提高复合射孔施工效果分析

复合射孔技术在油田推广使用已有几年时间,对于低渗透油层、薄油层、注水井的开发见到了明显的效果。随着油田开发的不断深入,采油厂又对我们提出了更高的要求,提出在部分井中效果不十分明显。进一步完善复合射孔技术,提高复合射孔施工效果已显得越来越重要。科技的进步和科研开发力度的不断加大为复合射孔整体水平的提高创造了有利的条件,复合射孔技术将迈上一个新台阶。本文主要针对复合射孔施工的现状进行调查、对各个影响因素进行分析,寻找相应的解决方法。

复合射孔定向造缝技术在坚硬顶板中的应用

为了解决8311综采工作面煤柱侧精准切顶问题,消除煤柱侧向悬板压力对相邻工作面的影响,实现对坚硬顶板的精准控制,在借鉴石油工业钻井压裂技术的基础上,提出了一种新型的坚硬顶板复合射孔定向造缝压裂技术方案,利用射孔弹和火药在空间装药和时间爆序的相互配合,实现精准定向造缝压裂。该技术在塔山矿8311综采工作面实施后,爆破成缝率较高,可实现精准定向造缝压裂的目标。

模拟致密油藏条件下复合射孔系统的试验评价

为评估内置式复合射孔在致密储层中的射孔效能,按照API-RP 19B标准的Part-IV程序研制了模拟储层复杂压力条件下的射孔试验装置,并设计了一套试验评价方法。选用与实际储层岩石物性特征相近的致密砂岩靶,采用114型射孔弹在模拟储层围压、孔隙压力和井筒压力条件下进行射孔试验,使用CT扫描和铸体薄片分析进行孔道效能的分析,结果显示,在储层压力条件下,内置式复合射孔对聚能射流存在干扰作用,致使穿孔深度降低,但具有一定的扩孔作用,岩石的单轴抗压强度越低,孔隙度越大,其扩孔效果越明显;内置式复合射孔应用分仓爆炸的设计思路,聚能、后效的两级做功,使孔道末端形成多条40~100 mm的裂缝,岩心平均面孔率增大1.25倍,疏松地层孔隙,有效的提高了近井地带的流动系数,扩大渗流面积,有利于井的增产增注与后续储层改造措施的实施。

复合射孔枪身应变率测试的实验研究

为了实际了解射孔枪身在爆燃冲击载荷作用下的应变速率，通过实验测试研究，掌握了复合射孔枪应变率的分布特点和范围，即在复合射孔中射孔枪的应变速率在2000～5000s^-1，此结果表明霍普金森冲击试验（SHPB）的应变速率设定能够满足这个范围要求，冲击试验有效可行。实验研究结果能够指导率相关的枪身材料动态性能试验研究，确定应变率试验测试范围和材料动态本构方程，为复合射孔枪抗动载荷能力的数值模拟分析奠定基础。

川西地区复合射孔技术的应用研究

川西地区90%以上气井采用后期射孔完井并配合加砂压裂改造的复合技术。结合川西地区致密砂岩气藏低孔渗的地质特点,对复合技术进行了研究。通过对该技术的作用机理分析,提出了复合射孔在川西地区的主要应用目的,并结合地质条件给出了优化设计的方案。通过现场应用,提出了相关的施工注意事项。现场应用证明,复合射孔的应用克服了常规射孔穿深浅、存在压实伤害等缺点,达到了降低地层破裂压力、改善渗流条件的目的。特别是其有效降低致密砂岩地层破裂压力的特点,为川西地区高破裂压力气藏的开发提供了新的思路。

高能复合射孔爆生气体作用下预存裂缝起裂扩展研究

在高能复合射孔压裂过程中,受爆生气体流动速度、裂缝表面粗糙度、裂缝周围渗透性等因素的影响,裂缝内压力梯度随时间而变化。气体压力分布影响裂缝尖端应力强度,因而不能用传统的破裂压力来判断裂缝起裂扩展。通过设定与时间相关的气体压力分布函数,推导高地应力约束条件下预存裂缝尖端应力强度,得到了井壁岩层起裂扩展条件,该条件可以反映裂缝内爆生气体压力梯度随时间变化的特性。从相应的算例分析,井眼内气体升压越缓,起裂压力和止裂压力越低,且使止裂时间越推后,能得到较长的岩层裂缝长度。

