1、优化产层性能的 射孔完井技术,概 述 射孔技术的进步及对地下认识的不断深入，使射孔已不再是将地层和井筒打通那么简单，原先那种试图用一种固定的施工方案解决所有地质问题的古老做法既不科学，也不经济，严重的会给油气井带来灾难性的后果。 将消除地质因素、钻井因素及射孔参数本身对储层产能的综合影响作为己任是新一代射孔技术的着眼点。,两大发展方向, 优化产层性能 高孔密射孔 深穿透射孔 气体压裂 复合射孔 自控式负压射孔 超正压射孔 满足工程需要 射孔测试联作 封串、冲孔 43型无枪身 54型无枪身射孔 68型有枪身射孔 全通径射孔 电缆防喷射孔 选发射孔,射孔优化设计,射孔参数重要性排序,总体描述 十三
2、种射孔器 九种施工工艺 五项工程手段 井壁取心,十三种射孔器 43型无枪身射孔器; 54型无枪身射孔器； 60型过油管射孔器； 68型有枪身射孔器； 73型有枪身射孔器； 89型有枪身射孔器； 89型（102弹）有枪身射孔器； 102型有枪身射孔器； 102型（127弹）有枪身射孔器； 102型（1米弹）有枪身射孔器； 127型有枪身射孔器； 全通径射孔器； 复合射孔器。,各种射孔枪性能指标,九种施工工艺 电缆射孔； 过油管射孔； 油管输送射孔； 超正压射孔； 自控式负压射孔； 油管输送射孔测试联作； 高能气体压裂； 复合射孔； 套管防喷射孔。,五项工程手段 爆炸松口 油管切割 套管/钻铤切割
3、 冲孔封串 电缆桥塞,射孔孔道示意图,铅板/钢板穿孔图,射孔参数示意图,射孔弹性能检测1、主要指标 穿深、孔径2、检测标准 美国石油协会制定-“油井射孔器检测规程” API RP43版 API 19B版,3、检 测 靶（1）钢 靶 45号钢（2）水泥靶 砂：水泥：水4.75：2.25：1 砂粒粒度范围：0.2mm38mm养护条件：4以上至少28天 抗压强度5000PSI（34.5MPa）（3）贝利砂岩靶 平均密度： 2.3g/cm 平均抗压强度：6500psi（45.7MPa）,射孔压实破碎带,负压流动对孔道的清洗,油管输送射孔,射孔枪与管柱结构,特点 射孔后即可直接投入生产； 实现负压射孔，
4、减少射孔污染，有效的保护油气层； 有效防止井喷，保护环境； 一次作业可射开几个相距较远的产层； 适用于特殊井（水平井、大斜度井）的射孔作业。,（一） 投棒起爆方式,多级投棒起爆器,解锁炸药,延期药,自毁炸药,多级投棒起爆管柱结构,（三）投棒/压力双效起爆方式,目 录,一米射孔弹一米射孔弹是迄今为止威力最大、穿深指 标最高的射孔弹。一米射孔弹穿深的提高不仅仅是依靠装药量的增加，主要的贡献来源于每单位炸药增加的功效。下图为各种射孔弹穿深对比示意：,一米射孔弹与普通射孔弹装枪后的主要技术参数如下表：,有效穿深对比,一米射孔弹配102型射孔枪，比目前应用于5 1/2套管中的各种规格的射孔枪，其主要技术
5、指标大大提高。以穿透深度这一关键指标为例，与89型射孔枪相比，提高幅度高达70%，比普通102型射孔枪的穿深亦提高38.2%。 射孔穿深与产能的关系见下图：,对于裂缝性油气藏，穿透深度的重要性表现得更加突出： 垂直裂缝： 可增加井筒与裂缝间的连通机会。, 相互垂直裂缝： 与垂直裂缝的影响效果相同。, 水平裂缝： 可增加流通面积。, 正交裂缝： 综合了三种裂缝形地层的特点。,应用效果截止到2003年5月，一米射孔弹已在中原油田推广应用200多口井，见到了明显的增油效果。采油三厂应用一米射孔弹补孔的部分油井地质效果统计,68型射孔器,为进一步提高小井眼射孔深度，测井公司和有关单位联合，研制成功了6
