射孔新技术

胜利油田测井二分公司套管井射孔新技术增效复合射孔技术深穿透射孔技术全通径射孔张开式射孔器测试联作射孔防沙射孔目录一、前言二、增效复合射孔技术原理三、增效复合射孔器的基本结构四、增效复合射孔技术的主要特点五、主要研制内容1、孔道扩径造缝方案的主要研究内容2、孔道爆炸与串联装药方案的主要内容六、推广应用情况七、结束语增效复合射孔技术----目录一、任务来源及研究工作的意义科技日新月异，我国石油天然气勘探开发研究也不断发展。油气井试油评价中发现射孔效果对油气井产能影响显著。射孔器材制造者竞相开发研究性能高、适用性广的多系列多品种的射孔弹，从而使国内外射孔弹性能品种等差距逐步缩小。本课题是按照石油天然气总公司九五科研规划“增效复合射孔技术研究”的要求设置的，也是针对为解决目前石油射孔弹在射孔的孔道内壁形成致密的压实带，其渗透率只有原生岩的15%左右，严重影响了出油效果这一迫切需要提出的。油气井增效射孔技术研究的目的是在保证原有射孔弹射孔效果的基础上，增加射孔的后效作用，通过在射孔孔道内扩张造缝或腐蚀压实带的途径，改善孔道的渗透性，从而达到提高油气井产量的目的。增效复合射孔技术----前言二、增效射孔技术发展的现状增效复合射孔技术国外早在六十年代就已开始开发应用。目前国内逐渐开展的射孔与气体压裂的复合形式主要有两种：一种是将普通射孔枪与气体压裂弹简单的机械组合，即在射孔枪底部接上一组气体压裂弹，这样虽然可以增强射孔效果，但也增加了枪身总体长度，气体发生部位又不与射孔枪在同一层位，使用不便，效果也不理想。另一种是将火药推进剂与射孔弹装在同一枪身内，这种复合射孔器无法实现射孔孔道内二次爆炸，也存在操作工艺复杂，枪内压力过高、炸枪等后患。为此，胜利测井公司与山东机器厂研究所、北京石油化工学院石光技术公司联合研制了新型增效射孔器，从根本上解决这一问题，取得显著效果。增效复合射孔技术----前言增效复合射孔技术----技术原理增效射孔弹是利用炸药爆炸与火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，导爆索爆炸起爆射孔弹，以微秒级的速度先行完成射孔过程，聚能射流射穿套管水泥环,并在地层中形成一定长度的孔道，同时被点燃的火药以毫秒级的反应速度形成一定高压和加载速率的脉冲气流，沿已射开的孔道冲击加载，使射孔孔道以裂缝的形式延伸扩展，解除了射孔污染，增大了井眼与地层沟通的范围。图1、增效射孔器产品结构示意图产品基本结构主要技术指标：1）地面混凝土检测，射孔延缝深度大于1.5m。2）穿孔孔径15mm，射孔孔密10-16孔/米，射孔相位90°。3）起爆、穿孔率98%。4）耐温150℃/24小时，120℃/48小时，耐压80MPa。5）施工后对套管及水泥环的作用程度符合射孔完井规范。电缆点火接头电雷管射孔枪枪尾增效复合射孔技术----增效射孔弹延缝增效药块1、提高穿透深度和孔径、增大沟通面积。在符合检验标准的混凝土靶中，常规YD-89射孔器的穿孔深度通常为450mm左右，增效射孔器的射孔延缝深度大于1500mm。由下图1表示的增效射孔在井筒周围形成多条裂缝增大了沟通面积并有与天然裂缝交接的可能。23145图1:井中增效射孔效果示意图1-套管2-污染带3-射孔孔道4-延伸的裂缝5-天然裂缝增效射孔器应用中的主要特点12345枪身套管图2增效射孔效果示意图2、无射孔污染。常规聚能射孔中，高速金属射流侵彻岩层时会在孔道周围挤压形成压实带（或称压实罩），降低岩层的固有渗透率，造成射孔污染。增效射孔弹的射孔过程同样也会形成压实，但压实带会被紧接着到来的高速振荡气流加载破除，在压实带上形成多条微裂纹而保持或提高了岩层的固有渗透率，从而消除了射孔污染。其对比情况见图3、4。增效射孔器应用中的主要特点图3常规射孔压实带示意图图4增效射孔压实带破除情况示意图3、增效射孔技术可用于油气井新井完井，老井补射解堵增产，水井增注。使近井地带产生的多裂缝,可给油气井下步措施（压裂或酸化）打下有利基础。