复合射孔技术

复合射孔技术（精选7篇）

复合射孔技术 篇1

一.主要研究内容及成果

1.研究难点

(1) 如何采用更为经济、安全的射孔增产手段, 来提高老油井的增产效果。

(2) 如何通过改进射孔技术, 提高射孔的穿透深度、解除地层污染、改善孔道附近地层的渗透率, 提高老井的增产效果及贡献率。

(3) 解决常规射孔对地层产生的二次污染, 提高射孔后的完善系数。

2.主要研究内容

(1) 目前老井措施挖潜的现状分析。结合地质及井下作业, 分析应用射孔技术进行措施挖潜存在的问题, 并提出解决问题的措施。

(2) Stim Gun高能复合射孔技术与国内复合射孔的对比分析、增产机理、工艺技术特点、施工工艺、适用范围研究。

(3) Stim Gun高能复合射孔技术现场应用情况及效果分析。

3.创新点与技术水平

(1) Stim Gun高能复合射孔技术射孔后表皮系数一般在-1.13—0.53, 较常规射孔后的表皮系数2.0降低了73.5%-156.5%;措施有效率100%, 增油效果较常规射孔提高30.4%-76.1%。

(2) Stim Gun高能复合射孔技术与常规射孔相比, 穿透及延缝扩缝深度在2.5m以上, 较常规射孔提高了100%-200%。

(3) 针对低渗及污染严重地层增产难题, 该技术与常规射孔技术相比, 除聚能射孔弹对地层作功外, 又增加了1级火药作功, 解除了因射孔产生的地层二次污染, 提高了射孔的效果, 属国内领先。

(4) 该技术从增产机理上, 具有先进的造缝机理。比常规射孔增加了高能气体对地层的气体压裂、延缝及扩缝, 形成多径向裂缝, 并反向冲洗井筒附近污染带, 确保从油藏至井筒的流动畅通无阻, 大幅度改善了近井地带渗流效率, 解决老井大幅增产难题, 并证明该技术是增产增注方面最经济、安全、有效的, 属国内领先。

(5) 首次解决了常规射孔技术射穿双层套管后的穿透深度短、增产效果差的难题, 属国内领先。

(6) Stim Gun高能复合射孔技术与常规酸化压裂相比, 安全风险大幅度降低, 作业成本降低了50%以上。

(7) Stim Gun高能复合射孔采用外装药方式, 射孔器承压能力为105-140MPa;推进剂药套适用于温度=<160℃, 液柱压力=<140MPa的油气井中;具有井下高速记录仪, 每秒记录10*104个数据点, 能记录井筒内高速发生的动态活动。

(8) Stim Gun高能复合射孔技术与其他复合射孔相比, 能实现带封隔器作业, 大大提高高能复合气体对地层的作用效果。

二.St im Gun高能复合射孔技术研究

1.老井措施挖潜的现状分析

目前开发的老油井占总开井数的近70%, 老井的产量占据了开发年产量很大的比例, 年措施挖潜作业在200井次以上, 采用常规射孔技术很难实现老井的增产难题, 因此需要引进先进的射孔工艺。

2.该技术与国内复合射孔对比研究

目前Stim Gun技术与国内复合射孔技术的主要优势如下:

(1) 安全有效性高。该技术技术在施工作业前, 通过输入地层和井况参数, 由计算机模拟计算, 对下井工具进行优化。在保证安全的同时, 使得高能气体的压裂效果最好。

(2) 具有可评估性。该技术通过引入井下高速记录仪以及Pulsfr ac软件, 能对施工全过程进行效果评价。

(3) 适用范围广。该技术能够带封隔器作业, 极大地扩大了该技术的适用范围, 并且能够保证高能气体产生的能量绝大部分进入射孔孔道, 对射孔孔眼进行压裂。

3.该技术增产工艺原理

Stim Gun高能复合射孔是针对改善射孔孔眼及附近地层的流动效率而发展起来的一项新技术。该技术为射孔和高能气体压裂联合作业, 在射孔的同时进行高能气体压裂, 一次施工可完成射孔和高能气体压裂两道工序。射孔孔眼形成后, 火药燃烧产生的高温高压气体以很快的速度冲击射孔孔眼, 对近井地层进行机械、物理、化学和热力学作用, 在射孔孔眼周围形成多径向裂缝, 从而沟通了地层的天然裂缝, 改善了油气流动通道, 达到以下效果:

(1) 对改造射孔压实带、解除射孔的二次污染。

(2) 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。

(3) 火药气体的作用降低了原油粘度和油/水界面的表面张力。

4.该工艺技术特点

(1) 先进的造缝机理.

A、高能气体压裂火药燃速较快, 升压时间为毫秒级, 峰值压力较高, 能量传递较快, 因而不受地层岩石应力影响, 可形成径向放射状多条裂缝, 裂缝长度2.5m以上。

B、动态脉冲高压气体能击穿并净化射孔孔道, 启动并延伸与井筒垂直的裂缝, 沟通地层的天然裂缝。

C、可以有效地穿透近井地带的污染带, 并反向冲洗井筒附近污染带, 确保从油藏至井筒的流动畅通无阻。

(2) 先进的数据记录和处理手段。

井下高速记录仪时间分辨能力达到约10毫秒或达到每秒100000个数据点, 能通过软件及记录数据科学指导和优化施工作业。

(3) 施工作业的全程控制及优化。

(4) 能和多种射孔工艺相结合, 适用范围广。

(5) 大幅度降低射孔后的表皮系数73.5%-156.5%。利影响。其中, 以湿法乙炔进行聚氯乙烯生产中, 所产生的电石渣中, 不仅含有大量的碱性水分, 同时也具有较高的COD值, 因此, 进行电石渣的处理也一直是聚氯乙烯生产中的一个研究重点。以电石渣浆中乙炔气体回收技术进行电石渣处理应用, 是在对于聚氯乙烯生产中传统电石渣处理技术的缺点与局限性分析基础上, 由太原某化工企业所设计的电石渣浆中乙炔回收装置, 通过进行聚氯乙烯生产中所产生电石渣的处理应用实现的, 如下图3所示, 即为该装置进行电石渣浆中乙炔回收的工艺流程示意图。

