ＰＵＲＥ動態(tài)負(fù)壓射孔技術(shù)在大慶油田的應(yīng)用

劉　橋

[摘要]由于射孔同時會粉碎地層中的巖石顆粒,產(chǎn)生近孔道壓實帶,使壓實帶區(qū)域內(nèi)的孔隙度和滲透率明顯降低。為減小射孔污染,發(fā)展出了負(fù)壓射孔技術(shù)。現(xiàn)場實踐和室內(nèi)試驗已證實,負(fù)壓射孔是降低射孔損害、減少孔眼堵塞、提高油氣產(chǎn)能的最佳射孔方法。斯倫貝謝公司在該技術(shù)基礎(chǔ)上又開發(fā)出一種在射孔后瞬間形成井內(nèi)負(fù)壓的新技術(shù),即PURE動態(tài)負(fù)壓射孔技術(shù)。通過該技術(shù),可在初始靜態(tài)壓力為正壓、負(fù)壓或平衡壓力的條件下在射孔后實現(xiàn)動態(tài)負(fù)壓,清洗射孔孔眼,提高壓實帶的滲透率。該技術(shù)使用一種全新的施工設(shè)計方法和專門的硬件設(shè)備,可顯著地提高井的產(chǎn)能和注入率,較原有負(fù)壓射孔取得了更好的效果。為探索該技術(shù)對于大慶外圍低滲透油田的適應(yīng)性,選擇Y110-84井進(jìn)行現(xiàn)場實驗應(yīng)用。斯倫貝謝公司應(yīng)用SPAN軟件進(jìn)行射孔優(yōu)化設(shè)計,確定PURE動態(tài)負(fù)壓射孔方案。射孔后,對該井進(jìn)行測試求產(chǎn),產(chǎn)量為日產(chǎn)油7.161t。經(jīng)對測試壓力資料進(jìn)行試井分析,表皮系數(shù)為0.79,射孔污染基本解除,達(dá)到比較好的試驗效果。

[關(guān)鍵詞]動態(tài)負(fù)壓 射孔 試驗應(yīng)用

中圖分類號:TU1文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0920150-01

一、技術(shù)背景

(一)負(fù)壓射孔技術(shù)

聚能射孔彈爆轟形成的高速金屬射流撞擊巖層,在巖層內(nèi)形成射孔孔道,射孔孔道被粉碎的巖屑和射孔殘余物所堵塞;而在孔道周圍受射流擠壓影響產(chǎn)生一個壓實區(qū),其孔隙度、滲透率明顯下降。壓實帶內(nèi)平均滲透率下降幅度較大,只有原滲透率的21.90%-28.02%。[1]為減小射孔污染,發(fā)展了負(fù)壓射孔技術(shù)。傳統(tǒng)理論認(rèn)為,由于負(fù)壓差的存在,使得在射孔的瞬間地層流體產(chǎn)生負(fù)壓沖擊回流,沖洗孔眼附近的地層和孔眼內(nèi)的爆炸殘余物,暢通了油流通道,從而達(dá)到提高油氣井產(chǎn)能的目的。許多現(xiàn)場實踐和室內(nèi)試驗已證實,負(fù)壓射孔是降低射孔損害、減少孔眼堵塞、提高油氣產(chǎn)能的最佳射孔方法之一。[2]

(二)PURE動態(tài)負(fù)壓射孔技術(shù)

斯倫貝謝公司在分析研究負(fù)壓射孔試驗時,發(fā)現(xiàn)射孔過程中的壓力動態(tài)變化規(guī)律。在試驗中,模擬的井眼壓力會在射孔沖擊波造成的瞬間快速變化后上升;然后當(dāng)井內(nèi)流體進(jìn)入射孔的槍身后下降。通過改變射孔組合,可控制射孔后的壓力變化,使壓力在動態(tài)變化過程中保持一定的負(fù)壓。巖心流動效率分析顯示,動態(tài)負(fù)壓射孔后巖心流動效率比為0.67-0.92,射孔巖心產(chǎn)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他靜態(tài)負(fù)壓試驗。動態(tài)負(fù)壓射孔能使Kc/K值接近1,而常規(guī)靜態(tài)負(fù)壓射孔的Kc/K值小于0.1,在最好的情況下,也只有大約0.3。[3]最終,斯倫貝謝公司開發(fā)出了PURE動態(tài)負(fù)壓射孔技術(shù)。

