射孔完井技術(shù)

1、優(yōu)化產(chǎn)層性能的—— 射孔完井技術(shù),概 述 射孔技術(shù)的進(jìn)步及對地下認(rèn)識(shí)的不斷深入，使射孔已不再是將地層和井筒打通那么簡單，原先那種試圖用一種固定的施工方案解決所有地質(zhì)問題的古老做法既不科學(xué)，也不經(jīng)濟(jì)，嚴(yán)重的會(huì)給油氣井帶來災(zāi)難性的后果。 將消除地質(zhì)因素、鉆井因素及射孔參數(shù)本身對儲(chǔ)層產(chǎn)能的綜合影響作為己任是新一代射孔技術(shù)的著眼點(diǎn)。,,兩大發(fā)展方向,→ 優(yōu)化產(chǎn)層性能 ◆

2、高孔密射孔 ◆ 深穿透射孔 ◆ 氣體壓裂 ◆ 復(fù)合射孔 ◆ 自控式負(fù)壓射孔 ◆ 超正壓射孔→ 滿足工程需要 ◆ 射孔測試聯(lián)作 ◆ 封串、沖孔 ◆ 43型無槍身 ◆ 54型無槍身射孔 ◆ 68型有槍身射孔 ◆ 全通徑射孔 ◆電纜防噴射孔 ◆ 選發(fā)射孔,,射孔優(yōu)化設(shè)計(jì),射孔參數(shù)重要性排序,,,總體描

3、述 ◆ 十三種射孔器 ◆ 九種施工工藝 ◆ 五項(xiàng)工程手段 ◆ 井壁取心,十三種射孔器 ◆ 43型無槍身射孔器; ◆ 54型無槍身射孔器； ◆ 60型過油管射孔器； ◆ 68型有槍身射孔器； ◆ 73型有槍身射孔器； ◆ 89型有槍身射孔器； ◆ 89型（102彈）有槍身射孔器； ◆ 102型有槍身射孔器； ◆ 102型（127彈）有槍身射孔器； ◆

4、102型（1米彈）有槍身射孔器； ◆ 127型有槍身射孔器； ◆ 全通徑射孔器； ◆ 復(fù)合射孔器。,各種射孔槍性能指標(biāo),九種施工工藝◆ 電纜射孔；◆ 過油管射孔；◆ 油管輸送射孔；◆ 超正壓射孔；◆ 自控式負(fù)壓射孔；◆ 油管輸送射孔測試聯(lián)作；◆ 高能氣體壓裂；◆ 復(fù)合射孔；◆ 套管防噴射孔。,五項(xiàng)工程手段◆ 爆炸松口◆ 油管切割 ◆ 套管/鉆鋌切割◆ 沖孔封串◆ 電纜橋塞,射

5、孔孔道示意圖,鉛板/鋼板穿孔圖,射孔參數(shù)示意圖,射孔彈性能檢測1、主要指標(biāo) 穿深、孔徑2、檢測標(biāo)準(zhǔn) 美國石油協(xié)會(huì)制定----“油井射孔器檢測規(guī)程” API RP—43版 API 19—B版,3、檢 測 靶（1）鋼 靶 45號(hào)鋼（2）水泥靶 砂：水泥：水＝4.75：2.25：1 砂粒粒度范圍

6、：0.2mm~38mm養(yǎng)護(hù)條件：4℃以上至少28天 抗壓強(qiáng)度≥5000PSI（34.5MPa）（3）貝利砂巖靶 平均密度： 2.3g/cm 平均抗壓強(qiáng)度：6500psi（45.7MPa）,射孔壓實(shí)破碎帶,負(fù)壓流動(dòng)對孔道的清洗,油管輸送射孔,射孔槍與管柱結(jié)構(gòu),特點(diǎn)● 射孔后即可直接投入生產(chǎn)；● 實(shí)現(xiàn)負(fù)壓射孔，減少射孔污染，有效的保護(hù)油氣層；● 有效防止井噴，保護(hù)環(huán)境；● 一次