该技术在聚氯乙烯生产中的应用实现, 不仅进行电石渣浆中乙炔气体的回收率比较高, 并且能够进行回收处理的数量也比较大, 对于减少聚氯乙烯生产中的电石消耗以及避免乙炔造成的大气污染等都有积极作用和意义, 提高了聚氯乙烯生产的经济效益与环境效益。

此外, 在进行聚氯乙烯生产中, 乙炔浓硫酸清净技术也是进行聚氯乙烯生产应用的新技术。由于进行聚氯乙烯生产中, 乙炔清净是聚氯乙烯生产的重要工艺环节, 而由于目前聚氯乙烯生产中所采用的电石法多是次氯酸钠进行乙炔清净实现, 该工艺进行聚氯乙烯生产中乙炔清净使用, 虽然具有技术成熟、稳定等应用特征, 但是实际应用中需要通过补充大量的新鲜水以进行乙炔降温实现, 因此生产过程中会产生大量的含有次氯酸钠的废水, 容易对于生产造成较大压力。而浓硫酸进行乙炔清净是通过使用质量分数为98%的浓硫酸, 通过浓硫酸中的强脱水性以及强氧化性, 对于粗乙炔中水分进行吸收后, 进行粗乙炔中的硫化氢以及磷化氢气体的氧化处理, 以形成单质硫和磷酸、二氧化硫等, 实现乙炔的清净目的。该工艺技术进行乙炔清净应用中, 仅是产生废硫酸和少量废水, 可以循环应用到乙炔产生工艺环节中, 对于传统乙炔清净技术中的问题能够很好的进行避免, 具有较为突出的应用优势。

三、结束语

总之, 聚氯乙烯生产新技术是针对传统的聚氯乙烯生产工艺技术中存在的高污染以及高能耗、低效率问题, 专门开发设计的降低聚氯乙烯生产能耗与污染情况, 提高生产综合效益的方法技术, 具有突出的生产应用价值作用。

摘要：目前, 开发事业部管辖区域的油井面临着地层严重污染、措施挖潜的油层多为中低渗透油层的难题。采用常规的酸化技术虽然能解决地层污染问题, 但是作业成本比射孔作业高3-6倍、施工的安全风险大;采用射孔技术既能解决安全风险高的问题, 又能降低作业成本, 所以射孔技术是目前增产作业既经济又安全的一种增产手段。因此, 结合目前油井面临的难题, 从油井增产作业的成本、射孔技术及安全角度, 开展了StimGun高能复合射孔技术研究与应用, 通过对该技术的增产原理、射孔器结构性能、施工工艺、适用范围及现场应用效果研究, 得出该技术对于提高油井产量及贡献率意义重大。

关键词：StimGun高能复合射孔技术,低渗,污染严重储层

一体式复合射孔枪耐压计算研究 篇2

为避免压裂弹燃烧时射孔枪内压力上升过快, 造成炸枪等事故的发生, 在射孔枪体上加工有泄压孔, 泄压孔主要有盲孔式和通孔式两种。由于泄压孔处的枪体壁厚变薄 (盲孔) 或者枪体开孔后加钢芯胶垫 (通孔) 改变了枪体的承压结构, 所以, 泄压孔是一体式复合射孔枪的结构弱点。在深井、高温井和水平井复合射孔施工中, 一体式复合射孔枪的耐压指标对于保证工程安全和提高施工成功率是非常重要的。下面以102-90-16-105 (FH) 型射孔枪为例讨论一体式复合射孔枪的耐压指标的计算。

1 射孔枪耐外压计算

射孔枪耐外压计算分为三方面, 即枪体耐外压计算, 盲孔耐外压计算和盲孔加钢芯胶垫耐外压计算。

已知条件:该射孔枪采用Q/BQB 232-2 0 0 3标准的1 0 2 m m无缝钢管制成, 外径1 0 1.6 m m、内径8 3.6 m m, 总延伸强度, , 泄压盲孔内径18mm, 厚度1.2mm, 钢芯胶垫有效厚度为2.5mm。

1.1 射孔枪体耐外压计算:

假设射孔枪为在外压单独作用下的两端闭合的厚壁圆筒, 计算过程如下:

式中, p0—外压, , r—所求点半径, Ri—内半径, R0—外半径。

将, 代入 (1) 、 (2) 、 (3) 式, 求得:

根据第四强度理论公式:

将代入 (4) 式, 求得:

因此, 射孔枪体所能承受的最大外压值为173 MPa。

1.2 盲孔加钢芯胶垫的耐外压计算

泄压盲孔的结构如图1所示, 盲孔加钢芯胶垫的承压结构相当于周界嵌住的圆平板结构。因此该结构的耐外压值, 就是钢芯胶垫的耐外压值。

根据第二强度理论公式:

p'm—钢芯胶垫所能承受的计算压力, 其值为p'm=kppm, kp—零件的制造公差引起的压力跳动系数, 一般取kp=1.1~1.2) , pm—钢芯胶垫所能承受的最大压力, R—圆平板半径, h—圆平板厚度。

式中, σs为材料的屈服极限, ns为安全系数, ns=1.05~1.15。

将, 代入式 (5) 求得。

取kp=1.2由公式, 求得。

因此, 盲孔处所能承受的最大外压值为118 MPa。

通过计算可知, 一体式复合射孔枪枪体耐外压为173 MPa, 盲孔加钢芯胶垫到外压为118 MPa。因此, 102-90-16-105 (FH) 型一体式复合射孔枪的耐外压指标为118 MPa。

2 射孔枪的承内压计算

由于射孔枪在承内压时, 钢芯胶垫不起作用, 因此, 射孔枪的承内压计算只分为枪体的承内压计算和盲孔承内压计算两方面。在计算过程中, 假设外部压力为0。

2.1 射孔枪体承内压计算

根据第四强度理论公式计算得出:射孔枪枪体所能承受的最大内压值为98 MPa,

2.2 盲孔承内压计算

根据第四强度理论公式计算得出:射孔枪泄压盲孔处所能承受的最大内压为51MPa。

通过计算可知, 一体式复合射孔枪枪体承内压为98 MPa, 盲孔承内压为51 MPa。因此, 102-90-16-105 (FH) 型一体式复合射孔枪的承内压指标为51 MPa。

