油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室高壓水射流鉆井與完井創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中石油華北油田在沁水盆地南部鄭莊區(qū)塊3#煤層2口L型水平井開(kāi)展了水力噴射定向多簇壓裂，改造后穩(wěn)定日產(chǎn)氣量分別達(dá)到1萬(wàn)m3/d/天和1.6萬(wàn)m3/d。此外，自2021年4月投產(chǎn)以來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)取水樣表明水質(zhì)較清，2口井均未出砂，排采設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)。
鄭莊區(qū)塊平均試井滲透率0.124 mD，屬低滲儲(chǔ)層，該區(qū)直井產(chǎn)氣效果較差，自2010年建產(chǎn)以來(lái)，單井日均產(chǎn)量長(zhǎng)期500 m3/d左右。提升煤層氣低效井產(chǎn)量、減少出砂量、降低后期排采過(guò)程中卡泵事故的發(fā)生是該區(qū)塊的重點(diǎn)工作，被列入“十三五”國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)《沁水盆地高煤階煤層氣高效開(kāi)發(fā)示范工程》研究示范內(nèi)容之一。華北油田引入高壓水射流鉆井與完井創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)最新研發(fā)的水力噴射定向多簇壓裂工藝，對(duì)2口水平井分別進(jìn)行了定向（4點(diǎn)鐘和8點(diǎn)鐘方向）水力噴射分段（共10段，含1段2簇）壓裂改造。2口井均采用套管完井，水平段長(zhǎng)1000米。射孔階段采用油管?chē)娚吧淇祝帕?/span>2.5m3/min，砂比7%。壓裂階段采用套管加砂、油管補(bǔ)液，套管排量5.2 m3/min，最大砂比15.3%，油管排量0.8 m3/min。單段最大砂量50 m3、總液量800 m3。由于裂縫向水平井下部延伸，大大減少了砂、泥、煤粉等固體顆粒的產(chǎn)出，保障了生產(chǎn)的平穩(wěn)進(jìn)行。
水力噴射定向多段多簇壓裂工藝是一種集噴砂射孔、多簇壓裂、水力封隔、精準(zhǔn)定向?yàn)?/span>一體的增產(chǎn)改造技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)定向溝通地質(zhì)甜點(diǎn)、一趟管柱多段多簇體積造縫，對(duì)煤層氣井具有良好的增產(chǎn)改造效果，同時(shí)可起到防砂的作用。該技術(shù)可推廣應(yīng)用于構(gòu)造煤頂?shù)装?/span>定向壓裂、多層/薄互層定點(diǎn)定向穿層改造。
高壓水射流鉆井與完井創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)致力于高壓水射流在石油工程中的理論與技術(shù)研究。團(tuán)隊(duì)現(xiàn)有教師14人（教授/博導(dǎo)8人），包括中國(guó)工程院院士、長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授、國(guó)家杰青/優(yōu)青（各3人）、孫越崎能源大獎(jiǎng)/青年科技獎(jiǎng)獲得者、北京高校卓越青年科學(xué)家、中組部“萬(wàn)人計(jì)劃”獲得者、教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才、全國(guó)優(yōu)博/提名等，形成了一支由院士領(lǐng)銜、優(yōu)秀中青年骨干擔(dān)當(dāng)?shù)膭?chuàng)新團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)榮獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)3項(xiàng)、國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)2項(xiàng)，省部級(jí)獎(jiǎng)10余項(xiàng)。
水力噴射定向多段壓裂及井下工具示意圖
煤層氣現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)照片
