射孔与压裂一体式复合技术

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1、射孔与压裂一体式复合技术1　引言　　随着油气勘探与开采的深入，人们对提高油气井产量的装置与方法提出更高、更易行的要求。从油气井现场施工简单易行、经济实用、效果良好的愿望出发，进行了高速射流和复合推进剂压裂一体化技术的研究。　　过去，用来提高油气产量的最普通又常用的方法是地层压裂分步法。即先用射孔弹对油层射孔，然后用高压泵对油井进行水力压裂，使射孔弹形成的短窄又具有压实带的裂缝加宽和延长。为使预定区的裂缝扩展，必须在高压下泵入液体，这就需要投入庞大设备，且需耗费大量资金和时间，因此对于大多数低产井和多层井来说，

2、这种分步法是不合算的。后来用高能气体压裂代替水力压裂，但其工艺仍为分步法，而高速射流和复合推进剂压裂一体化技术正是弥补了这种分步法的不足之处，提高了推进剂压裂的可用性。它在时间和器材方面为使用者节约了很多经费，并能最大限度地把推进剂释放出的潜在能量用于扩大裂缝。2　作用原理　　聚能高速射流-推进剂压裂一体化技术是一种把射孔器与新型的成气推进剂压裂弹复合为一体的技术，作用时在高速侵彻射流之后，瞬时跟上成气推进剂产生的高温高压气体，使侵彻射流形成的地层裂缝得以增宽和延长，消除了射孔形成的堵塞与压实带，改善了渗流条

3、件，从而提高了产量。此技术所用成气推进剂是一种带有支撑剂的固体燃烧材料，这些材料作用时产生与压力有关系的非线性比容，得到一可控的膨胀率，而非线性比容与所在地层压裂作用的扩展紧密相关。　　此技术中推进剂和射孔弹是沿壳体的轴线同步点火，结果射孔弹产生连续的高速射流完成射孔，推进剂的径向燃烧形成气体的全特定脉冲。两种作用一前一后相继发生。点火后的径向燃烧导致单位时间推进剂的燃烧量正比于其燃烧半径的平方，并伴随有局部的压力上升。这种燃烧产生了使井筒射孔处的裂缝能够扩展的压力，正当裂缝试图扩展和接收来自井筒的气体与液体

4、的同时，特定压力脉冲迅速地提供了更多气体，这就保证裂缝扩张时有更大的压力。而射孔弹的数量与型号决定射孔的数量和大小，决定了推进剂的用量。因此，射孔少就需用低压小装置，射孔多就用高压大装置。以便确保既能达到扩张裂缝所需的压力又不损坏井筒。3　结构设计3．1　总体思路.m－1～16孔.m－1。　　（2）成气推进剂包围着每个聚能射孔弹，推进剂加有氧化剂和支撑剂，属于一种固体燃料型材料，燃料有金属粉、碳氢化合物和其它还原剂材料，氧化剂采用过氯酸盐和其它富氧材料，支撑剂采用复膜砂粒、碳化硅等粒状材料。　　(3)点火方式

5、采用轴向点火，使之在引爆射孔弹的同时，点燃复合推进剂，使推进剂进行径向燃烧。之所以采用径向燃烧，是因为能使单位时间的质量燃速与燃烧面的半径成正比；并且使推进剂的燃烧量与燃烧面半径的平方成正比，这样还可消除向井上或井下的纵向推力。这就使射孔弹形成的岩层裂口与气体压裂入口精确地对在一起，做到能量的最大利用。　　(4)为了确保枪体安全，在枪体上预制了一些卸压孔，作业前进行封堵，控制枪体内峰压值。为确保套管与井筒无损害，根据不同的枪体、射孔弹型号，调节射孔弹孔孔密和复合推进剂的成分与用量。复合推进剂的成分调节主要通过

6、增加或减少添加剂来调节燃速，控制单位时间成气量。(3)耐温150℃；　　(4)作用后对套管不损伤；　　(5)有明显的增产效果，并且由于加了支撑剂，作业有效期增长。差；推进剂装药相对于分体式药量少；总体组装工艺复杂，这些问题正在进一步研究中。5　结束语　　(1)此技术实现了高速射流孔和复合推进剂压裂一体化，完成了射孔、压裂一步法。改变了以往分步法费时费力、耗资大的弊端。　　(2)在完成射孔的同时，对射孔段进行正对压裂，既消除了射孔堵塞物与压实带，又延长射孔孔道及射孔裂缝，同时把支撑剂压入裂缝，从而形成了支撑机构

7、，阻止了压力撤销后裂缝或裂纹的完全闭合，使得作业后效期延长。　　(3)复合推进剂采用径向燃烧，使复合推进剂最大限度释放能量。实现可控的较长时间的持续压裂，改变了以往高能气体压裂时间偏短的弊病。同时消除了向井上或井下的纵向推力，也就是抑制了上举现象。　　(4)通过多级控制，设计出几种型号的产品以满足各种油井条件。适用于石油和天燃气的开采与增产；在缺水或地层致密地区，也可用来疏松含水层，以增大流往井筒的水流量。　　(5)施工简单、方便，电缆传输、油管传输均可，省时省力，经济实惠，具有广泛的应用和推广价值。    

8、 　　为确保射流和推进剂装药的正确作用方向，有效控制峰压以防止对套管或井筒的有害破坏，在结构设计方面，主要从以下几个方面进行考虑。　　(1)射孔弹的排布采用径向外射，彼此相位相差90°，这些射孔弹采用易碎的粉末壳体，孔密为10孔3．2　一体式复合技术指标　　(1)适用井深400　m以内；　　(2)耐压密封45　MPa；　　3．3　一体式复合技术作业示意图　　一体式复合技术作业如图1。4　技术分析