南海東部稠油油藏測試射孔參數(shù)優(yōu)化研究

張自印，熊友明，張俊斌，韋紅術(shù)，單彥魁

（1.中海石油〈中國〉有限公司深圳分公司，廣東深圳518067；2.西南石油大學，四川成都610050）

南海東部稠油油藏測試射孔參數(shù)優(yōu)化研究

張自印*1，熊友明2，張俊斌1，韋紅術(shù)1，單彥魁1

（1.中海石油〈中國〉有限公司深圳分公司，廣東深圳518067；2.西南石油大學，四川成都610050）

隨著油氣勘探開發(fā)的深入，在渤海、南海東部逐漸發(fā)現(xiàn)了較大規(guī)模的稠油油藏，稠油油藏油層淺，儲層膠結(jié)不好，地層疏松，測試過程中極易出砂，測試結(jié)果不理想。通過實驗和現(xiàn)場應(yīng)用情況，結(jié)合南海東部海上油田稠油油藏的地層物性，原油性質(zhì)及測試工藝，分析孔深、孔徑、孔密、相位角等射孔參數(shù)對產(chǎn)率比的影響，從而優(yōu)選出最佳孔深、孔徑、孔密、相位角，并在此基礎(chǔ)上，優(yōu)選射孔槍彈，優(yōu)化射孔參數(shù)組合，最終為稠油油藏提出合理的射孔工藝。

稠油測試；射孔參數(shù)；表皮系數(shù)；產(chǎn)能

1 概述

在海上測試作業(yè)中，套管固井完成后，利用射孔方式溝通地層和井筒之間的通道時比較普遍也是很重要的測試完井方式。但由于油藏類型及地層物性的多樣化，尤其針對稠油油藏，使用常規(guī)射孔工藝及射孔參數(shù)，稠油測試效果不好，甚至難以實施地層測試，因此，研究稠油油藏的射孔工藝，優(yōu)選射孔參數(shù)以提高射孔效率顯得格外重要。在稠油測試中合理的射孔完井工藝，力求對地層傷害小，施工工藝簡易，成本較低，井眼安全可靠。通過實驗研究和現(xiàn)場應(yīng)用得知，影響油井產(chǎn)能的射孔參數(shù)主要有孔深、相位角、孔密、孔徑、射孔負壓的選擇等，考慮到稠油井的試油主要目的是為了獲得產(chǎn)能，因此，基本的完井方法采用射孔完井，然后再在射孔套管內(nèi)考慮防砂。選擇合適的射孔器對預(yù)防地層出砂至關(guān)重要，射孔后的泄流面積越大，越有利于降低流體流速及攜砂能力，為高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)創(chuàng)造先決條件。本文主要闡述了通過實驗研究及現(xiàn)場應(yīng)用情況，優(yōu)化出適合稠油油藏測試的射孔參數(shù)組合。

2 常規(guī)射孔的不足

針對前期稠油測試過程中，產(chǎn)量低、產(chǎn)能不穩(wěn)定、稠油生產(chǎn)中出砂等情況，可能是由于以下射孔中存在的主要問題造成的。

（1）鉆開液、完井液以及射孔液對儲層的傷害；

（2）射孔參數(shù)的選取不利于產(chǎn)層釋放最大程度的產(chǎn)能；

（3）對儲層物性巖性認識不清，造成儲層破壞；

（4）射孔參數(shù)選擇不好，同時沒有完善的防砂工藝，導(dǎo)致地層出砂等。

3 射孔參數(shù)敏感性分析

射孔井射孔孔眼是產(chǎn)層與井筒之間唯一的通道，流體在壓差作用下，通過地層和射孔孔道流向井筒。地層壓降漏斗理論證實，生產(chǎn)中的壓降大部分集中在近井地帶5m范圍內(nèi)，因此，射孔孔密、孔徑、方位、射孔深度等參數(shù)對油層生產(chǎn)具有很大影響。

3.1 射孔參數(shù)對表皮系數(shù)的敏感性分析

影響油井產(chǎn)能的射孔參數(shù)中，射孔槍以及射孔彈性能(包括孔密、孔深、孔徑、壓實損害）與地層巖石和流體參數(shù)對射孔后油井的產(chǎn)能影響十分明顯。通過射孔參數(shù)敏感性分析，弄清不同條件下射孔參數(shù)與油井產(chǎn)能的關(guān)系。

