
保护油气层钻井完井技术-射孔技术.pptx
67页保护油气层钻井完井技术 射孔技术保护油气层钻井完井技术提纲l一、概述l二、钻井过程中造成储集层损害的因素l三、保护储集层的钻井技术Ø平衡压力钻井技术Ø欠平衡钻井技术l四、保护储集层的固井技术l五、保护储集层的完井技术l六、保护储集层的射孔技术六、保护储集层射孔技术保护储集层射孔技术l 一、射孔技术发术发 展概况;l 二、射孔对产层对产层 的损损害l 三、影响射孔效率的主要因素及评评价方法;Ø储层性质对射孔效率的影响;Ø射孔参数对射孔效率的影响;Ø射孔条件对射孔效率的影响;Ø射孔效率的评价方法 l 四、射孔优优化设计设计 射孔技术发展概况l 射孔是指利用射孔器,射穿封闭产层闭产层 的套管及水 泥环环直至地层层,沟通井筒与产层间产层间 的流体通道 它是衔衔接于钻钻井与采油之间间的一道关键键工序钻钻 井完井的方法很多,通常是在套管完井时时,采用 射孔的方法打开产层产层 l 射孔完井是目前国内外油田采用的一种主要完井方 法它的有效性受到了射孔弹弹,射孔参数,井内 条件,施工条件等多方因素的影响先进进的射孔 方法可以减轻对轻对 油气层层的损损害,有利于油田的勘 探开发发效果本章将侧侧重介绍绍保护护油气层层的射孔 技术术。
射孔技术发展概况(国外)l 自1932年开始采用射孔完井以来,国外就一直进进行着减小 射孔对对油气层损层损 害,提高射孔效率的研究工作早在50年 代,就开始利用电电模拟拟方法研究射孔参数对对油气井产产能的 影响,推广应应用了过过油管负压负压 射孔技术术;在60年代就研制 出了无样样堵射孔弹弹,建立了API RP43--评评价油井射孔器标标 准程序的推荐作法它是以在地面条件下对对混凝土靶的穿 透性能,以及在一定温度和压压力下对对Berea砂岩岩心靶射孔 后获获得的流动动特性,做为检测为检测 射孔弹弹的评评价标标准,进进行 了各种线线性流动动和径向流动动的研究在70年代开始利用数 值值模拟拟和有限元法,开展了射孔参数对对油气井产产能的影响 研究进进行了模拟拟地层层条件下的射孔孔眼堵塞程度及其严严 重性的研究提出了不良射孔液的使用,不管是在射孔过过 程中和射孔之后,只要是过压过压 就会出现现不同程度的射孔孔 道损损害同时时在现场现场 开展了大量应应用油管输输送式负压负压 射 孔方法,大量采用了清洁盐洁盐 水和无固相的液体做射孔液;射孔技术发展概况(国外)l 在80年代开始应应用射孔测试联测试联 作技术术。
在90年代又推出了 API RP43第五版本标标准,改进进了射孔器的检测评检测评 价标标准 射孔器的种类类已发发展到上百种,且把孔密,相位和格式等 组组合排列成多种形式,形成了射孔器系列化射孔穿透深 度达到了800mm以上近几年来又研究了子弹弹聚能弹弹的复合 射孔技术术,利用子弹扩弹扩 充射流形成的孔道以提高射孔效 果激光射孔器已开始出现现,可按要求射开多个孔眼,孔 径为为9.5-24.4mm水力喷喷射射孔技术术己应应用于现场现场 ,可大 大提高穿孔深度由于激光、水力喷喷射两项项射孔技术术的出 现现,使射孔完井技术术打破了仅仅局限于聚能射孔器范畴,开 辟了一条新的途径射孔技术发展概况(国内)l 国内对对射孔损损害的基础础研究起步较较晚,在1978年前还还几乎 全部采用钻钻井液压压井的电缆输电缆输 送式套管射孔方法使用的 射孔器仅仅有10种左右,而且孔密统统一为为10孔/米,相位一 律90°射孔工艺艺的研究只局限于如何确保射孔深度的准 确和注重于减轻轻操作者的劳动劳动 强度1973年引进进了国外的 负压过负压过 油管射孔技术术,并进进行了各种对对比性试验试验 使人 们对们对 射孔效果开始有了新的认识认识 ,把保护护油气层层,提高油 气井产产能做为为射孔工作的基本要求。