复合射孔技术的应用

经过近几年普通射孔在现场中的应用分析 ,发现其存在着无法解除地层污染、射孔形成的渗流面积小 ,同时易造成二次污染等问题。为了解决这一问题 ,将普通射孔与高能气体压裂分开进行的方式改为一次进行的方式 ,即复合射孔技术 ,在王家岗油田王 5 4 1沙三中油藏开发实践中应用 ,事实证明 ,复合射孔技术比普通射孔技术产能增加近 3.5倍 。

复合射孔检测技术现状及其发展趋势

介绍了复合射孔技术的原理及检测技术的现状。为了保证复合射孔器的安全性、可靠性和有效性,需检测它的耐温性能、耐压性能、穿孔性能、破坏性及做功能力。目前常用的检测技术有地面混凝土靶射孔试验、地面抗爆试验、井下动态测试、地面复合射孔单元测试和地面1 m复合射孔器测试技术。结合油田现场对复合射孔器性能的要求,提出了地面动态测试技术、耐温耐压检测技术、检测技术与优化设计相结合及检测技术标准化等复合射孔器检测技术的发展方向。

Stimgun外套式复合射孔器在塔里木QL-×井的应用

Stimgun是一种外套式复合射孔器,2004年10月首次在中国陆上油田塔里木QL-×井实现了复合射孔与测试联作。施工前,通过计算机分别计算出施工设计所需的射孔枪弹数据、压裂药量、裂缝长度等参数。介绍了QL-×井实施Stimgun工艺技术的作业管柱设计、施工方法及施工效果。该工艺技术可有效地控制裂缝高度,达到消除地层污染而又不出水的效果,对污染严重的地层和低渗透率地层具有较好的改造作用,增产效果明显。

不同类型复合射孔器火药燃烧特征研究

火药燃烧对地层的作用参数可用于优化复合射孔施工设计,提高复合射孔效果。根据火药燃烧特性及影响参数,针对常用的内置式、下挂式、外套式3种类型复合射孔器的火药燃烧特征进行了研究,得出了火药燃烧对地层作用效果有重大影响的参数计算公式。应用于复合射孔定量设计,结合压力监测,对复合射孔进行优化,效果明显。

不同体积高压气体对复合射孔压井液运动的影响

利用复合射孔相似模拟实验装置,探讨了复合射孔过程中上部压井液在井底高能气体作用下的运动规律,观测了井底高能气体与上部压井液之间的作用过程及流型的变化规律,考察了不同体积的气体作用下压井液的运动状态及变化机理。由实测的压力曲线分析结果表明,高压气体与上部压井液之间的作用与空气中的气体爆炸作用有很大的区别。压井液的受力是逐层传播的,压力波传到之处的压井液被压缩,而压力波未传到之处的压井液不受影响。在其他作用条件不变而单独改变作用气体体积的条件下,在气液作用的初期和中后期均会引起压力波动值、波动周期和波动次数的变化。但在不同的作用时期,其变化的趋势有所不同。

复合射孔爆燃气体压裂裂缝起裂扩展研究

结合线弹性断裂力学的裂缝尖端应力强度因子判据,建立了复合射孔爆燃气体压裂裂缝的起裂扩展模型,通过建立与多个变量相关的缝内气体压力分布函数,利用迭代法实现了模型的数值求解,获得了缝内气体压力分布随时间的动态变化规律,并分析了不同特征参数对裂缝起裂扩展与止裂过程的影响。实例计算结果表明:(1)随着裂缝扩展的进行,爆燃气体流动尖端与裂缝尖端经历了由重合到不重合再到重合的过程;(2)地应力越大,裂缝起裂扩展越困难,爆燃气体有效致裂作用时间越短,最终得到的裂缝扩展长度也越小;(3)初始裂缝越长,裂缝更容易起裂扩展,爆燃气体能量利用率越高,裂缝扩展更长;(4)岩石断裂韧性的改变对裂缝起裂、止裂和裂缝扩展长度没有明显的影响;(5)升压速率越小,爆燃气体有效致裂作用时间越长,最终裂缝扩展也更长,但对裂缝起裂压力与止裂压力几乎没有影响。

