DSQ多脈沖射孔技術(shù)在河南油田的應(yīng)用

李 軍，袁結(jié)連，毛鴻輝，袁 偉，蔡如意，毛門豐,左 靜

（1.中國石化河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南 南陽，473132；2.中國石化河南油田分公司采油一廠，河南 南陽，473132；3.大慶油田采油十廠，黑龍江 大慶，166405；4.北方斯倫貝謝油田技術(shù)（西安）有限公司，陜西 西安，710065）

隨著河南油田進(jìn)入開發(fā)后期，在特高含水、高采出程度下，地下水淹狀況極為復(fù)雜，剩余油層“薄、散、小、差、低”，挖潛難度越來越大。由于常規(guī)聚能射孔器在特低孔、低滲和需要改造的地層效果不理想[1-2]，而DSQ多脈沖射孔技術(shù)利用多級(jí)火藥燃速的差異性，實(shí)現(xiàn)燃?xì)鈱?duì)地層的多級(jí)壓力脈沖加載，延長作用時(shí)間，增大延縫半徑，達(dá)到有效降低注水壓力及提高油井產(chǎn)能的效果?；?011年河南油田原油生產(chǎn)的需要，在采油一廠開展并應(yīng)用了DSQ多脈沖復(fù)合增效射孔技術(shù)，且和與之相鄰、油層物性非常相近的常規(guī)射孔井的射孔效果進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)。

1 DSQ多脈沖射孔技術(shù)

1.1 技術(shù)原理

DSQ多脈沖射孔技術(shù)利用多級(jí)火藥燃速的差異性，將其在射孔器中合理組裝，從而實(shí)現(xiàn)燃?xì)鈱?duì)地層的多級(jí)壓力脈沖加載，延長作用時(shí)間，增大延縫半徑，達(dá)到降低破裂壓力并有效降低注水壓力，以及提高油井產(chǎn)能的效果[2-3]。

1.2 技術(shù)關(guān)鍵

（1）多級(jí)裝藥分段點(diǎn)火，使能量按順序釋放，從原理上避免壓力峰值疊加，保證射孔作業(yè)安全。要實(shí)現(xiàn)多脈沖壓裂，需從裝藥配方設(shè)計(jì)上獲得解決途徑。

（2）制備工藝、裝槍工藝、射孔工藝具有使用的安全性、可操作性。

1.3 造縫機(jī)理

DSQ的造縫長度可用式（1）表達(dá)：

式（1）中：L為總造縫長度；l0為射孔彈平均穿深；l1為一級(jí)裝藥延縫長度；l2為二級(jí)裝藥延縫長度。

圖1 多脈沖射孔機(jī)理Fig.1 Mechanism of multi-pulse perforation technology

一級(jí)裝藥[4]在地層中產(chǎn)生裂縫長度l1，由巖石損傷理論[5]推導(dǎo)，結(jié)果可表示為：

式（2）中：P1為一級(jí)裝藥產(chǎn)生的最大峰值壓力；σ∞為原巖破裂應(yīng)力；σc為在巖石拉伸條件下，二次延縫臨界應(yīng)力。

同理，二級(jí)火藥在地層中的延縫長度l2為：

式（4）中：B為裂紋寬度；E為巖石彈性模量；P0為燃?xì)鈮毫Ψ?；r0為套管半徑；l為裂縫某點(diǎn)到套管中心距離。從式（4）可以看出，壓力越大裂縫越寬。第2次壓裂縫寬會(huì)大于第1次。

2 應(yīng)用地層

DSQ多脈沖射孔技術(shù)在河南油田采油一廠主要應(yīng)用在以下區(qū)塊油水井中：

2.1 斷層發(fā)育連通關(guān)系差、低品位油藏

東莊油田屬于低品位難采儲(chǔ)量，其為斷層發(fā)育，儲(chǔ)層物性差，邊水不活躍。由于地層虧空嚴(yán)重、能量嚴(yán)重不足，導(dǎo)致油井產(chǎn)液、產(chǎn)油能力低，其生產(chǎn)時(shí)間短，開發(fā)效果差；此外，部分井采用常規(guī)的增產(chǎn)措施效果較差。

2.2 早期射孔不完善的潛力層

一些投產(chǎn)時(shí)間長的潛力層，由于以前采用老式射孔槍型，使射孔不完善。例如J6-806距鄰井6-728井僅 12m，本次重復(fù)補(bǔ)孔段上次采用的是孔徑為Φ 10.9mm、穿深僅為522mm的89-1彈。

2.3 三采區(qū)塊見效差的上傾尖滅區(qū)域

例如：K423井位于Ⅳ11-321-2層西南上傾尖滅區(qū)，鄰井H417井（相距160m），目前全井生產(chǎn)Ⅳ11-321-3層，日產(chǎn)油2.3t、日產(chǎn)水23.4m3、含水91.2%、動(dòng)液面1 526m，分析K423井Ⅳ11-321-2層應(yīng)有一定的出液能力。又如：408井位于Ⅳ11-3層中部上傾尖滅區(qū)，分析408井Ⅳ11-2層應(yīng)有一定的出液能力，目前出液差為射孔不完善所致 。