增效射孔器应用中的主要特点增效复合射孔技术----研制内容本课题主要研制内容分为三种:孔道扩孔造缝、孔道爆炸和串联装药。经过课题人员三年多的不懈努力，研制成功两种新型增效射孔器,以下对这两种产品和技术分别进行介绍。增效复合射孔技术--孔道扩径造缝方案一、孔道扩径造缝方案的主要工作和研究内容1、主要研究工作这一阶段的主要工作是参照军工破甲弹技术原理，结合石油射孔生产操作工艺研制增效射孔模型弹，同时进行原理性试验研究。通过试验寻求增效射孔弹的合理设计参数，探讨课题的研究方法和途径，进一步论证方案的可行性。增效复合射孔技术----技术关键2、技术关键孔道扩孔造缝方案，是根据射流的形成机理而设计的，空心装药的特有结构可以形成一个具有独特形态的射流，该射流沿长度方向具有变化的速度和梯度。利用装药厚度及药型罩厚度等参数的变化，使其形成的射流在其长度上存在着不同的速度和梯度，这样，射流在运行过程中，直径产生了相应的变化，出现凸点，从而在孔道内适当的深度产生扩径并伴随压裂造缝作用。当凸点作用于靶板时，既能保证穿深，又能对孔道产生较好的压裂造缝效果。•[e-mail]2020/1/3030mm640mm增效复合射孔技术----参数设计3、新型增效射孔弹的设计参数在地面靶场大量模拟试验和计算分析研究的基础上，射孔扩孔造缝弹的设计参数确定为弹重为420g，弹径50mm主装药品种为：R852炸药，主装药重量35g，采用扩径锥台装药结构；起爆药品种为RDX，起爆药重量3g,采用铜基粉末冶金小锥角单锥变壁厚药型罩，罩口径41mm，罩高43mm。增效复合射孔技术----地面模拟试验4、地面模拟试验增效复合射孔技术----产品比较5、与国内外同类产品比较增效复合射孔技术----结论分析6、主要结论与分析a新型增效射孔弹完全满足射孔枪与火工品外型尺寸兼容(102mm)；b新型增效射孔弹产品制造工艺性好，施工工艺和现场装配射孔作业与现有生产作业完全相同；c射孔伴随有扩孔造缝压裂作用。孔径较原102弹明显增大，在保持原102弹穿深基础上孔道加粗，对孔道内壁压实带的破碎造缝效果明显；d据对新产品技术的全面分析，新型增效射孔弹结构新颖、设计合理、加工制造工艺性好、施工操作方便，各项技术指标均达到并超过普通102射孔弹，现场射孔作业安全可靠，为油气田增效射孔提供了一种有效的实用技术。增效复合射孔技术--孔道爆炸与串联装药二、孔道爆炸与串联装药方案的主要内容本课题是将射孔和压裂（或清堵）结合在一起的一种新的射孔技术。把射孔做功分成三个阶段，即射孔一造缝一裂缝延伸。这三项做功分别由三个独立装药来完成，与普通的射孔相比，具有能量大，效率高，作用时间长，安全性能好等优点，是一种有广泛应用前景的射孔技术。增效复合射孔技术----工作原理1、工作原理增效复合射孔技术是在射孔的过程中，将射孔孔道周围的污染层剥离（清堵），同时在孔道周围岩层中制造裂缝并使其延伸，以达到改善油层渗透率，提高射孔效率增加油气产量的目的。其途径是在小长径比射孔弹的前方置一前仓，前仓内充填两种装药：中心部分装填高密度大颗粒随进装药，外侧充填低密度速燃型助推装药，两者均为固体环状结构，并与前仓同轴。1、射孔弹壳2、射孔弹装药3、药型罩4、前仓5、助推药剂6、随进装药7、延缝增效药块增效复合射孔技术----设计要求2、设计要求复合射孔一压裂技术与普通射孔不同之处在于它不仅要在油层中射出理想的孔道，还要把足够量的随进装药推入射孔孔道中。102枪内径82mm，而传统的102射孔弹长度都大于50mm，如果装上它则枪内有效空间所剩无几，因此研制新型的长度较短的小长径比射孔弹，这种弹的长度应小于40mm。由于复合弹的特殊用途，还要求射孔孔径要足够大(15-20mm)，以便后续随进装药的随进充填，因此大孔径是该射孔弹的一个重要指标。•P-T曲线测试装置3、P—T曲线测试增效复合射孔技术----P—T曲线测试模拟靶试验装置•抗压强度应40Mpa，体积不能太小、靶外要有密封系统，以保证试验中压力不致泄放太快。