6、8型小井眼射孔器，经过室内及现场试验，各项指标均达到了设计要求，其中射孔穿深指标达到73-5射孔器指标，部分指标接近89型射孔器。,主要技术指标,枪身外径： 68 mm 枪身耐压：80 MPa 射孔器有效长度：1 m，2 m，3 m，4 m 适用最小套管内径：78 mm 射孔弹耐温：180 /24h 穿孔深度（API混凝土靶）：350 mm 入孔孔径：9 mm 最大孔密：16 孔/m 射孔相位角：90,应用范围,可以取代73-5射孔器应用于双层套管井、套管变形井、开窗侧钻井和小尾管井等的射孔。 输送方式 电缆输送/油管输送。,高孔密射孔枪 一般将孔密超过20孔/m的射孔枪称为高孔密射孔枪。,在
7、5 套管的井中，有两种规格的高孔密射孔枪可供选用。技术指标如下表：,高孔密射孔枪决不是射孔弹数量的简单叠加。从射孔弹爆轰的角度讲，它解决了射孔弹爆炸时的弹间干扰问题，是射孔技术进步的具体体现。 采用高孔密射孔枪射孔的意义 主要体现在以下几方面： 如果钻井过程中避免了地层损害或地层损害较小，提高射孔孔密就可以极大地弥补孔深不足造成的油气井生产能力的下降。 由于提高孔眼深度意谓着需要增加射孔弹的装药量，而装药量的增加又需要增加射孔枪的尺寸。显然，因受到实际井眼尺寸的限制，装药量的增加是十分有限。因此，在有限的井眼尺寸条件下，高孔密射孔枪是提高射孔流动效率、确保射孔质量的另一有效手段。,孔密与产能的
8、关系见下图：,在渗透率各向异性及含有页岩夹层的油气层中，孔密的增加对生产能力的提高十分有利，其影响甚至超过射孔穿深。影响程度如下图所示：, 对于裂缝型（尤其是水平裂缝）油气储集层，提高射孔孔密有利于增加射孔孔道与储集层内裂缝联通的机率，缩小孔眼与裂缝间的平均距离。,水平井、开窗侧钻大斜度井射孔枪,技术关键： 射孔枪如何进入和起出几百米长的水平井段； 射孔枪可靠起爆； 射孔相位选择，即如何实现自动定向射孔。,解决办法：, 采用油管输送射孔施工工艺。 采用压力起爆方式及性能可靠的传爆装置。 在胶结好的地层中，使用大直径射孔枪，360度圆周射孔。 相位分布如下图： （六相位） （四相位）,（两相位）
9、,（三相位）,（四相位）, 在胶结不好的地层中，使用小直径射孔枪，水平低边定向射孔，射孔弹自动射向水平下方，以防地层出砂造成的枪身被卡。 相位分布如下图：, 特殊设计的地面分析记录仪器，可检测射孔枪发射情况，确保射孔成功率。,性能参数：,全通径射孔枪 射孔后，枪串内不滞留任何固体残渣的射孔枪称为全通径射孔枪。 常规的油管输送射孔施工工艺虽然解决了负压射孔及防喷等一系列工程技术问题，但由于所使用的射孔枪与普通射孔枪没有两样射孔弹爆炸后，由于弹壳及弹架等分解成几何形状极不规则的金属碎片，这些碎片在射孔后一般卡在枪管内部，造成枪串堵塞。因此，常规的油管输送射孔施工工艺不能满足射孔后随即进行的压裂、酸