在PURE動態(tài)負(fù)壓射孔技術(shù)中,動態(tài)壓力的控制是該技術(shù)的核心,需要設(shè)計的射孔槍系統(tǒng),包括PURE射孔槍、PowerJet射孔彈、射孔孔密和特殊的射孔排列方式,在較低的負(fù)壓或正壓條件下產(chǎn)生足夠的動態(tài)負(fù)壓。根據(jù)地層滲透率,可選射孔槍長度從4.6m-6.1m不等。射孔段較短時用19s/m的PowerJet 3406射孔彈,射孔段較長時用孔密小于19s/m的PowerJet 2906射孔彈,射孔段中等時用19s/m的PowerJet2906射孔彈。在動態(tài)負(fù)壓射孔過程中,最大瞬時負(fù)壓值可達(dá)到16.5MPa-26.4MPa。

二、應(yīng)用實例

(一)試驗區(qū)塊特征

為驗證PURE動態(tài)負(fù)壓射孔技術(shù)對于大慶油田低滲透油層開發(fā)的適用性,確定了試驗區(qū)塊。該區(qū)塊儲層巖性為成熟度較低的混合砂巖,砂巖以泥質(zhì)膠結(jié)為主,泥質(zhì)含量10%左右,少量為鈣質(zhì)膠結(jié),膠結(jié)類型主要是再生孔隙或孔隙薄膜式。油層有效孔隙度為12.9%-23.6%,平均孔隙度為19.5%,空氣滲透率為74.2×10-3μm2,屬中孔低滲透儲層。區(qū)塊內(nèi)的地層壓力資料計算結(jié)果表明,油層壓力變化范圍13.7-16.1MPa;根據(jù)實測地層溫度資料,地層溫度為64.4-71.0℃,平均地層溫度67.57℃。屬于正常壓力溫度系統(tǒng)。在區(qū)塊內(nèi)選擇了Y110-84井為射孔試驗井。

(二)動態(tài)負(fù)壓射孔優(yōu)化設(shè)計

斯倫貝謝公司應(yīng)用SPAN射孔優(yōu)化設(shè)計軟件,對比了兩種射孔系統(tǒng):(1)3-3/8″PURE槍和PowerJet3406深穿透射孔彈,動態(tài)負(fù)壓射孔方式(2)3-3/8″HSD槍和PowerJet3406深穿透射孔彈,非動態(tài)負(fù)壓射孔方式。

1.3-3/8″PURE槍,PowerJet3406射孔彈

2.3-3/8″HSD槍,PowerJet3406射孔彈

從表1可以看出,PowerJet3406 PURE射孔方式比PowerJet3406 HSD射孔效果好。因此確定的射孔方案為:3-3/8″PURE射孔槍(86mm),PJ3406深穿透聚能射孔彈,TCP油管輸送射孔,要求井口液面平衡狀態(tài),起爆方式為投棒點火。

(三)射孔效果分析

針對本次射孔試驗,應(yīng)用石油井下P-T測試儀進(jìn)行的射孔壓力監(jiān)測。

監(jiān)測結(jié)果顯示,射孔前井筒內(nèi)靜壓15.72MPa,射孔彈起爆后井筒內(nèi)的峰值壓力達(dá)到56.72MPa后,壓力開始下降,進(jìn)入動態(tài)負(fù)壓階段,最大動態(tài)負(fù)壓值達(dá)到11.39MPa(地層壓力為15.89MPa),動態(tài)負(fù)壓持續(xù)時間0.62s。

射孔后,對該井進(jìn)行了測試求產(chǎn),產(chǎn)量為日產(chǎn)油7.161t。經(jīng)對測試壓力資料進(jìn)行試井分析,表皮系數(shù)為0.79,射孔污染基本解除,達(dá)到了比較好的試驗效果。

三、結(jié)論

1.動態(tài)負(fù)壓是負(fù)壓射孔中的新概念,動態(tài)負(fù)壓射孔技術(shù)是負(fù)壓射孔技術(shù)的新發(fā)展,動態(tài)負(fù)壓關(guān)注的是射孔后瞬間的壓力變化過程。

2.斯倫貝謝公司的PURE動態(tài)負(fù)壓射孔技術(shù)可以在初始壓力為平衡狀態(tài)的條件下實現(xiàn)負(fù)壓射孔,使射孔前的準(zhǔn)備變得簡單。

3.試驗結(jié)果表明,應(yīng)用PURE動態(tài)負(fù)壓射孔技術(shù),可以減小射孔污染,對于油井增產(chǎn)起到了很好的效果。

參考文獻(xiàn):

[1]李東傳等,《射孔壓實帶研究》,石油勘探與開發(fā),2000年10月,27卷,第5期,112頁.

[2]牛超群等,《油氣井完井射孔技術(shù)》,石油工業(yè)出版社,1994年4月第一版,108頁.

[3]Eelco Bakker等,《動態(tài)負(fù)壓射孔新技術(shù)》,油田新技術(shù),2003/2004

冬季刊,54頁.

作者簡介:

劉橋(1973-),男,工程師,1997年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院,現(xiàn)在大慶油田有限責(zé)任公司試油試采分公司研究所從事射孔工藝研究工作。