3.1.1 孔密對表皮系數(shù)的影響

在射孔相位角為45°，孔徑為20mm時，繪制不同穿深下孔眼密度對表皮系數(shù)的影響曲線，如圖1所示。

從圖1可以看出，在孔眼穿透深度一定時，射孔總表皮系數(shù)隨著孔眼密度的增加，逐漸減小，在孔眼穿透深度小于鉆井污染帶半徑時，減小幅度較大；孔眼穿透深度大于鉆井污染帶半徑時，射孔總表皮系數(shù)的減小程度不如前面明顯。

3.1.2 相位角對表皮系數(shù)的影響

在射孔孔密為32孔/m，孔徑為20mm時，繪制不同穿深下相位角對表皮系數(shù)的影響曲線，如圖2所示。

圖1 不同穿深下孔密對表皮系數(shù)的影響

圖2 不同穿深下相位角對表皮系數(shù)的影響

從圖2中的曲線可以看出，孔眼穿透深度在小于鉆井污染帶半徑，射孔總表皮系數(shù)較大；孔眼穿透深度大于鉆井污染帶半徑，射孔總表皮系數(shù)較小。在孔眼穿透深度一定時，相位角取360°，射孔總表皮系數(shù)最大；相位角取45°時，射孔總表皮系數(shù)最小。相位角依次取45°、60°、90°、180°、360°，射孔總表皮系數(shù)逐漸增大。

3.1.3 孔徑對表皮系數(shù)的影響

在射孔相位角為45°，孔密為32孔/m時，繪制不同穿深下孔徑對表皮系數(shù)的影響曲線，如圖3所示。

圖3 不同穿深下孔徑對表皮系數(shù)的影響

從圖3可以看出，射孔總表皮系數(shù)隨著孔眼穿透深度和射孔孔徑的改變，其變化的趨勢一致?？籽鄞┩干疃仍谛∮阢@井污染帶半徑（污染帶半徑約為560mm），射孔總表皮系數(shù)較大；孔眼穿透深度大于鉆井污染帶半徑，射孔總表皮系數(shù)較小。孔眼穿透深度一定時，射孔總表皮系數(shù)隨著射孔孔徑的增加，逐漸減小，在孔眼穿透深度小于鉆井污染帶半徑時，減小幅度較大；孔眼穿透深度大于鉆井污染帶半徑時，射孔總表皮系數(shù)隨著射孔孔徑的減小程度不如前面明顯。

上面研究射孔參數(shù)對射孔總表皮系數(shù)的影響得出，所有射孔參數(shù)（孔眼穿透深度、孔眼密度、相位角、射孔孔眼孔徑）當中，孔眼穿透深度對射孔總表皮系數(shù)的影響最大?？籽鄞┩干疃刃∮阢@井污染帶半徑時，射孔總表皮系數(shù)取值較大；孔眼穿透深度大于鉆井污染帶半徑，即射孔深度穿透污染帶后，射孔總表皮系數(shù)急劇減小，進一步增加孔眼穿透深度，射孔總表皮系數(shù)繼續(xù)減小。其它3個參數(shù)中，孔眼密度和射孔孔眼孔徑對射孔總表皮系數(shù)的影響受到孔眼穿透深度的制約，在孔眼未穿透鉆井污染帶，射孔總表皮系數(shù)隨著孔眼密度和孔徑的增大，有較明顯的減?。辉诳籽鄞┩搞@井污染帶，孔眼密度和射孔孔眼孔徑的變化對射孔總表皮系數(shù)的影響不如前面明顯?？傮w來說，在射孔彈穿深一定的情況下，射孔總表皮系數(shù)的大小與孔眼密度和射孔孔眼孔徑的大小成負相關(guān)，即隨著孔眼密度和孔徑的增大，射孔總表皮系數(shù)減小。另外相位角依次取45°、60°、90°、180°、360°，射孔總表皮系數(shù)逐漸增大。

