔離。封隔器具有足夠高的耐壓強(qiáng)度和膨脹比,能克服強(qiáng)大的水力剪切,卸荷后能自行收縮,當(dāng)壓裂工作結(jié)束后能順利提出,目前常用K344型系列封隔器。

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單封隔器

雙封隔器

K344系列水力擴(kuò)張式封隔器性能指標(biāo)參數(shù)表

封隔器優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)

  • 使用壽命長(zhǎng)并可重復(fù)使用;

  • 密封段長(zhǎng),密封壓差可靠并具有一定自身錨定能力;

  • 容易擴(kuò)張和收縮,即易座封和解封;

  • 承壓差大,殘余變形小,耐腐蝕;

  • 對(duì)不同井眼規(guī)則程度實(shí)用性強(qiáng)。

     

  • 水力錨

    水力錨作用:

    壓裂液頂驅(qū)鋼制錨爪嵌入井壁平衡高壓流體產(chǎn)生的巨大向上頂驅(qū)力,有足夠的鋼度和伸縮比。壓裂施工時(shí),依靠壓裂液或清水的壓力,頂驅(qū)錨爪伸出嵌入孔壁,產(chǎn)生的錨固力足以克服單座封壓裂工藝條件下的高壓流體產(chǎn)生向上的頂驅(qū)力,與封隔器配套將壓裂段與非壓裂段有效隔離;卸荷后水力錨的錨爪能自行收縮,并能順利在井內(nèi)提出。

  • 水力錨性能參數(shù):

    ① 承壓力≥40Mpa;

    ② 錨爪伸縮比1.1-1.2。井孔口徑與水力錨的徑差在20-30mm之間。

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水力錨

  • 定壓開啟閥

    開始泵入壓裂液時(shí)閥門在關(guān)閉狀態(tài),使井中鉆柱內(nèi)、外產(chǎn)生壓差,控制壓裂液首先進(jìn)入封隔器或水力錨,使封隔器有效座封,水力錨錨爪吃入巖層錨固,隨著系統(tǒng)壓力不斷升高并達(dá)到某一值時(shí),開啟閥打開,壓裂液進(jìn)入井(孔)內(nèi),當(dāng)高能流體足以克服巖石的梯度壓力和抗張強(qiáng)度時(shí),巖層起裂并形成裂縫。

定壓開啟閥

  • 卸荷閥

    通過(guò)卸荷閥可將鉆桿柱內(nèi)的壓裂液面降至靜水位置,消除鉆柱內(nèi)、外壓差,封隔器安全收縮。

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卸荷閥