模拟试验装置结构如下图。模拟试验装置结构图砧垫靶套套管射孔枪混凝土密封盖点火螺栓放气螺丝•[e-mail]2020/1/30增效复合射孔技术----初步结论4、初步结论增效复合射孔技术是把部分装药送到射孔孔道中实现二次爆炸,提高了清堵造缝效果，降低了对射孔枪及井筒的伤害。污染层得到处理;裂缝形成之后，引燃枪内的增效药块,产生大量高能气体，沿着前边已经打通的裂缝,进入孔道周围的岩层里，作用在油层中，使原有的裂缝发展延伸，给岩层中的油气提供了更多更方便的通道。胜利测井公司自96年开始立项进行增效复合射孔技术研究,98年开始试用,截止目前共施工51口井。据统计，有48%的井见到了明显的效果，以下是25口井的施工情况。增效复合射孔技术----推广情况25口井施工增产跟踪情况统计表增效射孔技术应用情况统计图28.22.43101.24.514142.76.44.912.31.82113.72.70.15垦东5-101河143高54河2-5史8-34河51-斜100河140-2史3-8-14牛10河31-71河51-斜11增效射孔前的产量增效射孔后的产量(不同层)增效射孔后的产量(同层)(吨)史3-8-14井情况分析含水液,油(吨)•辛10-1井•射孔井段：2404--2400.5m•枪型：增效102型•施工日期：99年9月8日•该井为不同层射孔，增效射孔之前不出油，采用增效射孔后产量：油10吨/日,2000年3月统计产量油22吨/日。•河31-71井•施工日期：99年元月27日•射孔井段：1979.3--1975.3m•枪型：增效89型•该井为同层重复射孔，增效射孔之前产量：油2.7吨/日，采用增效射孔后产量：油6.4吨/日,99年9月统计产量油11吨/日，2000年3月统计产量油25吨/日。河2-5井射孔井段：2132.5--2127.9m枪型：增效89型施工日期：98年12月11日该井为不同层射孔，增效射孔之前油1.8吨/日，采用增效射孔后,2000年3月统计产量油14吨/日。河140-2井施工日期：99年元月15日射孔井段：2032.9--2030.5m枪型：增效89型该井为为新井投产，采用增效射孔后,2000年3月统计产量油17吨/日。•[e-mail]2020/1/30药筒参数枪长2~4米5~7米8~10米60500/616750/8661000/111689526/616790/9401051/1201药柱长药筒长102410/552615/757820/962602Kg/23Kg/24Kg/2896Kg/29Kg/212Kg/2装药量1026Kg/29Kg/212Kg/2对称式复合射孔主要作用：1、采用对称式，提高能量的利用率。2、提高压裂效果，增加油井产量。增效复合射孔技术研制项目经过三年多的攻关，完成了开题指标，取得较好的成绩。1.通过对三种方案的试验,形成了两种产品。2.第一种产品利用空心装药的特有结构，使射流在运行过程中，直径产生变化，出现凸点，从而使孔径明显增大、射孔伴随有扩孔造缝压裂作用。该产品结构新颖、设计合理、加工制造工艺性好、施工操作方便，各项技术指标均达到并超过普通102射孔弹。3.第二种产品利用研制成功的小长径比射孔弹和前仓的装药结构,把部分装药送到射孔孔道中进行二次爆炸,实现了射孔一造缝一裂缝延伸的过程。与普通的射孔相比，具有能量大，效率高，作用时间长，安全性能好等优点,能有效的破碎孔道内壁压实带，提高地层渗透效果。增效复合射孔----结束语4.增效复合射孔技术将射孔与压裂结合为一体，在射孔的同时消除了钻井与固井对地层造成的伤害，缩短了施工周期，节约了成本。该技术尤其适用于稠油、出砂井以及致密性硬地层、裂缝性储层和溶洞性储层。现场应用证明采用增效复合射孔技术效果明显优于常规射孔,具有广阔的应用前景。5.应进一步进行岩性、物性与射孔效率分析，使之发挥更大的作用。6.在今后的推广工作中进一步完善增效复合射孔