10、化及生产测井等要求，除非进行二次压井。但随之而来的是因压井带来的二次污染的负面影响。全通径射孔枪亦由此引出。,全通径射孔枪中的点火头、射孔弹壳及弹架等均采用易破碎（或可燃）材料制成，中间接头亦采用特殊结构。 当全通径射孔枪起爆后，弹壳及弹架等破碎成细小颗粒并随即落入射孔枪尾部专门联接的口袋枪中，口袋枪及其纳入的残渣可在后续作业中随油管及上部射孔枪串一同取出井口，避免井下落物。,全通径射孔枪性能对比表：,全通径射孔枪(/m) 破碎物堆积高度：,5 套管内： 4.6cm 89射孔枪内： 11.7cm102射孔枪内：10cm,过油管张开式射孔枪 应用张开式射孔枪进行过油管射孔既具有常规过油管射孔所独
11、有的不压井不停产射孔施工的优点，又能达到套管射孔枪同等的射孔效率。,过油管张开式射孔枪的结构见如下图：,间隙对穿深的影响,常规的60型过油管射孔枪不仅射孔穿深低，过小的外径尺寸也是影响射孔穿深的另一重要因素。因为在射孔时，射孔枪总是贴在套管一侧，另一侧形成的过大间隙将严重影响射孔穿深。以60型射孔枪为例，其在5-1/2套管中的间隙见下图：,研究表明： 当射孔枪与套管之间的间隙大于射孔枪直径的30%时，射孔穿深将大大降低。,从上图可以看出，若60型射孔枪按四相位布孔（实际情况正是如此），则有两到三个相位的射孔弹穿深将受到严重影响，远不及理想的水平。因此，射孔效率非常低。这一点往往被业内人士所忽视
12、。 过油管张开式射孔枪因张开后的外径达到100mm以上，在射孔穿深指标提高的同时，张开式设计事实上还起到了射孔枪扶正器的作用，使射孔枪与套管的间隙处于比较理想的位置，射孔综合效率得到大大提高。,孔径对间隙的大小非常敏感：,特点 ： 无枪身射孔，射孔枪起爆后，射孔弹壳及枪架炸成碎片并落入井底； 装配特殊设计的大药量射孔弹，达到套管射孔枪同等的威力； 使用安全、可靠。 避免环境污染。,用途： 在老井和注水井中，能不起油管进行射孔和补孔作业； 在新井中，对射孔后需要丢枪进行生产测井的井可大大减少井底口袋长度，从而降低钻井成本； 对需要开展“分层开采”等工艺的油气井能发挥其独特作用。,性能参数：,建议
13、： 张开式过油管射孔枪较好的解决了普通过油管射孔枪射孔效率低的技术难题，但过高的成本严重制约了其推广应用的范围。 无枪身过油管射孔枪则显示出独特的优势，具有良好的应用前景。,无枪身过油管射孔器结构,由于无枪身过油管射孔枪带有自动偏靠装置，使射孔弹始终紧贴套管内壁，彻底消除了射孔间隙对穿深的不利影响，从而确保了射孔质量。 无枪身过油管射孔枪技术指标见下表：,应用范围,（1）过油管射孔（2）小井眼射孔（3）套管变形井射孔（4）双层套管井射孔,复合射孔技术,复合射孔是在射孔弹起爆穿孔的同时，压裂火药燃烧产生的高温高压气体通过射孔孔道加载于近井地层，使之产生微裂缝的施工方法。 复合射孔使用的是复合射孔
14、器，复合射孔器是将聚能射孔器与压裂火药进行有机结合，能实现一次下井完成射孔与高能气体压裂的装置。,射孔压实带,复合射孔器类型：1 内置式复合射孔器； 2 外包缚式复合射孔器；3 下挂式复合射孔器；4 对称式复合射孔器。,内置式复合射孔器,采用专用的复合射孔枪身；火药置于射孔枪内部，位于每发射孔弹之间；靠导爆索点燃。,外包缚式复合射孔器,下挂式复合射孔器,对称式复合射孔器,应用效果,复合射孔增产效果举例,高能气体压裂技术,原理： 利用火药在井下有规律地燃烧，产生大量高温高压气体以一定的增压速度加载于地层，将地层压开，在近井地带形成多条不受地应力控制的径向多裂缝体系，提高井筒附近地层的导流能力，达