煤层复合射孔增透技术研究

为增加低渗透高瓦斯煤层的透气性,提高瓦斯利用率和抽采效率,提出复合射孔爆破增透技术。基于弹性力学和断裂力学理论,分别建立复合射孔爆燃气体压裂裂纹的起裂强度因子和裂纹二次扩展半径方程,研究复合射孔爆破增透技术的煤岩裂隙增扩机制;采用FLAC3D有限差分模拟软件分析煤层爆破钻孔内不同长度的裂缝对爆破致裂增透效果的影响,并开展工业试验对比井下复合射孔爆破和常规深孔预裂爆破效果,运用SF6示踪气体研究煤层透气性的变化特征,确定预裂后煤层瓦斯抽采半径。结果表明:复合射孔爆破后煤层透气性与常规深孔预裂爆破相比有显著提高,有效半径可达5m;数值模拟和现场试验结果均证明,采用复合射孔爆破增透煤层能够有效增加煤层透气性,提高抽采率。

复合射孔技术在新疆油田的应用

针对新疆油田多种类型油气藏,在不同区块选用经过优化设计的复合射孔方案,对其生产效果与邻近采用常规射孔工艺的油气井进行了对比。结果表明,在中低渗油藏中的井中采用复合射孔工艺技术,增产增注效果显著,采液强度大幅度增高,有效提高了井筒与地层之间的渗流能力,使近井地带裂缝之间的沟通程度得到明显改善;但在物性较差和含油性差的油藏中,应用复合射孔技术,效果不明显。

深穿透复合射孔技术在低渗透油田的应用与认识

随着油田开采进入高含水期,为了实现新投扩边区块以及局部加密井点剩余油的有效挖潜,充分发挥地层产能,不断发展完善大孔径、深穿透射孔完井工艺就显得越来越重要。深穿透复合射孔技术把射孔技术与高能气体压裂技术有机结合,具有改造油层作用的一项新型射孔技术。该技术较单独射孔和单一高能气体压裂的疏通半径都大,通过在葡萄花油田近3年的现场应用,取得了较好的试验效果和实践认识,该技术对于低产低渗透油田提高产能具有很好的推广应用前景。

考虑爆燃气体滤失和多裂缝的复合射孔裂缝扩展动态模拟

裂缝几何尺寸参数的准确预测是复合射孔优化设计和增产增注效果评价的前提条件,在复合射孔实施过程中,爆燃气体滤失和多裂缝会对裂缝扩展形态产生影响。在分析中外爆燃气体驱动裂缝扩展数学模型的基础上,结合流体力学、弹性力学和线弹性断裂力学理论,建立了全面考虑爆燃气体滤失和多裂缝的复合射孔裂缝扩展数学模型,通过假设与多个变量相关的裂缝内爆燃气体压力分布函数,利用迭代法实现了模型的数值耦合求解,获得了裂缝几何尺寸随时间的动态变化规律。实例计算结果表明:地层渗透率和裂缝条数对复合射孔裂缝扩展形态影响很大,缝长随地层渗透率和裂缝条数的增加而减小;不考虑爆燃气体滤失和多裂缝导致计算得到的缝长偏大,且相对误差随地层渗透率和裂缝条数的增大而增大。

复合射孔器效能监测、对比分析及优化

不同类型的复合射孔器,在井下产生的压力参数不同,对地层的作用效果也不同。通过对内置式、下挂式、外套式和多级脉冲式4种类型复合射孔器在井下产生的压力-时间p-t曲线的监测,分析和对比,揭示了它们各自产生的压力参数特点、地质作用效果及适用性;其中多级脉冲复合射孔器集中了各种类型的优点,能产生较好的压力效果,为施工优化提供了依据。

复合射孔技术的现状与趋势

文章介绍了复合射孔技术的机理及其研究现状 ,综合评述了存在的问题和解决的办法 ,在此基础上分析了复合射孔技术的发展趋势。

火药在复合射孔器中应用的试验研究

讲述了复合射孔技术的基本原理，对井筒内的压力和火药燃气破裂地层的作用时间做了理论上的分析和试验研究，为复合射孔技术的进一步完善提供了基础资料。

复合射孔技术在河南油田低孔低渗油藏中的应用

复合增效射孔技术是将射孔和压裂造缝两项技术合为一体,利用炸药和固体推进剂的燃速差来实现先射孔后造缝的目的。它能一次完成射孔和高能气体压裂两道工序,做到在射孔的同时对近井地层进行气体压裂,形成多条微裂缝,并可解除钻井、固井、射孔等过程对地层的污染,从而改善近井地层导流能力,提高射孔完井效果。为正确评价该技术在河南油田采油一厂低孔低渗油藏的应用效果,分不同的区块先后实施了26井次,通过和与之相邻且油层物性非常相近的常规射孔井的射孔效果进行对比评价,结果表明,复合射孔技术对提高低孔、低渗油藏产能的效果显著。