3 结论

(1) 为了保证施工安全, 一体式复合射孔枪枪体上加工有泄压孔。盲孔式泄压结构主要应用于高温井、水平井复合射孔施工, 尤其是在严格限制射孔碎屑的复合射孔施工中, 只能应用此结构的射孔枪。通孔式泄压结构泄压效率高, 但是加工精度要求也高。盲孔加钢芯胶垫泄压结构与盲孔式泄压结构相比, 提高了射孔枪的耐压指标;与通孔式泄压结构相比, 提高了射孔枪的密封可靠性, 消除了因钢芯胶垫脱落而带来的安全隐患。

(2) 在计算一体式复合射孔枪的耐压指标时, 将其假设为两端闭合的厚壁圆桶, 然后根据材料力学中的第二强度理论和第四强度理论来计算射孔枪的耐压值。

(3) 一体式复合射孔枪的泄压孔是射孔枪的结构弱点, 决定了射孔枪的耐压指标。以102-90-16-105 (FH) 型一体式复合射孔枪为例, 采用盲孔加钢芯胶垫的泄压结构, 耐外压值为枪体的68%, 承内压值为枪体的52%。

参考文献

[1]刘鸿文.材料力学 (第三版) 上册[M].高等教育出版社, 1992.09

[2]刘玉芝.油气井射孔井壁取心技术手册[M].石油工业出版社, 2000.03

[3]成建龙, 等.油气井用火药的耐高温性能研究[J].测井技术, 2008, (2)

[4]李子丰.油气井管柱力学及应用[M].石油工业出版社, 2008.08

射孔技术应用初探 篇3

1.1 射孔及其作用

利用机械、化学或者其它能量打开套管、水泥环和地层, 沟通油、气流通道的井下作业称为射孔。射孔的最终目的是为产层与井筒之间建立可靠、有效的通道, 从而获得最大的产出效果。

1.2 射孔方式优缺点比较

射孔方式分为以下3种:

电缆输送射孔 (WCP) :常规电缆输送射孔;过油管射孔;

管柱传输射孔 (TCP) :油管输送钻杆输送;

挠性管输送。

1.2.1 电缆输送射孔 (WCP)

优点:作业简便快捷, 一次作业可进行多层射孔;定位快捷、准确。

缺点: (1) 通常为正压射孔, 易对地层造成污染, 影响产能;

(2) 对地层压力掌握不准时, 射孔后容易发生井喷;

(3) 受电缆输送能力或者防喷管长度的限制, 一次下枪的长度有限。

1.2.2 过油管射孔 (TTP)

优点:能进行负压射孔, 对地层污染小。

缺点:枪、弹受油管内径的限制, 穿深浅、孔径小, 影响产能;施工过程中, 易发生阻、卡等工程事故。

1.2.3 管柱传输射孔 (TCP)

优点:负压射孔, 减少地层污染;不受射孔井段长度限制, 可一次完成数百米井段射孔;适用于水平井或大斜度井施工作业;易与其他工艺进行联合作业。

缺点:对下井器材的使用要求高。

2 射孔参数优选

射孔参数主要是指穿深、孔径、孔密、相位、方位、布孔格式等。其中穿深和孔径直接由射孔弹的结构类型和所装药量决定:是评价射孔弹性能的基础指标。而孔密、相位、方位、布孔格式则是衡量射孔器性能的综合指标。射孔参数的选择主要从地质的角度考虑。

2.1 射孔参数定义

2.1.1 穿深

穿深是整个射孔过程中的前提指标。聚能射孔是靠聚能射流挤压成孔, 孔道周围存在着射孔压实带, 使地层渗透率下降, 而靠近孔眼端部的压实最小, 流体初始流动区域主要通过孔眼端部进入井筒, 随着流体对孔眼的冲洗作用, 压实带的渗透率逐步改善, 因此穿深越深, 与原始地层沟通越好, 对于产能的建立越有利。

2.1.2 孔径

孔径是影响井筒渗流面积的重要参数之一;枪、套管、水泥环及地层孔径大小关系:射孔弹引爆后的金属射流依次穿过枪、套管、水泥环直至穿透地层, 入口处的孔径逐步递增, 其大小关系为枪<套管<水泥。

需要注意的是:

(1) 孔径在需要砾石充填的易出砂地层中, 应选用大孔径, 以保证较大的充填容量。

(2) 稠油地层, 应选用大孔径, 可以减少摩阻损失, 以减小流体的携带能力。

2.1.3 孔密

孔密是衡量射孔器综合性能指标的一个关键参数。孔密的高低不仅决定了井筒内总泄流面积的大小, 且还对地层流体向井筒流动的状态产生影响。

在同等条件下充满液体的容器中, 当孔密不同时, 流体的流压、流速是不同的, 液体排出的时间也不同;当孔密太低, 流体流过单个孔眼的流速和流压较高, 流体阻力较大, 携砂能力增强。

2.1.4 相位、方位和布孔格式

相位、方位和布孔格式是决定射孔器综合性能的重要参数:相位是指相邻两发射孔弹之间的夹角;方位是指井筒俯视面上孔眼个数;布孔格式则是指单位面积内射孔弹的排布方式。

在相同孔密的条件下, 合理的相位和均匀的布孔具有以下优点:

(1) 低相位多方位合理布孔, 有利于后期的酸压或防砂等作业;

(2) 均匀布孔可使地层中的液体在各孔眼之间流动距离相等;

(3) 均匀的布孔对套管强度的损伤最小;

(4) 紧密布孔可以控制射孔碎屑, 防止射孔碎屑进入井筒, 造成污染。

2.1.5 各参数之间的关系

(1) 穿深和孔密对于自然完井是最重要的。随着穿深的增加, 其影响成比例增加;孔密是1.5倍的指数影响作用。

(2) 当不能实现深穿透时采用高孔密尤为重要。自然完井中, 孔径是最不重要的射孔参数, 增加孔径通常是以损失穿深为代价。孔径增加10%约牺牲20%的穿深。

(3) 相位方位布孔方式合理选择。

2.2 不同地质类型对射孔参数的选择

2.2.1 低渗地层

此类地层仅靠射孔效率无法达到增产目的, 须后期进行酸化压裂等措施。射孔时应首先考虑深穿透, 兼顾高孔密、低相位、多方位, 在井筒周围均匀密集形成射孔孔道, 使注入酸液均匀, 压裂液沿射孔孔道产生裂缝, 提高酸化压裂效果。

