多级脉冲携砂延缝射孔技术.

多级脉冲增效射孔技术技术简介概述随着油、气井生产时间增长，在产油原射孔段的周围，地质状况逐渐发生着变化。首先是产油前钻井工艺中，钻井液及钻井挤压对井筒周围地质产生污染，形成钻井污染带。在随后的完井工艺中下套管、固水泥环等作业，对套管周围地层也产生一定污染。在射孔作业中，聚能射孔弹产生的几千度的高温，几十万大气压的压力，使射孔孔道周围的岩层被压实，又形成射孔污染。特别是在油井投产后，油层中的油通过天然油层裂缝流向射孔孔道，再进入油井（流出）或被油泵抽出井外。在这个过程中，油层有机物、高分子类聚合物以及井下微生物、细菌等对油层地质均产生污染。污染的结果是油流裂缝逐渐变小，逐渐被堵塞，导致近井地带渗透性变差，造成产油量逐渐降低和停产的结果。为了改变这种状况，消除污染，重新沟通产油缝隙，恢复原油生产，人们发展了压裂技术，该技术能够克服以上不利因素，使油井重新恢复生产。1、高能气体压裂高能气体压裂是利用特殊装药结构的发射药或火箭推进剂装药在油井中按一定规律燃烧，产生大量的高温高压的燃烧气体产物，燃气以脉冲加载的方式压裂油气层使油气层产生多方位的辐射状的裂缝，这些裂缝又和天然裂缝相沟通，形成裂缝网络，从而有效地改善了油气层的渗透性和导流能力，降低油流阻力，使油、气井得到大幅度的增产。其缺点是压裂时间与射孔时间不同步，通常是在射孔以后的一段时间后进行，射孔孔眼的堵塞，使压裂效果受到一定的影响。各种压裂效果比较2、爆炸压裂爆炸压裂是把炸药置于井筒中，使之爆炸，利用爆轰压力和冲击波压力压裂油层。爆炸压裂的压力上升时间短，在微秒级反应范围内，其峰值压力很高，一般可达到3000～7000MPa左右。压裂过程难以控制，由于作用时间短，爆炸压裂一般不能使油层产生较长的裂缝，而只能使井筒周围形成一个破碎层。该破碎层又容易受高压作用被压实成一个低渗透的“挡板”，产生所谓的“应力罩”效应，所以爆炸压裂峰值压力很高，极易破坏油气井套管。所以应用范围受到限制。3、水力压裂水力压裂的作用原理就是对压裂段输入强大水力压力，超过地层岩石破裂极限，产生开新的缝隙沟通油层天然裂缝，并随之填加压裂砂到裂缝中，达到增产和稳产的效果。水力压裂的裂缝沿水平方向发展。水力压裂法有增产幅度大，有效期长等特点。其缺点是水力压裂法存在设备费用昂贵，施工时间长等弊病，并且在某些山区与交通不方便的地区并不适合，使得水力压裂在低产井和多层段复杂地质状况的油气井中并不适用。4、一体式增效射孔一体式增效射孔器是利用炸药爆炸与发射药燃烧两种能量结合作用的原理而设计的。当点火器点火之后，导爆索爆轰起爆射孔弹，射孔弹以微秒的速度先行完成射孔过程，聚能射流射穿套管及水泥环，并在地层中形成一定长度的孔道，同时被点燃的发射药装药，以毫秒级的速度形成一定高温、高压和加载速率的脉冲气流，沿已经射开的孔道冲击加载，既使射孔孔道以裂缝的形式延伸扩展，又解除了射孔污染，增大了井眼至油层沟通的范围，从而大大提高了射孔效率。其缺点是压裂用药量较小，压裂持续时间较短，效果有限。Stimgun特点：优点：压裂药剂包覆在射孔枪枪身外，气体能量可以直接作用到井筒内。解决了大药量情况下的炸枪问题不足：1、采用装小枪与小射孔弹的方法，降低了射孔穿深效果；2、作业过程中由于药剂裸露，容易发生事故（在旧井和套损井的施工中，曾多次发生事故）增效射孔技术主要类型：一体式增效射孔；滑套式增效射孔；对称式增效射孔；双复式增效射孔；发展趋势：多级脉冲与超正压增效射孔等。技术简介1作用原理2应用范围3技术特点4产品组成及型号5试验现场6油田应用7Contents多级脉冲携砂延缝增效射孔技术是一项集复合射孔完井与高能气体压裂携沙技术三位一体的高效完井技术。通过一次下井施工完成三道工序。在射孔的同时，利用顺序燃烧的多级固体推进剂产生多次脉冲高温、高压气体，以冲击加载的形式沿射孔孔道挤压震动地层.使射孔孔道以裂缝的形式延伸扩展,并反复加载,冲刷地层并携带岩支撑剂进入地层，防止地层生成的多条裂缝闭合。