各油田开始了负压负压 射 孔保护护油气层层的机理探讨讨,开展了射孔液的室内试验试验 及机 理分析进进入80年代后,国内的射孔技术发术发 展比较较迅速 在大量推广清水过过油管射孔技术术的同时时,及时时地引进进了国 外油管输输送射孔工艺艺和装备备,开展了负压负压 射孔、优质优质 射孔 液的现场试验现场试验 1985年西南石油学院油井完井技术术中心在国 内首次采用了电电模拟拟方法和有限元数值值模拟拟方法,进进行了 “射孔参数对对油井产产能的影响”研究工作射孔技术发展概况(国内)l 1987年由中国石油天然气总总公司组织组织 了首次对对全国当时时所用25种射孔弹进弹进 行了统统一检测评检测评 价,历时长历时长 达两年之久,共淘汰了13种不合格弹弹型,淘汰率百分之五十以上,并从此着手筹备备成立射孔器材检测检测 中心,决定每两年统统一检检测测一次1991年中国石油天然气总总公司正式成立了专业专业 化的“油气田射孔器材质质量监监督检验测试检验测试 中心”,使国内的射孔器材开始向着以保护护油气层层提高储层产储层产 能为为宗旨的方向发发展射孔技术发展概况(国内)l 目前射孔优优化设计设计 工作已在油田推广使用,油管输输送式射孔,射孔测试联测试联 作技术术己大量应应用于现场现场 并实现实现 了国产产化。
石油射孔弹弹已拥拥有8个定点生产产厂家,年生产产射孔弹弹能力约约500万发发以上,有6种89弹弹穿透深度达40Omm以上大庆弹庆弹 厂研制的YSD-500型射孔弹弹,装药药量24g,平均混凝土靶穿深达58Omm,单发单发 最高穿深659mm保护储集层射孔技术l 一、射孔技术发术发 展概况;l 二、射孔对产层对产层 的损损害l 三、影响射孔效率的主要因素及评评价方法;Ø储层性质对射孔效率的影响;Ø射孔参数对射孔效率的影响;Ø射孔条件对射孔效率的影响;Ø射孔效率的评价方法 l 四、射孔优优化设计设计 射孔对产层的损害l 井底孔眼是沟通油层层和井筒的唯一通道,油气井 的采油、注水、酸化、压压裂等许许多工艺艺措施都必 须须通过过井下孔眼这这一关键环节键环节 入们们把射孔完井 这这一关键键的一环环称之为为足球场场上的“临门临门 一脚l 如果射孔对对油气层产层产 生了严严重的污污染,则则以前保 护护油气层层的整个努力都会前功尽弃、功亏一簧 射孔打开油层层不好,虽虽然可以采用酸化、压压裂等 增产产措施,但势势必花费费更多的时间时间 和资资金,况且 并不能保证证每口井压压裂、酸化后都一定能达到预预 期的效果。
射孔对产层的损害l 射孔也是目前油田开发发上的一项项重要的战战略措施,搞得好可以新增储储量,搞得不好则则会使本来具有工业业开采价值值的储储量漏掉所以,从整个钻钻井、开发发、采油过过程来看,射孔完井是这这个大系统统中的一个子系统统而就射孔本身而言,所要考虑虑的因素也很多、很复杂杂,因此,目前有一种认认识识,就是必须须把射孔作为为一个系统统工程进进行研究,针对针对 不同储储集层层和油气井特性,优优化射孔设计设计和射孔工艺艺射孔对产层的损害l 优质优质 的射孔作业业在一定程度上可以抵消钻钻井过过程对对地层层的损损害,而对对油层污层污 染严严重的射孔作业业,对产对产 能的影响则则将比钻钻井损损害的危害严严重得多实际实际 表明,射孔作业业中不能保证证所有孔眼都是有效的,很多情况下射孔井并没有达到最大的天然生产产能力射孔对产层的损害l 射孔参数不合理或产层产层 打开不完善Ø射孔参数是指孔密、孔深、孔径、相位、射孔格式等 由于射孔参数的选择选择 不当,将引起射孔效率的严严重降 低Ø射孔参数越不合理,附加压压降将越大,则则油、气井的产产 能将越低,这这种情况称为为打开性质质不完善井Ø由于种种原因,油层层有时时可能未完全射开。