2.2.2 孔、渗较好的砂岩储层

穿深是次要指标, 孔密对产能影响较大。

2.2.3 纵向非均质性较强的储层

地层为层状沉积或各向异性—垂直渗透率和水平渗透率明显不同, 为达到与地层较好的沟通, 高孔密是首选参数。

2.2.4 裂缝性储层

深穿透、高孔密、多方位有助于与更多裂缝相交;如果天然裂缝是平行的, 则定方位射孔效果最佳。

2.2.5 脆性硬地层

硬地层严重影响穿深, 深穿透使地层与井筒之间实现有效沟通, 而且穿孔时产生的微裂隙也能作为渗流通道。

2.2.6 出砂地层

临界出砂状态, 选用高孔密、小孔径、多相位均匀布孔。孔径孔眼稳定性好, 利于形成砂桥, 挡住地层砂随液产出;高孔密可以增加井筒总的泄流面积, 有利于减少出砂;调节相位角度, 增加孔眼之间的距离, 防止孔眼坍塌;均匀布孔, 各孔眼流速均匀, 而且对套管强度的影响最小。管柱防砂, 选用高孔密、小孔径、多相位均匀布孔防砂效果更好。需要砾石充填, 选用大孔径、高孔密。既保证流动面积, 又保证较大的充填容量。

2.2.7 稠油地层

应选用大孔径及高孔密, 可以减少摩阻损失, 降低流体的携带能力;对于需强采的地层, 有利于提高产量。

通过以上分析看出, 穿深和孔密是射孔作业过程中最重要的两个参数。

3 结束语

射孔作业是试油中的一个关键环节, 将对后续作业产生直接影响, 合理选择射孔参数对增加油井产能、延长油井开发寿命具有重要的作用。

摘要：射孔完井是目前国内外使用最广泛的完井方法。射孔是将射孔器下至油气井目的层位。射穿套管、水泥环并射入地层一定深度, 建立地层流体与井筒的流动通道。采用合适的射孔器和射孔工艺, 就可以使射孔对产层的伤害最小, 完善系数高, 从而获得理想的产能。

关键词：射孔技术

参考文献

[1]马歆宁.低渗低产油藏射孔、注水工艺系统研究[J].西安石油大学硕士论文, 2011.5

连续油管传输射孔技术应用 篇4

1 射孔方案选择

磨030-H9井是磨溪构造上的一口水平井, 采用了先期裸眼完井, 在水平段下入三个裸眼封隔器, 以期实现对水平段的分段酸化处理。磨030-H9井的井下管串结示意图见图1。

磨030-H9井在用钻杆送裸眼封隔器到设计位置座封时, 将一个1.4m的撬杠落入井内, 投了三个球, 均无法到球座, 因此无法座封悬挂器及封隔器。这样在酸化施工时, 不能通过投球的方式依次打开各级滑套实现分段酸化, 只能通过浮鞋注酸, 对整个裸眼段实施笼统酸化。

由于油管与管外环空只有浮鞋提供的从油管到管外环空的单向流通通道, 在酸化后, 从管外环空到油管就没有流通通道, 无法实现酸化后的排液工作。解决问题的办法是在第一个投球滑套的上方2910~2915间对油管进行穿孔, 便于在酸化后进行排液。

目前的技术条件是用51mm射孔枪对油管进行穿孔。输送射孔枪有三种方式, 一是电缆传输;二是普通油管传输;三是连续油管传输。

磨030-H9井2908.19处的井斜角已达到了87.94°, 而电缆传输射孔的最大井斜不能超过60°, 采用电缆传输射孔显然是不可行的。

若采用普通有接箍油管进行传输射孔, 一是能在内径为69.86mm的88.9mm油管内作业的小油管只能是48.3mm以下的油管, 这样的油管在四川油气田极少用, 不易组织到井, 或组织的周期会很长。同时, 由于普通有接箍油管起下的时间长, 会导致酸液在地层滞留的时间过长, 严重降低酸化施工的效果。再有, 射穿油管后, 井口与地层沟通了, 井口极有可能带压, 这样必须用不压井作业机才能在带压的情况下起出普通有接箍油管。

采用连续油管传输射孔, 具有起下速度快, 可实现带压作业等许多优点, 在国外应用比较普遍, 但是在四川油气田还没有成功应用的先例。

综上所述, 虽然采用连续油管传输射孔存在一定的风险, 但在磨030-H9井的具体条件下, 连续油管传输射孔方案应当是合理的选择。

2 连续油管传输射孔的安全措施

由于所用连续油管管径小 (31.75mm) , 管壁薄 (2.41mm) , 因而抗拉强度低, 取1.25的安全系数后, 连续油管的安全拉力只有10024kg。连续油管每米重量为1.75kg, 在井内没有阻卡的正常情况下, 连续油管的自重可达到5844.5kg, 剩余安全拉力只有4179.5kg。因此进行连续油管传输射孔时, 重点应考虑连续油管射孔管串在井内防阻卡上。

为了防止井下落物引起的卡钻, 采用与射孔枪外径相同的通井规通井到第一个投球滑套的位置, 尽可能将井下落物推到第一个投球滑套以下。因通井规的长度、外径及刚度与射孔枪的枪体类似, 通井也是一次下模拟射孔枪的过程, 只要通井能到预定的2915m的深度, 就可下射孔枪进行射孔。

通径规及射孔枪的壁厚相对连续油管要厚很多, 应按刚性工具考虑。通井规或射孔枪在弯曲井眼内的情况如图2所示。

从图2可知, 如果射孔枪的长度太长, 射孔枪在弯曲的井眼内就会发生弯曲, 会增加额外的摩擦力。

射孔枪在弯曲井眼内中不发生弯曲的最大长度按下式计算:

式中:

L为射孔枪在井内不发生弯曲的最大长度, m;

R为水平井造斜段的最小弯曲半径, m;d为射孔枪的外径, m;

rc为射孔枪与井内油管间的间隙, m。

射孔枪的外径为0.051m, 油管内径为0.06986m, 则rc为0.00934m。根据该井的井眼轨迹数据, 该井造斜段的最小弯曲半径为96.54m, 则根据公式计算出射孔枪的最大长度为3.82m。

