油井激光射孔可行性实验研究及防砂机理分析_杨阳

《油井激光射孔可行性实验研究及防砂机理分析_杨阳》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第12卷第33期2012年11月科学技术与工程Vol.12No.33Nov．20121671—1815(2012)33-8855-04ScienceTechnologyandEngineering2012Sci.Tech.Engrg.油井激光射孔可行性实验研究及防砂机理分析1123杨阳孙晓娜程春杰李文霞12(中国石油大学(华东)，青岛266580;中国石油塔里木油田公司，库尔勒841000;3中国石化股份有限公司西北油田分公司，乌鲁木齐830000)摘要针对常规射孔技术在应用时存在严重的污染和出砂问题，进

2、行了激光射孔技术可行性实验研究。通过室内物理实验，研究了激光能量对岩石烧灼量的影响。水深及不同介质对激光能量衰减的影响。结果表明:采用高能激光进行射孔是可行的。高能激光能烧灼岩石，形成较深的孔眼。介质及水深都会影响激光能量的衰减。介质深度是影响岩石烧灼质量损失的主要因素。在足够深度处，介质对岩石烧灼质量损失的影响可以忽略不计。激光具有融结岩石的作用，从根本上解决油井出砂问题。该研究对指导激光射孔的现场应用具有一定意义。关键词激光射孔可行性实验研究防砂中图法分类号TE355.9;文献标志码B射孔完井是国内外使

3、用最广泛的完井方法。度。井下透镜组聚焦将激光束进行放大，形成功率在射孔完井的油气井中，井底孔眼是沟通产层和井密度极高的光束，被预定射孔深度处设有的激光接［1］筒的唯一通道。目前各大油田主要采用聚能射收器，然后横向折射到被射岩石上，可使光束持续孔弹进行射孔完井，用聚能射孔弹进行射孔会造成聚焦在岩石上。这时，聚能激光束使岩石局部温度严重的出砂问题，并且会污染井和孔道，因此有必骤然升高，岩石被高热熔化，形成气液两相混合［9，10］要研发一种新型射孔技术取代聚能射孔弹射孔技物。该过程中生成的混合物被高速辅助气流携术

4、。在1997年，美国油气技术研究院(GTI)开展研走和排除，快速形成射孔孔眼，使得油层与井筒究以确定激光是否具有所要求的功率、便携性和对连通。［2］环境的影响。国内学者主要运用激光进行钻井2激光射孔可行性实验［3—8］的各项研究，在射孔完井方面的研究甚少。因2.1实验条件此，研究激光射孔的可行性及其防砂机理对于激光实验仪器:LWY300激光器，电子天平，干射孔完井方法的现场应用具有指导意义。燥箱。1激光射孔过程及机理激光器技术参数:激光工作物质为Nd:YAG晶体;激光波长为1064nm;额定输出功率为300

5、W;激光射孔是一种新的射孔完井方式。激光具最大输出功率为400W;最小光斑直径为0.2mm;有较强的单色性，由地面激光发生器产生的高功率最大单脉冲能量为70J;脉冲宽度为0.1—20mm连相干光束经过光缆导向沿着井轴到达预定射孔深续可调;重复频率为1—150Hz连续可调;连续输出能量稳定性为±3%。2012年7月11日全国大学生创新性实验计划基金(20091020)项目资助试样准备:边长为20mm的正方形胜利含油第一作者简介:杨阳(1989—)，男，中国石油大学(华东)硕士研究岩，清水，油井产出液。生，研究

6、方向:采油工程。E-mail:yangyang07021509@126.com。实验方法:(1)在不同情形下用LWY300激光8856科学技术与工程12卷器对含油砂岩进行室内激光射孔;(2)用电子天平14.21mg，21.35mg。在高等能量密度时(F=20、称量激光烧灼前后岩石的质量;(3)计算岩心烧25、30Hz)，含油岩开始熔融并溅射，并产生大量白灼量。烟，形成较深孔眼，激光烧灼质量损失为24.67mg，27.38mg，30.54mg。表明在高能量密度阶段，含油岩组织结构在高能激光烧灼下遭到破坏，其表

7、面材料发生电离并溅射，形成激光蒸发;当激光能量超过某一阈值时，含油岩表面在激光的诱导下，形成高温蒸发气体，进而在激光烧灼下形成射孔孔眼，故运用高能激光进行激光射孔在理论上是可行的。2.3研究水深对激光能量衰减的影响实验调节电流I=100A，频率F=30Hz，脉宽M=5ms，波形为1，在激光发射相同时间t=40sd的条件下，对胜利油田含油岩进行激光射孔实验，分别在图1LWY300激光器空气中、5mm、10mm，15mm、20mm、25mm、30mm2.2研究激光能量对岩石烧灼量的影响实验水深的条件下进行射孔，

8、烧灼质量损失如图3所示。在电流为I=100A，脉宽M=5ms，波形为1时，分别调节频率为F=1、5、10、15、20、25、30Hz，在激光发射相同时间t=40sd的条件时，对胜利油田含油岩进行激光射孔实验，测量岩石烧灼量，如图2所示。图3含油岩烧灼质量损失与水深关系曲线图在空气中，岩石熔融后凝聚形成较深射孔孔眼，激光烧灼质量损失为32.59mg;在水深为5mm和10mm时，烧灼岩石时有大量气泡和白烟产生，岩屑随