论文部分内容阅读
摘 要：通过对普通射孔在现场中的应用分析，发现存在着无法解除地层污染、射孔形成的渗流面积小，同时易造成二次污染等问题。为了解决这一系列问题，将普通射孔与高能气体压裂分开进行的方式改为一次进行的方式，即复合射孔技术，在大庆油田油藏开发实践中应用，事实证明，复合射孔技术比普通射孔技术产能增加近2.5倍，取得了较好油藏开发效果。
关键词：复合射孔 油田 开发 应用
普通射孔是利用聚能射孔弹爆炸时产生的聚能气流击穿套管、水泥环，在地层中形成直径约为10mm、长度约为数百毫米孔道的过程。射孔的孔道越深，对穿破地层重污染带越有利。但是射孔弹体积受套管内径的限制，使得大规模提高穿孔深度难以实现，并存在着无法彻底解除井眼附近地层在钻井和完井过程中造成污染的问题，所以射孔孔道附近岩石的渗透率低于原始地层渗透率；射孔本身易造成二次污染，射孔壁破坏带渗透率下降65%～93%；普通射孔弹射孔造成地层内微裂缝较小导致流体向井筒中渗流的面积较小等问题。为解决上述问题，研究并引用了复合射孔技术。
一、复合射孔技术的增产原理
复合射孔孔眼形成后，火药燃烧产生的高温高压气体高速冲击射孔孔眼，对近井地层产生物理、化学、机械和热力学作用，从而达到以下效果：
1.火药燃烧生成的气体对地层产生脉冲加载，当其作用力超过岩石破裂压力时，井筒周围的地层便产生多条不受地层最小主应力控制的裂缝由于裂缝延伸方向的剪切应力分量使裂缝产生微量错动，裂缝不会完全闭合，从而显著增加了射孔孔眼与地层沟通的深度和广度，并在一定程度上改造了近井地带地层，增大了地层流体向井筒内的渗流面积，很大程度上降低了地层污染。
2.由于火药的升压速度非常快，达到毫秒级，不象射孔那样对岩石造成压实，而是改造射孔破坏带，使破坏带内的压实层形成多条微裂缝，减轻了射孔对地层造成的二次污染。
3.火药气体的物理、化学作用降低了原油粘度和油、水界面的表面张力；火药气体的热力学作用溶解了地层内的石蜡、胶质、沥青和其他固相沉积物，降低了近井地层的原油粘度。
二、复合射孔器结构特点
通过对国内外复合射孔技术的学习借鉴，成功地研制了分体式复合射孔器。大量应用表明，该射孔器结构简单、设计合理、组装方便、传爆可靠，还有保护电缆的优点。分体式复合射孔器是将射孔弹与固体推进剂分为上、下两部分，分别装在不同的枪身中，利用合理的方式连接并传爆。其关键技术是装固体推进剂的泄压筛管的材料选择与结构设计和传爆方式的设计。经过研究、计算，采用把导爆索伸进固体推进剂中心孔内引爆压裂弹的这种方式可以解决导爆索的密封问题，该方案在地面模拟试验获得成功。泄压筛管的材料强度要求比较高，须选择合理的泄气孔数和孔径，保证平衡径向泄气，减小固体推进剂的轴向力作用，防止电缆打结及损伤。复合射孔器结构示意图如图1所示。
图1分体式复合射孔器结构示意图
三、选井选层原则及施工设计
1.选井选层原则
通过对复合射孔作用机理的分析和施工经验总结，复合射孔的选井选层应考虑以下几点：
1.1探井中，经过预测具有一定产能、地层可能被污染的储层。
1.2生产中地层物性较好、厚度较大的油井。
1.3经补孔后使射孔的孔数及孔密提高，复合射孔效果好。
1.4射孔后进行水力压裂或酸化的井，可提高措施效果。
1.5地层物性较差，但取芯或资料分析有天然微裂缝的井。
1.6压裂井段附近固井质量要好，射孔层距水层5m以外。
2.施工工序
2.1施工前根据不同井深及地質要求，进行装药量设计。
2.2按照射孔施工和高能气体压裂施工的有关标准和要求，做好下井前的准备工作。
2.3根据施工设计要求组装复合射孔器。
2.4连接复合射孔器下井，把测压器安装在电缆上，把井口封好，。防止异物落入井内。
