旋转磨料射流破碎碳酸盐岩参数影响规律及机理研究

来源：石油科学通报杂志2024年第6期北京时间：

作者：李欢；黄中伟；李敬彬；程康；李文彬；胡静茹

单位：中国石油大学(北京) 油气资源与工程全国重点实验室,北京 102249

摘要：旋转磨料射流喷射钻进径向水平井是经济高效开发碳酸盐岩油藏的潜在有效手段.基于旋转磨料射流破碎灰岩室内实验,证实了其碳酸盐岩储层喷射钻进可行性、揭示了关键参数对破岩效果的影响规律、优选了最优作业参数组合,并探析了岩石破碎机理.研究表明:旋转磨料射流冲击灰岩形成一个规则光滑、底部存在凸起的圆形孔眼,孔眼剖面为"W"型,孔眼直径大于入井管串的最大外径,且凸起可被后续射流剥蚀而不影响管线连续送进,证实了其碳酸盐岩储层喷射钻进可行性;成孔直径随喷射压力、喷射距离、喷射时间的增加而增加,随磨料质量浓度的增加先增加后减小;成孔深度和体积随喷射压力、喷射时间的增加而增加,随喷射距离的增加而减小,随磨料质量浓度的增加先增加后减小;本文实验条件下的最优作业参数组合为射流压力 30 MPa、喷射距离 0、磨料质量浓度 9.0%～10.0%、喷射时间 60 s;在旋转磨料射流破碎碳酸盐岩过程中,其不单以磨料颗粒大角度冲击下产生的拉伸作用破岩,同时还伴以磨料颗粒小角度冲击下产生的剪切作用破岩,由于岩石抗拉、抗剪强度远低于其抗压强度,从而使得旋转磨料射流具有较高的破岩能力和破岩效率.研究结果可望为旋转磨料射流喷射钻进径向水平井开发碳酸盐岩油藏提供理论依据和实验基础.

关键词：旋转射流,磨料射流,岩石破碎,径向水平井,碳酸盐岩油藏