大庆油田等孔径射孔技术研究与应用

在常规射孔施工作业过程中,常出现射孔器受自重影响在套管中偏置的情况,造成射孔器与套管壁之间的间隙不同,从而出现射孔后套管孔径不一致问题。为了降低射孔后套管孔径差异,保障后期压裂增产改造效果,开展等孔径射孔技术优化及现场试验。通过对等孔径射孔弹药型罩结构进行优化,改善射流形态,由过去的“锥形”优化为“杆状”,减小射流在径向的能量损失,提高射流有效利用率,从而改善枪身与套管壁间隙不同对射流形态的影响;开展药型罩成分配方优化,进一步提升等孔径射孔弹的稳定性及穿孔深度,保证孔眼直径一致性,与常规射孔工艺相比孔径一致性提高了20个百分点。现场试验结果表明,采用等孔径射孔工艺后,压裂施工破裂压力平均降低24.5%,施工压力平均降低25.2%,极大提高了压裂井中射孔的有效性,满足了薄差层精控压裂改造需求。16口井应用等孔径射孔技术压裂投产后,平均日产液54.7t/d,比预测产能增加19.7t/d,平均日增油3.5t/d。

73型GH等孔径射孔弹研制

为解决非常规油气藏水平井射孔作业时,因射孔枪重力原因导致射孔枪不能在套管中居中、射孔后套管孔眼不均匀的问题,设计了一种药型罩结构为顶端锥形等壁厚、下端内壁为曲线的73型GH等孔径射孔弹。通过数值模拟分析得到该射孔弹形成射流直径粗、梯度小,在射孔枪不居中的情况下可实现射孔后套管孔径均匀一致。通过地面环靶试验测试,该射孔弹平均穿深为534.3mm,平均套管孔径为10.4mm,表明其具有大孔径深穿透的特点,套管孔眼直径相对标准偏差为4%,验证了数值模拟结果与实际结果相符,达到了等孔径的效果。研究表明,在水平井射孔时采用73型GH等孔径射孔弹,能够有效降低破裂压力。

等孔径射孔器穿孔性能评价方法探讨

等孔径射孔技术在非常规油气压裂施工中取得较好效果,应用规模逐步扩大,但还没有统一的评价方法和评价指标。通过对等孔径射孔器试验结果的对比分析,提出利用孔径相对偏差、孔径相对标准偏差评价等孔径射孔器的孔径一致程度的方法。给出了评价指标,相对标准偏差为6%、孔径差异度为10%,为等孔径射孔器的检验和评价奠定了基础。希望该方法能为形成更加科学的评价方法提供参考,并在形成共识的基础上为标准的制修订提供依据。

等孔径射孔器评价方法探讨

模拟等孔径射孔器在混凝土靶套管中的偏靠位置上射孔,可以真实地反映孔径变化情况。通过对等孔径射孔器、普通射孔器试验结果的对比分析,提出利用孔径相对偏差、相位孔径比和孔径相对标准偏差来评价等孔径射孔器的孔径一致程度,并给出了评价方法和评价指标,为等孔径射孔器的检验和评价奠定了基础,希望能为标准的制修订提供参考。

等孔径射孔弹技术研究

射孔孔眼大小对水力压裂效果有很大影响。为克服因套管内壁和枪管外壁间的距离变化带来的套管孔径大小不一致问题,以M A Cook提出的射流侵彻靶板孔眼直径计算方法为指导,通过数值仿真分析等孔径射孔弹作用机理,设计一种锥曲线变壁厚组合式药型罩结构,开发出89、102、127型3种相应的等孔径射孔弹。3种射孔弹在模拟试验中的套管上孔径相对标准偏差分别为3.98%、4.19%、3.01%,实现了套管孔径大小基本一致的设计目标。

油气井等孔径射孔弹性能影响因素探讨

等孔径射孔弹是近年来新开发的一种穿孔孔径受间隙影响较小的聚能射孔弹。通过试验数据分析表明装药结构、药型罩配方、压罩工艺等因素是影响等孔径射孔弹性能的主要因素。通过对装药结构、药型罩配方、压罩工艺的改进,研制了等孔径射孔弹性能。经API RP 19B混凝土靶试验,在射孔枪完全偏置套管一侧的情况下,套管最大和最小穿孔孔径相比平均值最大偏差为10%。

超高孔密等孔径射孔技术在南海西部深水气田中的应用

南海西部深水气田属高孔高渗透储层,射孔完井后需要进行砾石充填防砂。常规高孔密、大孔径射孔时,由于射孔枪在套管内无法保持居中状态,枪管与套管之间的间隙不一致,导致射孔孔径大小不一,造成不同孔径处砾石填充不均匀。文章提出一种高孔密等孔径的射孔方法,使得射孔孔径相对均一,配合砾石充填,以提高高孔高渗透储层气田的产能。对三种不同结构的药型罩进行射流数值仿真分析,得到最有利于等孔径射孔的药型罩结构,进而对该药型罩进行不同枪管与靶体之间间隙的钢靶有限元仿真分析,得到间隙分别为5 mm、15 mm、25 mm时靶体开口处的直径相对标准偏差仅为9.2%。对178型60孔/m射孔枪进行模拟井下整枪穿套管抗爆性能测试,结果符合国标GB/T 20489-2006的要求。混凝土靶偏心射孔试验结果表明等孔径射孔弹孔径偏差仅为9.8%,与数值仿真结果较为吻合,远小于常规大孔径射孔弹孔径偏差,且穿深性能与常规大孔径射孔弹一致。超高孔密等孔径射孔技术成功应用于南海西部X-2深水气田并获得高产,对国内其他高孔高渗储层的开发具有借鉴意义。

不同射孔完井方式对水平井油气产能比的影响比较

水平井射孔时射孔枪与套管不居中,导致各相位射孔孔眼控制的渗流区域大小不一,且孔径差异大。为实现水平井偏心射孔孔眼一致,采用了等孔径射孔代替传统的超深穿透射孔。借助热流场和渗流场在数学描述上的相似性,利用ANSYS仿真分析了水平井偏心和不偏心状态下的超深穿透和等孔径射孔完井油气产能比。对比发现,偏心射孔对产能比的影响可忽略,在等同边界条件下,穿深更深的超深穿透射孔完井比等孔径射孔完井产能比提高12.41%;进一步地,穿深0.956m的等孔径射孔较穿深0.78m的等孔径射孔完井产能比提高13.09%,说明穿深比孔径对水平井射孔完井产能比的影响更大。虽然等孔径射孔可实现水平井射孔孔眼一致,改善压裂效果,但为了提高油气产能比,进一步提高射孔穿深仍是其发展方向。