射孔完井的保护油气层技术

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1、射孔完井的保护油气层技术 射孔过程一方面是为油气流建立若干沟通油气层和井筒的流动通道，另一方面又对油气层造成一走的损害。因此，射孔完井工艺对油气井产能的高低有很大影响。如果射孔工艺和射孔参数选择恰当，可以使射孔对油气层的损害程度减到最小，而且还可以在一定程度上缓解钻井对油气层的损害，从而使油井产能恢复甚至达到天然生产能力。如果射孔工艺和射孔参数选择不当，射孔本身就会对油气层造成极大的损害，甚至超过钻井损害，从而使油井产能很低。有些井的产能只是天然生产能力的20％～30％，甚至完全丧大产能。 国内外的生产实践已经证明上述论点是完全正确的。如：新疆石油管理局在1991年底对25口没有

2、工业开采价值的老井进行了重新射孔，其中有12口油井获得了工业油流，例如车38井， 1986年采用WD73一400型无枪身射孔弹、10孔／m完井，结果为干层。 1991年底，改用YD-89射孔枪弹、16孔／m重射，日产油12.6m3。吉林油田采油一厂的中18-56井，1992年采用WD67-1型无枪身射孔弹、10孔／m完井，又经过三次压裂，日产液0.4t。1994年7月改用YD-127射孔枪弹、16孔／m重射，日产液6.2t。大庆石油管理局北2-20-456井，最初采用WDG48-200无枪身过油管射孔弹完井，完井后液面不上升，S＝11．78。后改用YD-89射孔枪弹重射，日产油1

3、0t。大港石油管理局在1991年开始对12口试油结果为干层或低产的老井进行了重射。由原先采用的57-103、YD-73等射孔抢弹、10～13孔／m，改为采用YD-89、16～20孔／m、重射，结果均获得工业油流，产能明显提高，平均增产2～11.8倍。上述资料表明：通过改进射孔工艺，可以使原先的报废井、干层，获得工业油流，扩大探明储量。由此可见，射孔工艺水平对油井产能有非常大的影响。因此，多年来同内外对射孔工艺；射孔损害机理等进行了大量的理论、实验室和矿场实验研究。   一、射孔对油气层的损害分析 射孔对油气层的损害，可归纳为以下几个主要方面。 1．成孔过程对油气层的损害 聚能射孔

4、弹的成形药柱爆炸后，产生出高温（2000℃～5000℃）、高压（几千～几万个MPa）的冲击波，使凹槽内的紫铜金属罩受到来自四面八方的向药柱轴心的挤压作用。在高温高压下，金属罩的部分质量变为速度达1000m／s的微粒金属流。这股高速的金属流遇到障碍物时，产生约3万MPa的压力，击穿套管、水泥环及油气层岩石，形成一个孔眼。但金属射流所遇到的障碍物并不会白白消失，套管、水泥环及岩石受到高压的聚能射流冲击后，将变形，崩溃而破碎，有一部分成为碎片。 为了研究成孔过程中孔眼周围岩石的状况，1978年R.J.Sanucier发表了用贝雷砂岩靶射孔，然后沿孔眼轴线方向剖开岩心靶，观察孔眼周围岩石

5、受损害的文章。观察表明：在最靠近孔眼约2.54mm（0.1in）厚的严重破碎带处，产生大量裂缝有较高的渗透率。向外约2.54～5.08mm（0.1～0.2in）厚为破碎压实带，渗透率降低。再向外约5.08～10.16mm（0.2～0.4in）厚为压实带，此处渗透率大大降低。Sanucier指出，在孔眼周围大约12.70mm（0.5in）厚的破碎压实带处，其渗透率Kcz约为原始渗透率Ke的10％。这个渗透率极低的压实带将极大地降低射孔井的产能，而目前的射孔工艺技术尚无法消除它的影响，如图6-1所示。 国内华北油田与西南石油学院联合进行了射孔岩心靶损害机理的研究。利用一种特殊的溶液向

6、射孔后的岩心驱替，然后用某种试剂滴度，可明显地观察到孔眼周围存在一圈颜色变异的压实带，且在孔人口处压实带较厚，约为15～17mm，在孔眼底部压实带较薄，约为7～10mm。这一观察与国外12.70mm（0.5in）厚的压实带之结论是基本一致 此外，若射孔弹的性能不良，也会形成杵堵。聚能射孔弹的紫铜罩约有30％的金属质量能转变为金属微粒射流，其余部分是碎片以较低的速度跟在射流后面而移动，且与套管、水泥环、岩石等碎屑一起堵塞已经射开的孔眼。这种杵堵非常牢固，酸化及生产流体的冲刷都难以将其清除。   2．射孔参数不合理或油气层打开程度不完善对油气层的损害 射孔参数是指孔密、孔深、孔径、布

7、孔相位角、布孔格式等。若射孔参数选择不当，将引起射孔效率的严重降低。   从图中可见，在离井筒较远处是径向流。从水平面内观察，流体是径向流入井筒；从垂直面内观察，流线是平行于油气层的顶部和底部。但从井筒附近的某处开始，出现流线的汇集而变为非径向流。此时，尽管在水平面内已不再是径向的，但在垂直面内流线仍然还平行于油气层的顶部与底部，这称为非径向流l相，此时已产生了部分附加压降。再靠近井筒的某一位置，流线开始汇集流向孔眼，因套管、水泥环的封闭成为流动障碍，故在垂直面内的流线也不再平行