因此, 只要通井规长度不超过3.82m, 且能顺利下到2915m, 射孔枪的长度不大于3.82m, 就能实现连续油管射孔。

3 施工情况

3.1 通井

通井管串的结构如下:焊接接头32mm×5cm+双公变扣接头38mm×8cm+丢手 (液压安全接头) 43mm×43cm+变扣接头43mm×8cm+通井规51mm×2.5m。工具总长为3.14m, 通井规长度未超过3.82m。

用外径51mm, 长度为2.5m的通井规通井到2936m, 即投球滑套的位置, 由连续油管深度计数器存在误差, 实际投球滑套的位置为2930m。反复三次, 位置没有变化。

3.2 射孔

射孔管串结结构如下:32mm连续油管+32mm焊接接头×5cm+配合接头38mm×8cm+丢手 (液压安全接头) 43mm×43cm+配合接头43mm×4.12cm+液压式启爆器43mm×32cm+射孔枪46mm (壁厚5.51mm) ×3.16m。工具总长为4.12m, 但射孔枪长度未超过3.82m。

下外径为46mm, 长度的射孔枪到2934.5m遇阻, 上提射孔枪到2920m, 用700型压裂车从连续油管内蹩压15MPa, 成功引爆射孔枪。射孔后, 井口压力由0升到5MPa, 随后观察油管出口开始排出液体, 大约20分钟后, 出口开始出混气液。说明油管穿孔成功。

4 施工效果评价

(1) 针对磨030-H9井的实际情况, 选择了合理的连续油管传输射孔方案。 (2) 为了防止井下落物引起的卡钻, 采用通井模拟方法, 并计算了射孔枪的最大长度, 为连续油管传输射孔的施工安全提供了保障。 (3) 本次连续油管传输射孔施工获得一次性成功。连续油管传输射孔从入井到成功引爆只占用了108min, 加上准备时间47min, 总共只有155min。 (4) 大大降低了残酸在地层的滞留时间, 减小了残酸引起地层污染的可能性。 (5) 射穿油管后, 在井口带压的情况下, 仍然保证了井控安全。

参考文献

[1]贺会群.连续油管技术与装备发展综术[J].石油机械, 2006, 34 (1) .

[2]钟守炎, 等.挠性油管及其在油气工业中的应用[J].石油钻探技术, 1998, 26 (4) .

[3]周崇志, 等.连续油管受力分析方法在水平井作业中的应用[J].天然气工业, 2002, 22 (4) .

射孔完井技术发展综述 篇5

在油气田勘探和开发过程中, 射孔作业是非常重要的环节。自1932年以来, 美国MONTEBELLO油田首次使用了射孔完井, 至今已有80多年的历史。从20世纪30年代的子弹式及鱼雷式射孔器, 再到后来的聚能式射孔弹, 射孔器不断完善, 并已形成多种系列的工业产品[2]。

1 国内外主要射孔完井技术

1.1 负压射孔技术

负压射孔技术是采用了低密度射孔液或是降低了液柱的高度, 在引爆射孔器的时候, 井底压力小于地层压力, 便于地层退出脏物, 能够减少油气层伤害。此技术需要选择合理的负压值, 此值既要保证孔眼清洁, 又不能超出某一值而导致地层出砂、垮塌等问题。其优点是能够保护储层, 提高产能。缺点:第一, 负压射孔效果在油藏压力、渗透率和岩石硬度等较低时会受到影响。第二, 过油管枪受油管内径限制。第三, 井口防喷管会限制过油管枪的长度, 厚油层需要多次射孔。第四, 小直径射孔枪不适用于现代高密度射孔需要[3]。

1.2 超正压射孔技术

超正压射孔技术是在射孔前使用液体、氮气或混合气液柱向井筒内加压, 使井底压力不小于底层破裂压力。在射孔的瞬间, 压缩气体的能量转化为作用在地层的压力, 因此加压液体以非常高的速度进入射孔孔眼。对于低渗、低压、非均质或污染严重的砂岩油气层来讲, 超正压射孔是替代常规负压射孔极好的方法, 能够很大程度地提高射孔工艺对于不同地质条件的适应性。其适用范围:第一, 中低渗油藏压裂施工预处理。第二, 中高渗油藏的解堵。第三, 碳酸岩油藏。第四, 非均质严重油藏。第五, 天然裂缝性油藏。第六, 已射孔井的高压冲击解堵。

1.3 复合射孔技术

复合射孔技术是近几年兴起的一项高效射孔技术, 它能够一次性同时完成射孔和高能气体压裂两道工序。其优点是改善近井地层导流能力, 提高了射孔完井效果。其适用范围:第一, 砂硬地层。第二, 低渗透或低孔隙度油藏。第三, 原油结蜡较高的油井。第四, 有一定含油饱和度的地层。目前复合射孔技术的主要问题和难点有:药剂安全性、能量的释放、检测手段不完善和理论不健全等[4]。

1.4 电缆输送射孔技术

电缆输送射孔即利用钢丝铠装电缆将射孔器运送到指定层进行射孔的技术。按工艺不同又可分为:普通电缆输送射孔技术、电缆输送过油管射孔技术和电缆输送密闭式射孔技术。普通电缆输送射孔技术是在井口只装放炮闸门时进行射孔, 其射孔器直径可选范围大。但建立负压差较困难, 放喷能力差, 主要用于低压油藏。常规电缆输送过油管射孔技术是用电缆将射孔器从油管送到指定层进行射孔, 有较好的放喷能力, 可避免压井造成产层污染。但油管内径限制射孔器外径, 射孔器装药量因此会受到影响, 射孔弹穿深较浅。在此基础上发展的过油管张开式射孔实现了过油管深穿透射孔, 可在不取油管情况下相当于使用大直径套管射孔枪, 有效发挥了油气井产能。密闭式电缆输送射孔技术是在井口装了放喷装置后, 用电缆将射孔器运送到指定层进行射孔。可用大直径射孔器射孔, 提高射孔弹的穿透深度, 但井口放喷装置过于庞大, 难于安装, 增加的注脂泵车施工复杂。其主要用于常压、高压油气藏。