2.5在下井过程中，复合射孔器下方速度不得高于4000m/h，空井筒小于2000m/h。当其下到200m时，停车测量点火线路。
2.6在点火前，在井口将电缆绑牢。
2.7点火成功后，提出射孔器，记录有关数据。分析地质效果
3.施工设计
复合射孔过程极其复杂，在药量设计时应遵循两个原则：意识在不损坏套管和水泥环条件下尽量提高用药量；二是在套管承压范围内选择施工峰值压力是地层破裂压力的1.2～1.5倍。同时结合经验公式
式中：W为药量（kg）；P为地层破裂压力（MPa）；α0为与井深、射孔枪型、地层污染情况有关的系数；PD为井内液柱压力（MPa）；β为与地层厚度有关的系数；D为套管内径（m）；Q为推进剂火药密度（kg/m）。
四、应用效果
1.探井的应用效果
2000年，复合射孔技术在大庆油田探井上应用7层，施工后有测试报告的3层，见表1。
表1探井施工数据及测试结果
表1中，古921和古931位于同一杏西构造带上，古931采用复合射孔，古921采用普通射孔，前者的射开厚度小于后者，而测试日产油却高于后者，复合射孔取得较好效果。海参（2）井第1层采用复合射孔方式，第2层、3层射孔后高能气体压裂，射开厚度第2、3层大于第1层，而测试日产油却低于第1层。结果表明，复合射孔的效果有时可以与单独压裂效果相近。
五、结论与建议
1.复合射孔应用表明，该技术对薄差油层增油和减少地层污染具有明显效果，产能明显高于相同地层条件的普通YD_89射孔井。
2.油井投产速度、周围水井连通与转注等因素均极大影响复合射孔效果，为最大程度地发挥复合射孔的优势，应尽量缩短投产与完井时间间隔，在复合射孔有效期内投产效果较好。
3.对未投产的油井在投产时尽量做到油水井同步投产、投注，及时补充能量，保证油井有充足的供液能力。
4.完善注采系统，加速对已投产的油井周围连通的水井及时转注，提高油井的供液能力。
参考文献
[1]胡博仲，刘顺生，杨宝君.解除近井地层污染技术.石油钻未工艺，1995，17（4）：72一77、83.
[2]杨宝君.高能气体压裂复合射孔工艺技术[R].大庆：大庆石油管理局试油试采公司，1997.
关键词：复合射孔 油田 开发 应用
普通射孔是利用聚能射孔弹爆炸时产生的聚能气流击穿套管、水泥环，在地层中形成直径约为10mm、长度约为数百毫米孔道的过程。射孔的孔道越深，对穿破地层重污染带越有利。但是射孔弹体积受套管内径的限制，使得大规模提高穿孔深度难以实现，并存在着无法彻底解除井眼附近地层在钻井和完井过程中造成污染的问题，所以射孔孔道附近岩石的渗透率低于原始地层渗透率；射孔本身易造成二次污染，射孔壁破坏带渗透率下降65%～93%；普通射孔弹射孔造成地层内微裂缝较小导致流体向井筒中渗流的面积较小等问题。为解决上述问题，研究并引用了复合射孔技术。
一、复合射孔技术的增产原理
复合射孔孔眼形成后，火药燃烧产生的高温高压气体高速冲击射孔孔眼，对近井地层产生物理、化学、机械和热力学作用，从而达到以下效果：
1.火药燃烧生成的气体对地层产生脉冲加载，当其作用力超过岩石破裂压力时，井筒周围的地层便产生多条不受地层最小主应力控制的裂缝由于裂缝延伸方向的剪切应力分量使裂缝产生微量错动，裂缝不会完全闭合，从而显著增加了射孔孔眼与地层沟通的深度和广度，并在一定程度上改造了近井地带地层，增大了地层流体向井筒内的渗流面积，很大程度上降低了地层污染。
2.由于火药的升压速度非常快，达到毫秒级，不象射孔那样对岩石造成压实，而是改造射孔破坏带，使破坏带内的压实层形成多条微裂缝，减轻了射孔对地层造成的二次污染。
3.火药气体的物理、化学作用降低了原油粘度和油、水界面的表面张力；火药气体的热力学作用溶解了地层内的石蜡、胶质、沥青和其他固相沉积物，降低了近井地层的原油粘度。
二、复合射孔器结构特点