7、作業(yè)可射開幾個(gè)相距較遠(yuǎn)的產(chǎn)層；● 適用于特殊井（水平井、大斜度井）的射孔作業(yè)。,（一） 投棒起爆方式,多級(jí)投棒起爆器,,,,解鎖炸藥,延期藥,自毀炸藥,多級(jí)投棒起爆管柱結(jié)構(gòu),（三）投棒/壓力雙效起爆方式,目 錄,● 一米射孔彈● 高孔密射孔器 ● 68型射孔器 ● 水平井、開窗側(cè)鉆大斜度井射孔器● 全通徑射孔器● 過油管張開式射孔器● 復(fù)合射孔技術(shù)● 高能氣體壓裂● 超正壓射孔● 超負(fù)壓射孔,一米射孔彈一米射孔

8、彈是迄今為止威力最大、穿深指 標(biāo)最高的射孔彈。一米射孔彈穿深的提高不僅僅是依靠裝藥量的增加，主要的貢獻(xiàn)來源于每單位炸藥增加的功效。下圖為各種射孔彈穿深對比示意：,一米射孔彈與普通射孔彈裝槍后的主要技術(shù)參數(shù)如下表：,有效穿深對比,一米射孔彈配102型射孔槍，比目前應(yīng)用于5 1/2″套管中的各種規(guī)格的射孔槍，其主要技術(shù)指標(biāo)大大提高。以穿透深度這一關(guān)鍵指標(biāo)為例，與89型射孔槍相比，提高幅度高達(dá)70%，比普通102

9、型射孔槍的穿深亦提高38.2%。 射孔穿深與產(chǎn)能的關(guān)系見下圖：,對于裂縫性油氣藏，穿透深度的重要性表現(xiàn)得更加突出： Ⅰ 垂直裂縫： 可增加井筒與裂縫間的連通機(jī)會(huì)。,Ⅱ 相互垂直裂縫： 與垂直裂縫的影響效果相同。,Ⅲ 水平裂縫： 可增加流通面積。,Ⅳ 正交裂縫： 綜合了三種裂縫形地層的特點(diǎn)。,,應(yīng)用效果截止到2003年5月，一米射

10、孔彈已在中原油田推廣應(yīng)用200多口井，見到了明顯的增油效果。采油三廠應(yīng)用一米射孔彈補(bǔ)孔的部分油井地質(zhì)效果統(tǒng)計(jì),68型射孔器,為進(jìn)一步提高小井眼射孔深度，測井公司和有關(guān)單位聯(lián)合，研制成功了68型小井眼射孔器，經(jīng)過室內(nèi)及現(xiàn)場試驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，其中射孔穿深指標(biāo)達(dá)到73-5射孔器指標(biāo)，部分指標(biāo)接近89型射孔器。,主要技術(shù)指標(biāo),槍身外徑： 68 mm 槍身耐壓：80 MPa 射孔器有效長度：

11、1 m，2 m，3 m，4 m 適用最小套管內(nèi)徑：78 mm 射孔彈耐溫：180 ℃/24h 穿孔深度（API混凝土靶）：＞350 mm 入孔孔徑：9 mm 最大孔密：16 孔/m 射孔相位角：90°,應(yīng)用范圍,可以取代73-5射孔器應(yīng)用于雙層套管井、套管變形井、開窗側(cè)鉆井和小尾管井等的射孔。 輸送方式 電纜輸送/油管輸送。

12、,高孔密射孔槍 一般將孔密超過20孔/m的射孔槍稱為高孔密射孔槍。,,在5 ½′套管的井中，有兩種規(guī)格的高孔密射孔槍可供選用。技術(shù)指標(biāo)如下表：,高孔密射孔槍決不是射孔彈數(shù)量的簡單疊加。從射孔彈爆轟的角度講，它解決了射孔彈爆炸時(shí)的彈間干擾問題，是射孔技術(shù)進(jìn)步的具體體現(xiàn)。 采用高孔密射孔槍射孔的意義 主要體現(xiàn)在以下幾方面： ●

13、 如果鉆井過程中避免了地層損害或地層損害較小，提高射孔孔密就可以極大地彌補(bǔ)孔深不足造成的油氣井生產(chǎn)能力的下降。 由于提高孔眼深度意謂著需要增加射孔彈的裝藥量，而裝藥量的增加又需要增加射孔槍的尺寸。顯然，因受到實(shí)際井眼尺寸的限制，裝藥量的增加是十分有限。因此，在有限的井眼尺寸條件下，高孔密射孔槍是提高射孔流動(dòng)效率、確保射孔質(zhì)量的另一有效手段。,孔密與產(chǎn)能的關(guān)系見下圖：,,●  在滲透率各向異性及