1.5 油管输送射孔技术

该技术采用硬连接方式将一口井所需要的射孔器完全串连起来, 形成一个硬连接贯串, 用油管下入井中。通过测量油管内放射性曲线或磁定位曲线, 来矫正射孔器的深度, 使所有射孔器对准目的层, 用特殊起爆方式一次性射开所有目的层。其优点是放喷能力强、高孔密深穿透, 各类油气井射孔可通过不同工具组合来满足, 但其工艺较复杂、成本高。

1.6 水平井射孔技术

我国水平井射孔枪普遍采用内定向, 又分为偏心旋转、配重块旋转两种[5]。在不断的探索和学习中, 国内已完成长井段和深井的定向射孔作业、水平井重复射孔、水平井的射孔与测试联作、水平井的氮气超正压射孔、水平井限流压裂射孔等作业。这项技术已逐渐成为一项常规射孔作业。

1.7 定方位射孔技术

定方位射孔技术一般对准裂缝发育的方位或正交于最小水平地应力的方位射孔, 这样有利于防砂或进行压裂施工作业, 能够提高作业的成功率及效果。适用范围:第一, 裂缝性油藏射孔。第二, 水平井射孔。第三, 欲压裂井射孔。第四, 防砂射孔。定向射孔系统在国外已广泛应用于油气田生产实践中, 已获得良好效果。哈里伯顿公司推出了G-Force精确定向射孔系统, 不需使用多个定向短接, 可以通过连续油管、钢丝、电缆或铰链管来传送, 射孔枪能在井眼内居中, 因此射孔效率显著提高。但国内仅在水平井上采用重力定向射孔较多, 其他方面并不完善。

1.8 水力割缝射孔技术

水力割缝射孔技术是一种小曲率短半径径向钻孔技术。其动力来源是超高压清水或携砂液体, 采用液压控制技术, 就能实现套管冲孔, 与此同时在井下岩层中水力切割出水平深孔。井筒周围形成的无压实、无污染的水平孔眼孔径30~35mm, 最大水平穿深可达3m。适用范围:第一, 油水井解堵。第二, 油层改造。第三, 侧钻井或双层套管井射孔。第四, 薄层射孔。第五, 压裂射孔预处理等。

2 对我国射孔完井技术的建议

第一, 在射孔器的品种和性能上有待开发和提高, 开发轻质气、大孔径、深穿透、耐高温等更多系列射孔器。

第二, 继续完善、推广、应用在我国部分油气田已得到成功运用并取得明显效果的超正压射孔、水力割缝射孔和复合射孔技术。

第三, 我国在射孔新工艺的研究上做得还不够, 应开展电源射孔机理及施工工艺的研究, 重点加强超正压射孔机理的研究, 进一步加大超正压射孔技术的应用力度。

第四, 在优选完井方式方面还需要加强。要综合考虑油藏情况, 结合钻井、射孔和增产改造等完井工艺, 全方面考量, 开展完井全过程的智能优化设计。

第五, 加强基础理论研究, 完善检测手段, 使射孔器材检测更加科学公正。将射孔器材检测与射孔优化设计结合起来, 预测油田实际射孔效果, 为射孔优化设计软件提供基础参数。

3 结语

我国射孔技术虽取得了一定的效果和成绩, 但目前与发达国家的先进技术相比, 还有一定的差距。作为科研人员, 我们应不断完善我国的射孔技术, 努力提高油气井的产量, 为实现我国石油企业经济效益和社会效益最大化贡献自己的一份力量。

摘要：通过介绍负压射孔、超正压射孔、复合射孔、电缆输送射孔、油管输送射孔、水平井射孔、定方位射孔和水力割缝射孔这几项国内外主要射孔完井技术, 提出了在射孔器开发和射孔新工艺研究上的建议, 未来要不断开发多品种射孔器, 完善我国射孔技术, 努力提高油气井的产量。

关键词：射孔完井技术,射孔器,油气井

参考文献

[1]李臣生, 王青涛, 吴永青.102型射孔枪在中原油田的应用[J].断块油气田, 1997, 4 (6) :52-56.

[2]王海东, 孙新波.国内外射孔技术发展综述[J].爆破器材, 2006, 35 (3) :33-36.

[3]邹良志, 石化国, 杨家忠, 等.国内外主要射孔技术发展评述[J].石油仪器, 2012, 26 (4) :34-37.

[4]王艳萍, 黄寅生, 潘永新, 等.复合射孔技术的现状与趋势[J].爆破器材, 2002, 31 (3) :30-34.

浅析玉门油田水平井射孔技术 篇6

水平井工程是近年发展起来的一项新技术, 水平井技术已成为近50年来石油技术进步的代表象征, 这从勘探到提高采收率各个阶段均有着广泛的应用潜力, 在实现井网调整, 控制流向和完井类型, 减少液流损失和调整油藏压力等方面的灵活性, 已成为一种油藏完井新方法, 水平井射孔完井技术则是油井提高产能的重要手段之一。

玉门油田近年来大力开展水平井开采技术, 打水平井成为老君庙油田增油上产的重要战略措施。

水平井射孔技术要求

(1) 使用Ф89mm射孔枪配DP41RDX25-1射孔弹射开射孔层, 要求射孔弹发射率100%;

(2) 射孔相位要求位120°相位;

(3) 射孔深度定位准确;

(4) 射孔枪在造斜点处顺利通过, 射孔完成后射孔枪能顺利起出。

技术关键

根据射孔技术要求及现场施工情况, 采用定向射孔枪, 弹子扶正传爆接头, 压力起爆器, 定位短油管等水平井专用工具, 满足了枪身定位、起爆、传爆、起下作业顺利, 射孔段深度定位准确等技术要求。

1、射孔枪的选择

水平井射孔关键之一是射孔枪能否安全地送到目的层以及射孔后能否安全起出, 就要求射孔枪在大曲率井段通过不能产生塑性变形, 而且在射孔后枪身无大的变形。接头与枪体之间, 公母接头之间采用防退扣装置, 避免了落枪的可能。

射孔枪内采用弹架旋转的内定向方式, 保证弹架能够自由旋转, 且定向精度高, 射孔时要求向水平两边或两边以下30°定向发射以免造成砂子沉降和底水突进。与枪身旋转的外定向方式相比, 在相同套管内径下可选择更大直径的水平井射孔枪。