对于新井可以增加原油产量，对于污染严重的老井可以解除近井地带的污染，改善近井地带渗透性能，从而提高油气井完善程度，实现射孔完井、增产、增注的目的。中国专利，专利号200610104468.0；中国专利，专利号ZL200620136342.7破坏聚能射孔压实带。在井筒周围地层中压开多条不受地层最小主应力控制的裂缝。裂缝延伸方向剪切应力分量使裂缝产生微错动，裂缝不能完全闭合；射孔穿深与压开的裂缝长度可以超过污染带范围。中低渗透砂岩、碳酸盐岩钻井污染严重的高孔渗地层，可有效消除污染，解堵适用于低渗油气井的水力压裂、酸化作业前的预处理措施，提高了压裂、酸化作用的效果适用于渗透率较低的油气井投产作业和注水井投注的增产措施适用于微裂缝发育的油气井的投产措施适用于老油田的挖潜改造措施低渗透或特低渗透性油层的射孔改造采用了延迟点火技术，和火药燃速控制技术，使多级火药依次分段燃烧，形成多个压力脉冲，对地层反复加载，使造缝效果大大提高；多个压力脉冲的作用,造成井内液体震荡，持续压力高，作用时间长。具有较高的比冲在低压环境中能够稳定燃烧具有较宽的燃烧速度范围密度大使用温度范围宽原料来源广泛丰富生产工艺多种多样，能采用挤压或浇铸成型采用了加砂技术，在火药中加入了耐高温防腐的岩石裂缝支撑剂（支撑剂为特别烧制的陶瓷圆球，尺寸与水力压裂砂相同，和推进剂混合在一起），火药中的支撑剂随着高温高压的气体一起进入了地层裂缝中，阻止了地层裂缝的闭合，从而达到了更好的出油和气的效果。携砂进入地层在套管壁上粘附的支撑剂装配单元枪后的实验装置陶粒在药剂中优点1、相对密度较低，便于施工泵送；2、价格便宜缺点1、强度较低，开始破碎的压力约为20MPa，不适合在中高、闭合压力的压裂层中使用；2、圆球度较差，表面光洁度较低，对支撑裂缝渗透率有不利影响；3、抗压强度低,破碎后将大大降低裂缝的导流能力；圆球度、表面光洁度较差，加之受嵌入、微粒运、堵塞、压裂液伤害（滤饼和残渣）及非达西流、时间等因素的影响，其导流能力可降低到原来的1/10或更低一些。优点由于在砂子表面包裹了一层高强度树脂，使闭合压力分布在较大的树脂层的面积上，减少了点负荷，这样即使压碎了包层内的砂子，外面的树脂层仍可以将碎块、微粒包裹在一起，防止它们运移或堵塞支撑剂带的孔隙，使裂缝保持有较高的导流能力。缺点随着闭合的压力增高，破碎率增大，树脂膜的弹性变性、颗粒的压碎和重新排列，都会使裂缝宽度趋于变窄，对支撑裂缝的孔隙度和渗透率仍有一定影响，因而闭合压力超过一定值后不能满足设计要求。优点具有很高的强度，破碎率低，导流能力高。在高闭合压力下仍具有非常高的导流能力。具有抗盐、抗温性能，在150℃~200℃含10%盐水中陈化240h后抗压强度不变。因此对于任一深度储层来说，使用陶粒支撑都会获得较高的出产量、稳产量与更长的有效期。缺点颗粒相对密度较高，达2.7~3.6，若在水力压裂中使用，对压裂液的性能（如粘度、流变性等）及泵送条件（如排量、设备功率）都提出了更高的要求。但对我们这种火药携砂技术来说，基本上没有什么影响。采用13-20孔/米的射孔器与多级脉冲携砂延缝射孔技术的结合,满足了用户的的多方面需求；在大套管井的施工中，采用新型的102-127射孔器，射孔穿深与孔径得到了提高，射孔器的整体综合性能得到了大幅度的提高；采用60-90度相位布弹，使射孔弹的射孔方向朝向特定的地层裂缝走向，有利于油气的流动。射孔弹前置携砂药盒的使用，有利于岩石裂缝支撑剂进入地层，药筒形状的增效火药结构的使用，使火药的装药量得以提高，也可以根据实际情况进行增减药量。前置药盒装配方式简单，可提高射孔弹炸高与穿深。前置药盒内的火药可随射孔弹射流进入地层裂缝中燃烧，起到扩大射孔孔道和孔容的效果。前置药盒外形与射孔弹装配药筒外形与弹架装配与弹架装配采用增效火药分多级组装与射孔枪组合为一体，一次下井一次作业完成；采用多级火药分装，增大了装药量，有效加载时间长，提高了延缝效果，不影响射孔弹射流与穿深。