通过对国内外复合射孔技术的学习借鉴，成功地研制了分体式复合射孔器。大量应用表明，该射孔器结构简单、设计合理、组装方便、传爆可靠，还有保护电缆的优点。分体式复合射孔器是将射孔弹与固体推进剂分为上、下两部分，分别装在不同的枪身中，利用合理的方式连接并传爆。其关键技术是装固体推进剂的泄压筛管的材料选择与结构设计和传爆方式的设计。经过研究、计算，采用把导爆索伸进固体推进剂中心孔内引爆压裂弹的这种方式可以解决导爆索的密封问题，该方案在地面模拟试验获得成功。泄压筛管的材料强度要求比较高，须选择合理的泄气孔数和孔径，保证平衡径向泄气，减小固体推进剂的轴向力作用，防止电缆打结及损伤。复合射孔器结构示意图如图1所示。
图1分体式复合射孔器结构示意图
三、选井选层原则及施工设计
1.选井选层原则
通过对复合射孔作用机理的分析和施工经验总结，复合射孔的选井选层应考虑以下几点：
1.1探井中，经过预测具有一定产能、地层可能被污染的储层。
1.2生产中地层物性较好、厚度较大的油井。
1.3经补孔后使射孔的孔数及孔密提高，复合射孔效果好。
1.4射孔后进行水力压裂或酸化的井，可提高措施效果。
1.5地层物性较差，但取芯或资料分析有天然微裂缝的井。
1.6压裂井段附近固井质量要好，射孔层距水层5m以外。
2.施工工序
2.1施工前根据不同井深及地質要求，进行装药量设计。
2.2按照射孔施工和高能气体压裂施工的有关标准和要求，做好下井前的准备工作。
2.3根据施工设计要求组装复合射孔器。
2.4连接复合射孔器下井，把测压器安装在电缆上，把井口封好，。防止异物落入井内。
2.5在下井过程中，复合射孔器下方速度不得高于4000m/h，空井筒小于2000m/h。当其下到200m时，停车测量点火线路。
2.6在点火前，在井口将电缆绑牢。
2.7点火成功后，提出射孔器，记录有关数据。分析地质效果
3.施工设计
复合射孔过程极其复杂，在药量设计时应遵循两个原则：意识在不损坏套管和水泥环条件下尽量提高用药量；二是在套管承压范围内选择施工峰值压力是地层破裂压力的1.2～1.5倍。同时结合经验公式
式中：W为药量（kg）；P为地层破裂压力（MPa）；α0为与井深、射孔枪型、地层污染情况有关的系数；PD为井内液柱压力（MPa）；β为与地层厚度有关的系数；D为套管内径（m）；Q为推进剂火药密度（kg/m）。
四、应用效果
1.探井的应用效果
2000年，复合射孔技术在大庆油田探井上应用7层，施工后有测试报告的3层，见表1。
表1探井施工数据及测试结果
表1中，古921和古931位于同一杏西构造带上，古931采用复合射孔，古921采用普通射孔，前者的射开厚度小于后者，而测试日产油却高于后者，复合射孔取得较好效果。海参（2）井第1层采用复合射孔方式，第2层、3层射孔后高能气体压裂，射开厚度第2、3层大于第1层，而测试日产油却低于第1层。结果表明，复合射孔的效果有时可以与单独压裂效果相近。
五、结论与建议
1.复合射孔应用表明，该技术对薄差油层增油和减少地层污染具有明显效果，产能明显高于相同地层条件的普通YD_89射孔井。
2.油井投产速度、周围水井连通与转注等因素均极大影响复合射孔效果，为最大程度地发挥复合射孔的优势，应尽量缩短投产与完井时间间隔，在复合射孔有效期内投产效果较好。
3.对未投产的油井在投产时尽量做到油水井同步投产、投注，及时补充能量，保证油井有充足的供液能力。
4.完善注采系统，加速对已投产的油井周围连通的水井及时转注，提高油井的供液能力。
参考文献
[1]胡博仲，刘顺生，杨宝君.解除近井地层污染技术.石油钻未工艺，1995，17（4）：72一77、83.
[2]杨宝君.高能气体压裂复合射孔工艺技术[R].大庆：大庆石油管理局试油试采公司，1997.