为保证射孔枪在井内悬挂器及造斜点处顺利通过, 射孔枪与枪之间采用的接头旋转扶正环, 在射孔枪身尾端加上一滚珠枪尾, 该枪尾底部有流线型导角, 射孔枪采用的接头旋转扶正环和滚珠枪尾可大大减少起下射孔枪时的摩擦力, 可以顺利通过各种不规则井壁。

选用的射孔枪技术参数:

射孔枪外径:Ф89mm

最高工作压力:105MPa

定向方式:内旋转定向

定向精度:±5°

定向率:>95%

发射率:>99%

孔密:10-20孔/米

枪体抗弯能力:30°/30米。

2、深度定位

由于水平井井眼轨迹与直井有较大的不同, 它主要由三部分组成:直井段、斜井段和水平段。我们采用射孔管柱实探人工井底与磁性定位器和自然伽玛仪校深相结合的方法。具体方法是:在直井段预设定位短油管、造斜点附近预设定位短油管、斜井段预设定位短油管, 校深时尽量使用距离射孔枪近的短油管做标志点 (定位短油管至射孔枪的管柱长度要准确丈量) 。所测GR曲线校对测井原图完成深度定位。

3、起爆、传爆技术

(1) 压力起爆器

水平井射孔不同于一般直井射孔, 不能采用投棒起爆方式。由于压力起爆方式不受井眼轨迹的影响, 适合水平井的状况特点, 因此水平井射孔采用压力起爆方式。

(2) 传爆接头

传统的传爆接头是将枪内导爆索及传爆管直接引出, 并用橡胶质的扶正管扶正, 这样的传爆接头不适合水平井的定向要求, 且传爆效果也不可靠, 水平井射孔传爆接头的导爆索由铜质管道引出, 铜质管道产生隧道效应, 增强传爆力度。传爆管三维固定, 保证传爆管间隙在5±1mm以内。 (传爆管殉爆参数试验, 在常温空气介质中, 两传爆管轴心线无偏差时, 殉爆距离可达100m m, 两传爆管轴心线偏差5mm, 殉爆距离可达40mm, 确保传爆可靠。)

4、起爆压力计算

(1) 计算井筒静液柱压力P

P=井垂深 (射孔顶界) ×压井液密度x0.0098

(2) 确定起爆器销钉数量

常温下单颗销钉剪切值为3.67M p a/颗, 从剪销强度—温度关系曲线可查知, 在射孔深度, 油层温度T时, 单颗销钉剪切值降低a%, 故单颗销钉剪切值为P单=3.67× (1-a%)

按作业要求, 附加10M p a安全起爆压力, 所以实际销钉数N= (P+10) /P单

(3) 确定井口加压值P1

即作用在井底的压力为P底=P1+P, 此压力应小于射孔枪抗外压挤压力105Mpa。

4、部分射孔器材及射孔管柱见下图

部分射孔器材

施工情况

2008年初至今为止, 油田作业公司测试队在玉门油田水平井射孔施工已经有200井次, 射孔层厚6000米, 每次施工前, 我队都会针对施工井特点, 通过科学设计, 精心施工, 圆满完成水平射孔施工任务。

应用结论

水平井射孔管柱设计合理, 可应用于玉门油田的水平井射孔施工作业;

水平井射孔枪强度过大, 此类射孔枪可用于深井水平井射孔施工作业;

选用的起爆、传爆技术可靠安全, 可推广使用;

复合射孔技术 篇7

目前国内低渗透油( 气) 田的比例越来越大。对于低渗透油( 气) 等储层,水力压裂方法是改善油田储层渗透率的一种常见有效的方法。但是,国内外常规的水力压裂方法基本上在于宏观的层面,即多个油层的基础上,进行全向压裂改造储层,以达到增产的目的[1,2]。定向水力射孔压裂技术是对单一储油层定方向进行有效的体积改造。对于单油层压裂,国内外都是只在最大的应力方向开设射孔。目前对于压裂在偏离最大主应力方向的体积改造方面所做的研究较少[3,4]。这对于压裂改造的区域就有了一个非常大的限制区域,使得储层的渗流能力无法得到更大的提高,达不到有效增产的目的。定向水力射孔压裂技术将井筒附近未压裂的区域进行定向水力射孔,迫使射孔通道区域裂缝张开,增加储油层的渗透面积,以达到油田增产的目的。

1 水射流破岩机理

水力喷射的过程是井筒内的水射流装置放至井下预定的石油储层位置,在井上将一定的液体,用高压泵送到井下喷嘴处,油管泵中的高压力水流从喷嘴喷出高速的水射流。高速的水射流迅速射穿套筒层和水泥环层进入地层,冲击地层岩石的表面,对地层岩石表面形成持续的打击压力。地层岩石受到高速水射流的连续冲击压力,这个冲击压力大于地层岩石的最大拉伸力或最大剪切力时,储油层岩石表面开始发生损伤和破坏。经过一段时间的喷射,使地层岩石形成一定深度和直径的纺锤形水流射孔[5,6],如图1 所示。

1. 1 水射流的基本理论

对于连续水射流,在高水流速度和高压力作用下,忽略重力的影响,水射流从喷嘴喷出的伯努利方程可以表示为:

水射流任意两点处的连续方程:

一定速度的水射流冲击岩石表面,由动量方程可知,射流对地层岩石表面的冲击力为:

其中: A1,A2为任意点处的横截面积,C为喷嘴的流量系数,F为水射流作用在物体表面上的打击力,ρ 为射流的密度,Q为射流喷出体积流量,v为水射流速度,θ 为射流冲击岩石后方向变化的角度。

水射流流速简化表达式:

υ 是射流速度,P为射流压力。

1. 2 岩石破坏准则

对于岩石材料是否被破坏的判断,破坏准则有很多,有最大抗拉强度和莫尔-库伦强度准则等。在水射流冲击岩石过程中,主要是以拉伸破坏和剪切破坏为主。判断岩石破坏的依据,以最大拉伸应变和最大剪切应变是否达到某一个边界值。最大拉伸应变表达式为:

式中: E为岩石的弹性模量,μ 为泊松比,σ1,σ2,σ3为主应力。假如岩石某单元的 εmax≥ε临,即单元破坏失效。

假设岩石单元的主应变中,ε1> ε2> ε3,最大剪切应变为:

如果岩石某单元的 γmax>γ临,则该单元破坏失效。在最大拉伸应变和最大剪切应变共同的作用下,引入函数F表示岩石单元的破坏与否,设函数

当F≥1 时,表示该岩石单元已经发生破坏。

2 水力射孔的起裂机理

在水力射孔前期,储油层岩石的损伤破坏大部分是由水射流的动态冲击力引起。在射孔中期,岩石的损伤破坏是由水射流的动态冲击力和准静态水压力共同的作用。水射流从喷嘴喷出,流体的动能一部分由于射流冲击岩石耗损了,其他一部分由在射孔通道中动能转化为静态水压力,即这过程中发生了能量的第二次转化。水射流在射孔孔道中流动,速度衰减较快,速度逐渐减小。根据能量守恒定理,减小的动能转换成压力能,压力会逐渐增加。所以,水射流在喷射孔道内会形成增压。高速水射流冲击地层岩石表面,会在射孔通道的底部产生好多微裂缝,这些细小的微裂缝降低了地层岩石的起裂压力。再向环空中泵入流体,增加环空压力。水射流的冲击力、流体在射孔中的增压和环空压力的之和超过地层岩石破裂压力[7,8],即可以将射孔底端处的地层岩石压破,能使微裂缝充分扩展,生成压裂的主裂缝。裂缝产生条件的表达式:

3 裂缝转向延伸机理

从理论可知,裂缝延伸的方向总是垂直于最小地应力方向。当水力射孔的方向与地层最大地应力方向存在一定的角度,裂纹的延伸将发生转向,最后裂纹的方向与最大地应力方向保持一致。裂纹沿着水力射孔的底部开始起裂,沿着顶部的细小裂缝迅速汇合成一条大的主裂缝[10]。水力射孔裂缝的扩展是由射孔通道内的压力、周围的地应力、水射流的打击力等因素共同作用。应力强度因子是描述裂纹尖端的一个重要参数,它与载荷大小以及几何有关。复合裂缝尖端的应力强度因子表达式为:

式中: KΙ、KΙΙ分别是 Ι 类、ΙΙ 类应力强度因子; P( x) 是有效压力; α 为裂缝长度; q( x) 是裂缝面上的有效切应力; x为裂缝上任意一点到裂纹起始点的距离。

当KΙ≥KΙC和KΙΙ≥KΙΙC时,裂缝发生扩展。

4 定向水力射孔实验模拟

4. 1 实验几何模型及实验装置

选取长宽高分别为50 m×20 m×5 m的地层岩石,6 个直径为8 mm喷嘴,其中2 个喷嘴方向与最大地应力方向一致,2 个喷嘴与最大地应力方向的角度60°,2 个喷嘴方向与最大地应力方向的夹角呈90°。实验条件: 压裂车一台,6 根油管,6 个直径为8 mm喷嘴射孔器,岩石的性质为砂岩,实验排量为0. 8 m3/ min,实验测试压力40 MPa,6个喷嘴射孔器固定,并且与油管相连。

4. 2 实验结果以及分析

在新疆克拉玛依重油公司做了定向水力射孔地面模拟实验,实验严格按照压裂现场施工的要求和步骤进行。采用流量逐级增加的方式,现场实验压裂时间为24 min。每隔1 min采集排量和压力的数据,得到的现场施工排量和压力数据如图2、图3 所示。

在相同岩石的渗透率和孔隙度的情况下,压裂液的排量和时间的曲线图可以反映裂缝的扩展的体积。假设裂缝的宽度和高度相同情况下,裂缝扩展的体积可以反映出裂缝延伸的长度。由图2 所示,排量与裂缝空间增长呈正相关,当喷嘴喷射器角度为60°、90°压裂液的体积较大,说明裂缝的长度较长。这是由于水力射孔方向与最大地应力方向不一致,裂缝会开始转向,最后裂缝的延伸方向与最大地应力保持一致。压裂液增加的体积不是很大,说明裂缝转向的曲率半径不是很大,裂缝转向的时间较短。由图3 所示,当水力射孔的角度不同时,裂缝起裂压力不同,水力射孔角度为0°时,( 最大地应力方向) 裂缝的起裂压力最小,水力射孔角度为90°时,( 最小地应力方向) 裂缝的起裂压力最大。这个实验结果与理论的结果是一致的。如果继续增加压裂的时间,从主裂缝上会衍生次生裂缝,裂缝会交叉、汇合,形成复杂的裂缝网,增大了储油层的渗透率。采用定向水力射孔压裂技术,可以提高油层的增产能力。

5 结语

定向水力射孔压裂技术,可以在井筒附近的地层区域形成水力射孔,可以降低实际生产中井筒附近的地层区域的起裂压力,因而,可以提高储油层的增产能力。由于水力射孔的数目较少,定向水力射孔压裂的施工压力要高于传统的全向水力压裂压裂值。水力射孔压裂技术可以在任意方向形成水力射孔,可以实现准确地定点造缝。定向水力射孔压裂过程中,喷嘴装置由于水射流的反冲力比较大,晃动比较剧烈。喷嘴的磨损比较严重,因此选择合适的材料,可以有效地延长喷嘴的使用寿命。

参考文献

[1][美]L.吉德利,等.水力压裂技术新进展[M].单文文,等,译.石油工业出版社,1990.

[2]王鸿勋.水力压裂技术的进展[J].油气开发工程,1992,(3):62-66.

[3]邓金根,蔚宝华,王金凤,等.定向射孔提高低渗透油藏水力压裂效率的模拟试验研究[J].石油钻探技术,2003,(10):14-16.

[4]刘建军.射孔对井眼围岩应力场及破裂压力影响规律[J].科技导报,2013,31(4):43-45.

[5]刘佳亮,司皓.高压水射流破碎高围压岩石损伤场的数值模拟[J].重庆大学学报,2011,(4):26-28.

[6]沈忠厚.水射流理论与技术[M].东营:石油大学出版社,1998.

[7]田守,李根生,黄中伟,等.水力喷射压裂机理和技术进展[J].石油钻采工艺,2008,30(1):58-62.

[8]邵伟梅.水力喷射压裂技术研究及在中原油田的应用[D].青岛:中国石油大学,2011.

[9]李宪文,等.水力射孔射流压裂工艺在长庆油田的应用[J].石油钻采工艺,2008,30(4):67-70.