14、含有頁巖夾層的油氣層中，孔密的增加對生產(chǎn)能力的提高十分有利，其影響甚至超過射孔穿深。影響程度如下圖所示：,● 對于裂縫型（尤其是水平裂縫）油氣儲(chǔ)集層，提高射孔孔密有利于增加射孔孔道與儲(chǔ)集層內(nèi)裂縫聯(lián)通的機(jī)率，縮小孔眼與裂縫間的平均距離。,水平井、開窗側(cè)鉆大斜度井射孔槍,技術(shù)關(guān)鍵： ● 射孔槍如何進(jìn)入和起出幾百米長的水平井段； ● 射孔槍可靠起爆； ● 射孔相位選擇，即如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定向射孔。,解決辦法：,● 采

15、用油管輸送射孔施工工藝。 ● 采用壓力起爆方式及性能可靠的傳爆裝置。 ● 在膠結(jié)好的地層中，使用大直徑射孔槍，360度圓周射孔。 相位分布如下圖： （六相位） （四相位）,（兩相位）,（三相位）,（四相位）,● 在膠結(jié)不好的地層中，使用小直徑射孔槍，水平低邊定向射孔，射孔彈自動(dòng)射向水平下方，以防地層出砂造成的槍身被卡。 相位分布如下圖：,,● 特殊設(shè)計(jì)的地

16、面分析記錄儀器，可檢測射孔槍發(fā)射情況，確保射孔成功率。,性能參數(shù)：,全通徑射孔槍 射孔后，槍串內(nèi)不滯留任何固體殘?jiān)纳淇讟尫Q為全通徑射孔槍。 常規(guī)的油管輸送射孔施工工藝雖然解決了負(fù)壓射孔及防噴等一系列工程技術(shù)問題，但由于所使用的射孔槍與普通射孔槍沒有兩樣——射孔彈爆炸后，由于彈殼及彈架等分解成幾何形狀極不規(guī)則的金屬碎片，這些碎片在射孔后一般卡在槍管內(nèi)部，造成槍串堵塞。因此，常規(guī)的油管輸送射孔施工工藝不能滿足射孔后隨即進(jìn)

17、行的壓裂、酸化及生產(chǎn)測井等要求，除非進(jìn)行二次壓井。但隨之而來的是因壓井帶來的二次污染的負(fù)面影響。全通徑射孔槍亦由此引出。,全通徑射孔槍中的點(diǎn)火頭、射孔彈殼及彈架等均采用易破碎（或可燃）材料制成，中間接頭亦采用特殊結(jié)構(gòu)。 當(dāng)全通徑射孔槍起爆后，彈殼及彈架等破碎成細(xì)小顆粒并隨即落入射孔槍尾部專門聯(lián)接的口袋槍中，口袋槍及其納入的殘?jiān)稍诤罄m(xù)作業(yè)中隨油管及上部射孔槍串一同取出井口，避免井下落物。,,全通徑射孔槍性能對比表：,全通徑射

18、孔槍(/m) 破碎物堆積高度：,5 ½套管內(nèi)： 4.6cm 89射孔槍內(nèi)： 11.7cm102射孔槍內(nèi)：10cm,過油管張開式射孔槍 應(yīng)用張開式射孔槍進(jìn)行過油管射孔既具有常規(guī)過油管射孔所獨(dú)有的不壓井不停產(chǎn)射孔施工的優(yōu)點(diǎn)，又能達(dá)到套管射孔槍同等的射孔效率。,過油管張開式射孔槍的結(jié)構(gòu)見如下圖：,間隙對穿深的影響,常規(guī)的60型過油管射孔槍不僅射孔穿深低，過小的外徑尺寸也是影響射孔穿深的