由于可供流 动动的孔眼很少且集中在1/3油层层段内,使得孔眼带带的流 速增高,附加阻力更大,并且流体向该该地带汇带汇 流,这这种 情况在渗流力学上称为为双重不完善井由于水动动力学不 完善,引起流线线在孔眼附近发发生弯曲,聚集成为为三维维空 间间流动动而额额外增加阻力射孔对产层的损害l 射孔液对产层对产层 的损损害Ø如果用正压压差射孔,在射开产层产层 的瞬间间,井筒中的射孔液就会压压入射孔孔道,并经过经过 孔道壁面侵入产层产层 射孔液对产层对产层 的损损害包括固相侵入和液相侵入两个方面侵入的结结果将降低产层产层 的绝对绝对 渗透率和油的相对对渗透率如果射孔弹弹能够够穿透钻钻井液污污染带带,则则射孔液的损损害不但能使井底附近的产层产层 在受到钻钻井液污污染以后再进进一步受到射孔液的损损害,而且能使钻钻井污污染区以外的未受损损的产层产层 也受到射孔液的损损害一般用表皮系数来表示射孔液损损害的表皮效应应射孔对产层的损害l 成孔过过程对产层对产层 的损损害Ø聚能射孔弹弹的成形药药柱爆炸以后,产产生出高温(2000-5000℃)、高压压(几千至几万个兆帕)的冲击击波,使凹槽内的紫铜铜金属罩受到来自四面八向药药柱轴轴心挤压挤压 作用。
在这这种压压力下,金属罩的部分金属变为变为 速度达1000m/s的微细细金属流这这股高速的金属流遇到障碍物时时,产产生约约3×104MPa的压压力,击击穿套管、水泥环环及地层层岩石,形成一个孔眼但金属喷喷流所遇到的障碍并不白白消失,套管、水泥环环、岩石受到高温、高压压的聚能喷喷流冲击击后,变变形、崩溃溃而破碎,有一部分成为为碎片射孔对产层的损害l 成孔过过程对产层对产层 的损损害Ø为为了研究成孔过过程中孔眼周围围岩石的损损害状况,1978年 R.J.Saucier发发表了用Berea砂岩靶射孔,然后沿孔眼轴轴 线线方向剖开岩心靶,观观察孔眼周围围岩石受损损状况的文 章观观察表明,在最靠近孔眼大约约2.54mm厚的严严重破碎 带处产带处产 生大量裂缝缝,此处处有较较高渗透率向外约约254- 5.08mm厚为为破碎和压实带压实带 ,渗透率降低,再向外有大 约约5.08-1016mm厚的压实带压实带 此处处渗透率大大降低 Saucier指出,在射孔孔眼周围围有大约约12.70mm厚的渗透 率极低的破碎压实带栅栏压实带栅栏 ,其渗透率大约为约为 原始渗透 率的10%这这个渗透率极低的压实带压实带 将极大地降低射孔 井的产产能,目前,工艺艺技术术尚无法完全消除它的影响。
射孔对产层的损害l 部分孔眼的堵塞Ø正压压差射孔时时,当孔眼壁面形成泥饼饼后,射孔液中的固 相颗颗粒将被过滤过滤 并沉淀在孔道中此外,如果射孔弹弹的 性能不良将会形成堵塞聚能射孔弹弹的紫铜铜罩约约有30% 的金属质质量转变为转变为 金属喷喷流,其余部分以较较低的速度 跟在喷喷流后面移动动(称为为流心)射孔液中的固相沉 淀、破碎岩屑、套管和水泥环环的碎片、子弹弹的残渣一起 堵塞已经经射开的孔道有入认为认为 在正压压差射孔时时,在 已经经形成的孔道中,大约约有1/3的孔眼是被完全堵死的 ,即呈永久性堵塞部分孔眼呈永久性堵塞后,实际实际 上 减小了孔密,并使流线绕线绕 道汇汇流,增加了渗流阻力一 般用表皮系数表示其表皮效应应保护储集层射孔技术l 一、射孔技术发术发 展概况;l 二、射孔对产层对产层 的损损害l 三、影响射孔效率的主要因素及评评价方法;Ø储层性质对射孔效率的影响;Ø射孔参数对射孔效率的影响;Ø射孔条件对射孔效率的影响;Ø射孔效率的评价方法 l 四、射孔优优化设计设计 影响射孔效率的主要因素及评价方法 储层性质对射孔效率的影响l 高渗透疏松砂岩储层储层Ø这这种储层储层 的砂岩通常固结结不好,射孔后孔道内容易被砂砾砾充填。
因此,射孔时应优时应优 先考虑虑孔眼的稳稳定性,防止孔道被砂堵及砂粒运移堵塞可采用60°相位角,中等孔深,中等孔密,大孔径较较小的负压负压 差射孔为为宜l 非均质质气层层Ø非达西流(紊流)效应应是影响气层层射孔效率的一个主要原因在气井中紊流效应应一般都比较较明显显,尤其是地层层的渗透率越高,紊流效应应越显显著因此对对低渗透气层层射孔应应采用深穿透、高孔密和中等孔径;对对高渗透层层射孔应应采用中等孔深,高孔密,较较大的孔径和90°的相位角。