15、到增产增注的目的。,高能气体压裂虽然不携带支撑剂，但由于快速高压造成地层剪切错动和残余形变，所形成的裂缝并不会完全闭合，仍保持一定的张开宽度，闭合宽度一般大于0.1mm。,方式一：固体火药压裂,用油管或电缆将固体火药输送至压裂井段，投棒撞击或通电引燃固体火药。技术指标 火药直径：50110 火药耐压：60MPa 火药耐温：100， 150 作用时间：0.51.5S 裂缝长度：1.55m 裂缝宽度：0.11mm,选井原则,地层有一定能量，分析认为有潜力的；孔隙度小于18%；渗透率小于6010-3m2；改造层700m以下，井内液柱压力大于7MPa；最佳处理井段410m，射孔孔密2025s/m；压裂
16、井段与邻近水层间距应大于10m，顶界与水泥返高面间距应大于200m。,方式二：液体火药压裂,用油管将液体火药注入压裂井段的井筒内，再用电缆将固体火药送至液体火药中，点燃液体火药。 技术指标固体火药直径：95mm 50mm（过油管）液体火药耐温：150作用时间： 510S裂缝长度： 830m裂缝宽度： 0.22mm,选井原则,地层有一定能量，分析认为有潜力的；孔隙度小于18%；渗透率小于6010-3m2；改造层700m以下，井内液柱压力大于7MPa；最佳处理井段410m，射孔孔密2025s/m；压裂井段与邻近水层间距应大于30m，顶界与水泥返高面间距应大于200m。,超正压射孔原理： 采用油管输
17、送射孔施工工艺。 在射孔器起爆前，利用地面加压设备向井筒加压，当射孔目的层段压力按设计要求达到地层破裂140%左右时射孔器起爆穿孔，射孔孔眼周围的压实（破碎）带及附近地层随即形成微裂缝，渗透率得到大大改善。,适用地质条件,低渗透率地层（10md以下）； 油藏压力不够大，难以建立清洗射孔孔道需要的负压的油藏； 需要在多个层中造缝，甚至是一些岩石力学性质或流体性质差异较大的油藏。,超正压射孔管柱,超正压射孔液柱,现场施工图,应用效果 2002年成功施工的文279井和新濮3-69井，其中文279井射孔后目的层表皮系数由1.0降为-4.8，表明超正压射孔可显著改善地层流通性能。,超负压射孔,原理： 采
18、用油管输送射孔施工工艺。 独特的负压阀可按设计要求连接在射孔管串上，不需要任何地面辅助设备进行排液即可实现最大负压条件下的射孔施工，极大限度的清除射孔孔道内的残留物，改善渗流条件。,负压射孔孔道,负压阀结构,半球状陶瓷罩,激针,雷管,导爆索,超负压射孔管柱,应用情况 2002年8月2003年4月，共在中原油田实施了10口井的超负压射孔施工，地质效果明显。其中： 濮65-10井射孔后日产天然气2万多立方米； 白45井日产天然气6万多立方米。,电缆防喷射孔,风险特征及防范,技术成熟应用得当条件合理应急预案完善,射孔优化设计,基本思想: 以最简化的程序、最小的投入换取最佳的经济效益。,智能图版,存在的问题,回归分析所用参数的样本量不够所需参数不完整,结 束 语 油气井的近井地带是一个高利润区，在对其开发利用的过程中，射孔扮演着非常重要的角色。只要我们科学投入、不遗余力地开展对这一区域的开发利用工作，最终必将获取令人满意的回报。,