该复合射孔枪采用外盲孔泄压结构，盲孔厚度选择适当，既能保证枪体的耐外压，又能保证射孔弹发射后泄压盲孔自然打开。该复合射孔枪不存在粘贴泄压垫脱落问题。（与以往复合射孔枪不同）1、钢管本体2、密封垫3、凸台通孔4、外盲孔两种一体式复合射孔枪结构对比13241φ32R6.35R6.358.8R6.35φ328.8φ127φ7011盲孔前置药盒射孔弹弹架枪体泄压孔旁置药盒图d实际应用复合枪装弹φ328.8φ328.8φ127φ7011平底盲孔前置药盒射孔弹弹架枪体平底泄压孔旁置药盒图b平底盲孔复合枪装弹剖面前置药盒射孔弹药套油管传输射孔施工管柱图前置药盒射孔弹药套电缆传输射孔施工管柱图序号性能指标1压力脉冲波峰：≥3个2耐温：160℃，48小时3耐压：80MPa4隔板点火延迟期：≥25ms5峰值压力：50--100MPa（压力值可调）6成缝数量：4--8条7裂缝长度：≥3米（混泥土靶测试）产品型号射孔弹型号孔密（孔/米）备注DMZ73-13-9073或小8913（90相位）可以实现内置式、下挂式、外套式等与高孔密射孔枪形成多种组合以及水平井射孔DMZ73-16-9016（90相位）DMZ89-13-9089或10213（90相位）DMZ89-16-9016（90相位）DMZ102-13-90DMZ102-16-90DMZ102-20-60102或12713（90相位）20（60相位）16（90相位）DMZ114-16-90DMZ114-20-60102、127或1米弹20（60相位）16（90相位）DMZ127-20-60DMZ127-16-90DMZ127-40-45127127或1米弹BH57-220（60相位）16（90相位）40（45相位）混凝土靶Φ6000mm×1300mm试验后产生8条裂缝,靶体分为4块靶体最大裂缝宽60mm靶体被推出80mm枪与套管情况（枪身膨胀小于3mm，套管无损害）压力试验记录试验时间：2008年3月31日实验地点：辽河测井压力检测中心实验内容及目的：关于多级脉冲射孔器（双盲孔）耐外压力验证的试验（用户要求外压90MPa）。实际试验外压90MPa，保压30分钟。检查射孔器盲孔深度及内壁，均未发现渗漏及变形。后又做105MPa，保压15分钟。检查射孔器盲孔深度及内壁，未发现渗漏但盲孔壁厚深度有变形化，终止试验。试验数据：（2米射孔器，两种压力分别测量64孔深度）实际值：9.4mmmm-8.9mm加工试验样件：最大壁厚8.9mm最小壁厚9.3mm90MPa压力下：最大壁厚8.9mm最小壁厚9.4mm105MPa压力下：最大壁厚9.0mm最小壁厚9.4mm实验结果：耐压≤90MPa满足使用要求，耐压＞90MPa以上还需进一步验证。序号井号上次作业射孔器本次作业射孔器本次作业前产量本次作业后产量增加产液量对比结果产液(t/d)产油(t/d)含水(%)产液(t/d)产油(t/d)含水(%)产液(t/d)(%)1C1020YD89-16CF102DP16R34.53.988.653.56.194.01955.12C2065YD89-16CF102DP16R计关计关计关14.5598.914.53C1257YD89-16CF102DP16R2.92.84.164.6243.1106.94C1362YD89-16CF102DP16R3.50.682.45.81.279.92.365.75C1068ASDP102-16CF102DP16R调关调关调关201100.86C1403FHTY102YD89-16CF102DP16R4.23.516.720.08.070.215.8376.2应用效果总评123.1射孔周期采集从彩南油田作业区进行的六口井试用结果来看,通过与本井常规射孔效果对比分析,有四口井产生了明显的应用效果，产液量最高提高了376.2%、最低也提高了55.1%；六口井的产液量平均提高了123.1%，同