低滲氣藏脈沖磨料射流射孔增產(chǎn)機理及實驗研究.pdf

1、低壓低滲氣田在我國分布廣，儲量大，占已探明氣藏的80％以上。但由于孔隙度、滲透率和壓力低，造成產(chǎn)能低，經(jīng)濟效益差。為了提高天然氣產(chǎn)量，解決“氣荒”難題，目前大都采用射孔壓裂的方式改造地層，增加氣井產(chǎn)量。但是常規(guī)射孔方式射孔深度淺，孔眼直徑小，施工時間長，易引起氣井壓實傷害，造成氣藏滲透率低，增產(chǎn)效果差等問題?；谝陨显?，本文提出采用脈沖磨料射流射孔增加低滲氣藏的滲透率以提高天然氣產(chǎn)量的新思路。
　　 本文對脈沖磨料射流形成機理

2、、脈沖磨料射流特性及脈沖磨料射流射孔增產(chǎn)機理等問題進行了研究，并在四川盆地某氣井進行現(xiàn)場實驗。主要研究結(jié)論如下：
　　 ①首次采用大渦模擬方法，通過深入分析自激振蕩噴嘴腔室內(nèi)部流場變化規(guī)律、內(nèi)外流場動壓力變化規(guī)律、速度矢量變化規(guī)律、湍流強度分布規(guī)律，揭示了自激振蕩脈沖水射流產(chǎn)生機理；并結(jié)合振蕩、空泡潰滅對磨料在射流中的影響以及固體磨料在脈沖水射流中的分布規(guī)律揭示脈沖磨料射流的形成機理。
　　 ②結(jié)合大渦模擬計算和實驗室試

3、驗結(jié)果，建立了適用于低滲氣藏射孔增產(chǎn)的自激振蕩磨料噴嘴設(shè)計準則，即：腔徑比(L/d1)為2.3～3.3，前后噴嘴直徑比(d2/d1)為1.2～1.3。自主研發(fā)出脈沖磨料射流井下射孔測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)由脈沖磨料射流發(fā)生裝置、脈動壓力測試裝置、適用PIV測試的圍壓試驗裝置、井下沖蝕模擬試驗裝置組成，研究了脈沖水射流壓力振蕩特性、脈沖空化特性、高度聚能特性，試驗研究表明：自激振蕩噴嘴出口峰值壓力是普通連續(xù)射流壓力的2.5倍，且波峰和波谷不完全對

4、稱；脈沖水射流空泡云長度隨振蕩腔長的增加先增大后減小，空泡云長度隨泵壓的增大而增大，隨圍壓的增大先增大后減少；脈沖磨料射流沖蝕套管模擬試件(8mm鋼板+30mm水泥試件)直徑和深度是普通磨料射流沖蝕試件的1.9倍和4.7倍左右。
　　 ③根據(jù)低滲氣藏的賦存特征和開發(fā)特點，結(jié)合脈沖磨料射流自身特性，揭示了脈沖磨料射流射孔增產(chǎn)機理。脈沖磨料射流增加射孔面積和深度，降低射孔壓力，避免了炮彈射孔造成的二次污染，機械振動作用以超聲波形式在

5、彈性介質(zhì)中傳播，引起聲壓變化，消除氣阻，空泡潰滅瞬間形成激波，擴大巖石的孔隙半徑，增強微裂隙作用，有利于后續(xù)填砂壓裂作用，空泡潰滅瞬間產(chǎn)生局部高溫，聲波輻射產(chǎn)生熱作用，降低天然氣體粘度，提高滲流速度。
　　 ④首次開發(fā)出適用于低滲氣藏射孔的自激振蕩磨料噴嘴并在四川地區(qū)某氣井進行射孔增產(chǎn)現(xiàn)場實驗，結(jié)果表明：該方法能在目的層位沖蝕出清潔滲流通道，解除近井地帶儲層污染，與常規(guī)噴嘴射孔壓裂相比，能夠降低破裂壓力10-20MPa，施工后比