2.4 物性差的區(qū)域

油田開發(fā)中影響儲(chǔ)層出液能力因素很多，其中儲(chǔ)層物性決定其出液能力，一般儲(chǔ)層的滲透率大于等于500×10-3μm2為高滲透層，在50×10-3～ 500×10-3μm2間為中滲透層，在 10×10-3～ 50×10-3μm2間為一般低滲透層，在1×10-3～ 10×10-3μm2間為特低滲透層，小于1×10-3μm2為超低滲透層。例如：江河區(qū)Ⅴ-Ⅸ油組儲(chǔ)層物性差異大，非均質(zhì)性嚴(yán)重，導(dǎo)致儲(chǔ)層動(dòng)用程度不均衡。

3 應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

3.1 效果評(píng)價(jià)原則

為了正確評(píng)價(jià)DSQ多脈沖射孔技術(shù)的效果，挑選了相鄰且油層物性等方面非常相近的區(qū)塊，將DSQ多脈沖射孔技術(shù)與常規(guī)射孔進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比原則采用同層系的生產(chǎn)井作為可對(duì)比井，即將可對(duì)比井和被對(duì)比井射孔井段單位產(chǎn)能系數(shù)下的產(chǎn)液量進(jìn)行對(duì)比[6]。

3.2 槍彈組合技術(shù)參數(shù)對(duì)比

DSQ多脈沖射孔技術(shù)在原一體式基礎(chǔ)上，再利用槍內(nèi)空間，把彈架制作成含能彈架，使裝藥量提高1倍以上。

表1 槍彈組合技術(shù)參數(shù)Tab.1 Performance of different guns combined with shaped charges

從表1中可以看出，在多級(jí)火藥的作用下，DSQ多脈沖射孔延縫深度可以達(dá)到2 700 mm，比常規(guī)聚能射孔彈穿孔長度提高3倍以上。

3.3 槍彈組合應(yīng)用效果對(duì)比

槍彈組合應(yīng)用效果對(duì)比見表2。從表2可以看出，單位產(chǎn)能系數(shù)下產(chǎn)液量與射孔彈的穿深成正比，DSQ多脈沖延縫半徑最大，所以效果最好。

2011年1～10月，采油一廠應(yīng)用DSQ多脈沖射孔技術(shù)62井次，其中油井57井，有效厚度達(dá)369.3m，日產(chǎn)液量969.3 m3/d，單位產(chǎn)能系數(shù)下產(chǎn)液量43.9 m3/（d·μm2·m），見表3。

表2 槍彈組合應(yīng)用效果Tab.2 Application of different guns combined with shaped charges

表3 DSQ多脈沖射孔應(yīng)用效果統(tǒng)計(jì)表Tab.3 Application statistics of DSQ perforation

3.4 單井射孔應(yīng)用效果評(píng)價(jià)對(duì)比

為了更客觀地評(píng)價(jià)和對(duì)比DSQ多脈沖射孔和常規(guī)槍彈組合的射孔效果，針對(duì)單井和單井的可對(duì)比井進(jìn)行效果評(píng)價(jià)，見表4。

表4 單井槍彈組合應(yīng)用效果Tab.4 Application of different guns combined with shaped charges in a well

從表4可以看出：DSQ多脈沖射孔比89槍/89彈射孔增長幅度為261.4%；DSQ多脈沖射孔比102槍/127彈射孔增長幅度為630.8%。

3.5 典型井例分析

J6-806井距鄰井6-728井僅12m，油層物性、射孔段長度相近，兩口井上次采用的是孔徑為Φ10.9mm，穿深僅為522mm的89-1彈，射孔后效果差，屬于早期射孔不完善的潛力層。本次對(duì)J6-806井采用DSQ多脈沖射孔重復(fù)補(bǔ)孔，射孔后產(chǎn)液量由10.0m3/d增加到22.0m3/d，初期油量由0增加到6.0m3/d，以后一直穩(wěn)定在2.7m3/d。含水率由100%降為88%，說明DSQ多脈沖射孔技術(shù)效果顯著。而鄰井6-728井采用102槍127彈補(bǔ)孔，同樣16孔/m，但產(chǎn)液量僅增加3.0m3/d，產(chǎn)油量為 0.7m3/d。J6-806井平面圖及應(yīng)用效果見圖2。

圖2 J6-806井平面圖及應(yīng)用效果圖Fig.2 Production record curves and effect of the J6-806 well

4 結(jié)束語

DSQ多脈沖射孔技術(shù)在提高中低滲透層的滲流能力及增產(chǎn)增注方具有一定的效果，與常規(guī)射孔方式相比，措施有效率高，是老油田挖潛增效的有效手段之一。

[1]王艷萍,黃寅生,潘永新,等.復(fù)合射孔技術(shù)的現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].爆破器材,2002,31(3):30-34.

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[3]馮國富,汪長栓,等.多脈沖復(fù)合射孔技術(shù)試驗(yàn)研究[J].爆破器材,2005,34(1):34-36.

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[5]Paine A S, Please C P.An improved model of fracture propagation by gas during rock blasting-some analytical results[J].Int J Rock Mech Min Sci,1994,31(6):699-706.

[6]徐勇,等.射孔新技術(shù)在川西地區(qū)的應(yīng)用[J].測(cè)井技術(shù)，2007,31(1):71-74.