19、另一重要因素。因?yàn)樵谏淇讜r(shí)，射孔槍總是貼在套管一側(cè)，另一側(cè)形成的過大間隙將嚴(yán)重影響射孔穿深。以60型射孔槍為例，其在5-1/2套管中的間隙見下圖：,研究表明： 當(dāng)射孔槍與套管之間的間隙大于射孔槍直徑的30%時(shí)，射孔穿深將大大降低。,從上圖可以看出，若60型射孔槍按四相位布孔（實(shí)際情況正是如此），則有兩到三個(gè)相位的射孔彈穿深將受到嚴(yán)重影響，遠(yuǎn)不及理想的水平。因此，射孔效率非常低。這一點(diǎn)往往被業(yè)內(nèi)人士所忽視。

20、 過油管張開式射孔槍因張開后的外徑達(dá)到100mm以上，在射孔穿深指標(biāo)提高的同時(shí)，張開式設(shè)計(jì)事實(shí)上還起到了射孔槍扶正器的作用，使射孔槍與套管的間隙處于比較理想的位置，射孔綜合效率得到大大提高。,孔徑對間隙的大小非常敏感：,特點(diǎn) ： ● 無槍身射孔，射孔槍起爆后，射孔彈殼及槍架炸成碎片并落入井底； ● 裝配特殊設(shè)計(jì)的大藥量射孔彈，達(dá)到套管射孔槍同等的威力； ● 使用安全、可靠。 ● 避免環(huán)境

21、污染。,用途： ● 在老井和注水井中，能不起油管進(jìn)行射孔和補(bǔ)孔作業(yè)； ● 在新井中，對射孔后需要丟槍進(jìn)行生產(chǎn)測井的井可大大減少井底口袋長度，從而降低鉆井成本； ● 對需要開展“分層開采”等工藝的油氣井能發(fā)揮其獨(dú)特作用。,性能參數(shù)：,,,建議： 張開式過油管射孔槍較好的解決了普通過油管射孔槍射孔效率低的技術(shù)難題，但過高的成本嚴(yán)重制約了其推廣應(yīng)用的范圍。 無槍身過油管射孔槍則顯示出獨(dú)特的

22、優(yōu)勢，具有良好的應(yīng)用前景。,無槍身過油管射孔器結(jié)構(gòu),由于無槍身過油管射孔槍帶有自動(dòng)偏靠裝置，使射孔彈始終緊貼套管內(nèi)壁，徹底消除了射孔間隙對穿深的不利影響，從而確保了射孔質(zhì)量。 無槍身過油管射孔槍技術(shù)指標(biāo)見下表：,應(yīng)用范圍,（1）過油管射孔（2）小井眼射孔（3）套管變形井射孔（4）雙層套管井射孔,復(fù)合射孔技術(shù),復(fù)合射孔是在射孔彈起爆穿孔的同時(shí)，壓裂火藥燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體通過射孔孔道加載于近井地層，使之產(chǎn)生微裂縫的

23、施工方法。 復(fù)合射孔使用的是復(fù)合射孔器，復(fù)合射孔器是將聚能射孔器與壓裂火藥進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，能實(shí)現(xiàn)一次下井完成射孔與高能氣體壓裂的裝置。,射孔壓實(shí)帶,復(fù)合射孔器類型：1 內(nèi)置式復(fù)合射孔器； 2 外包縛式復(fù)合射孔器；3 下掛式復(fù)合射孔器；4 對稱式復(fù)合射孔器。,內(nèi)置式復(fù)合射孔器,●　采用專用的復(fù)合射孔槍身；●　火藥置于射孔槍內(nèi)部，位于每發(fā)射孔彈之間；●　靠導(dǎo)爆索點(diǎn)燃。,外包縛式復(fù)合射孔器,下掛式復(fù)合射孔器,對稱式復(fù)合射

24、孔器,應(yīng)用效果,復(fù)合射孔增產(chǎn)效果舉例,高能氣體壓裂技術(shù),原理： 利用火藥在井下有規(guī)律地燃燒，產(chǎn)生大量高溫高壓氣體以一定的增壓速度加載于地層，將地層壓開，在近井地帶形成多條不受地應(yīng)力控制的徑向多裂縫體系，提高井筒附近地層的導(dǎo)流能力，達(dá)到增產(chǎn)增注的目的。,高能氣體壓裂雖然不攜帶支撐劑，但由于快速高壓造成地層剪切錯(cuò)動(dòng)和殘余形變，所形成的裂縫并不會(huì)完全閉合，仍保持一定的張開寬度，閉合寬度一般大于0.1mm。,方式一：固體

25、火藥壓裂,用油管或電纜將固體火藥輸送至壓裂井段，投棒撞擊或通電引燃固體火藥。技術(shù)指標(biāo) 火藥直徑：50～110 火藥耐壓：60MPa 火藥耐溫：100℃， 150℃ 作用時(shí)間：0.5～1.5S 裂縫長度：1.5～5m 裂縫寬度：0.1～1mm,選井原則,地層有一定能量，分析認(rèn)為有潛力的；孔隙度小于18%；滲透率小于60×10-3μm2；改造層700m以下，井內(nèi)液柱

26、壓力大于7MPa；最佳處理井段4—10m，射孔孔密20—25s/m；壓裂井段與鄰近水層間距應(yīng)大于10m，頂界與水泥返高面間距應(yīng)大于200m。,方式二：液體火藥壓裂,用油管將液體火藥注入壓裂井段的井筒內(nèi)，再用電纜將固體火藥送至液體火藥中，點(diǎn)燃液體火藥。 技術(shù)指標(biāo)固體火藥直徑：95mm 50mm（過油管）液體火藥耐溫：150℃作用時(shí)間： 5～10S裂縫長度： 8～30m

27、裂縫寬度： 0.2～2mm,選井原則,地層有一定能量，分析認(rèn)為有潛力的；孔隙度小于18%；滲透率小于60×10-3μm2；改造層700m以下，井內(nèi)液柱壓力大于7MPa；最佳處理井段4—10m，射孔孔密20—25s/m；壓裂井段與鄰近水層間距應(yīng)大于30m，頂界與水泥返高面間距應(yīng)大于200m。,超正壓射孔原理： 采用油管輸送射孔施工工藝。 在射孔器起爆前，利用地面加壓設(shè)備向井筒加壓，當(dāng)射孔

28、目的層段壓力按設(shè)計(jì)要求達(dá)到地層破裂140%左右時(shí)射孔器起爆穿孔，射孔孔眼周圍的壓實(shí)（破碎）帶及附近地層隨即形成微裂縫，滲透率得到大大改善。,適用地質(zhì)條件,低滲透率地層（10md以下）； 油藏壓力不夠大，難以建立清洗射孔孔道需要的負(fù)壓的油藏； 需要在多個(gè)層中造縫，甚至是一些巖石力學(xué)性質(zhì)或流體性質(zhì)差異較大的油藏。,超正壓射孔管柱,超正壓射孔液柱,現(xiàn)場施工圖,應(yīng)用效果 2002年成功施工的文279井和新濮3-69井，

29、其中文279井射孔后目的層表皮系數(shù)由1.0降為-4.8，表明超正壓射孔可顯著改善地層流通性能。,超負(fù)壓射孔,原理： 采用油管輸送射孔施工工藝。 獨(dú)特的負(fù)壓閥可按設(shè)計(jì)要求連接在射孔管串上，不需要任何地面輔助設(shè)備進(jìn)行排液即可實(shí)現(xiàn)最大負(fù)壓條件下的射孔施工，極大限度的清除射孔孔道內(nèi)的殘留物，改善滲流條件。,負(fù)壓射孔孔道,負(fù)壓閥結(jié)構(gòu),,,半球狀陶瓷罩,,,,激針,雷管,導(dǎo)爆索,超負(fù)壓射孔管柱,應(yīng)用情況

30、 2002年8月2003年4月，共在中原油田實(shí)施了10口井的超負(fù)壓射孔施工，地質(zhì)效果明顯。其中： ● 濮65-10井射孔后日產(chǎn)天然氣2萬多立方米； ● 白45井日產(chǎn)天然氣6萬多立方米。,電纜防噴射孔,風(fēng)險(xiǎn)特征及防范,技術(shù)成熟應(yīng)用得當(dāng)條件合理應(yīng)急預(yù)案完善,射孔優(yōu)化設(shè)計(jì),基本思想: 　以最簡化的程序、最小的投入換取最佳的經(jīng)濟(jì)效益。,智能圖版,存在的問題,回歸分析所用參數(shù)的樣本量不夠所需參數(shù)不完整,結(jié) 束 語