3.2 射孔參數(shù)對產(chǎn)能的敏感性分析

3.2.1 孔密對產(chǎn)能的影響

在射孔相位角為45°，孔徑為20mm時，繪制不同穿深下孔眼密度對產(chǎn)能比的影響曲線，如圖4所示。

從圖4可以看出，產(chǎn)能比的大小隨著孔眼穿透深度和孔眼密度的增加而增大。

3.2.2 相位角對產(chǎn)能的影響

在射孔孔密為32孔/m，孔徑為20mm時，繪制不同穿深下相位角對產(chǎn)能比的影響曲線，如圖5所示。

從圖5可知，產(chǎn)能比的大小隨著孔眼穿透深度和相位角改變，其變化的趨勢基本一致。其值的大小，隨著孔眼穿透深度增加而增大?？籽鄞┩干疃纫欢ǎ辔唤菫?60°時，產(chǎn)能比最小；相位角取45°，產(chǎn)能比最大。仍然建議相位角取45°、60°、90°中的一種。

3.2.3 孔徑對產(chǎn)能的影響

在射孔相位角為45°，孔密為32孔/m時，繪制不同穿深下孔徑對產(chǎn)能比的影響曲線，如圖6所示。

圖4 不同穿深下孔密對產(chǎn)能的影響

圖5 不同穿深下相位角對產(chǎn)能的影響

圖6 不同穿深下孔徑對產(chǎn)能的影響

從圖6可知，產(chǎn)能比的大小隨著孔眼穿透深度和射孔孔眼孔徑改變，其變化的趨勢一致，即隨著孔眼穿透深度和射孔孔眼孔徑的增加產(chǎn)能比增大。

4 射孔參數(shù)及測試工藝優(yōu)化

這里選取南海東部測試作業(yè)的一口稠油井作為例子，在鉆井作業(yè)前，就對測試方案進行研究，優(yōu)選射孔工藝及參數(shù)，提前準備好相應(yīng)射孔器材。設(shè)計油層套管尺寸為?244.5mm，根據(jù)射孔參數(shù)對表皮系數(shù)及產(chǎn)能的敏感性分析，推薦以下9種射孔方案以供參考，見表1。

表1 推薦射孔方案

（1）該稠油井實際根據(jù)推薦方案1選擇射孔器材。選擇的測試射孔器材為7″射孔槍，孔密39孔/m，穿深1351mm，孔徑?10.92mm，相位45°。

（2）測試管柱中增加了自動丟槍裝置，增加了雙級壓力控制循環(huán)閥。

（3）測試過程中合理控制生產(chǎn)壓差，地層產(chǎn)液連續(xù)穩(wěn)定，且沒有出砂。

該井測試取全取準了各項地質(zhì)資料，達到了地質(zhì)測試的目的。另外，根據(jù)測試壓力資料回放，試井解釋該井測試表皮系數(shù)約0.53，雖然比測試前預(yù)測的表皮系數(shù)略高，但是達到了完井質(zhì)量控制標準，井筒與地層溝通良好，地層基本沒有污染或堵塞，完井質(zhì)量優(yōu)。

5 結(jié)論

上面研究了各射孔參數(shù)（孔眼穿透深度、孔眼密度、相位角、射孔孔徑）對產(chǎn)能的影響，并結(jié)合現(xiàn)場實際應(yīng)用情況。結(jié)果表明：稠油測試作業(yè)中，所有射孔參數(shù)，孔眼穿透深度對產(chǎn)能的影響最大?？籽鄞┩干疃刃∮阢@井污染帶半徑時，產(chǎn)能比較?。豢籽鄞┩干疃却笥阢@井污染帶半徑，即孔眼穿透污染帶后，產(chǎn)能比顯著增加。然而進一步增加孔眼穿透深度，產(chǎn)能比與孔眼穿透深度的關(guān)系曲線趨于平緩，增幅不大，因此，在實際生產(chǎn)過程中不應(yīng)一味追求深穿透來提高產(chǎn)量。其它3個參數(shù)中，孔眼密度和射孔孔徑對產(chǎn)能的影響相對于相位角對產(chǎn)能的影響較大，且產(chǎn)能隨著孔眼密度和射孔孔徑的增加而逐漸增大。相位角取360°時，產(chǎn)能比最小，相位角取45°，產(chǎn)能比最大。相位角依次取45°、60°、90°、180°、360°，產(chǎn)能比逐漸減小。所以，今后稠油油藏測試射孔，為增加測試產(chǎn)能，減少出砂，確保測試的成功率，一般以高孔密、大孔徑、足以穿透水泥環(huán)及鉆井污染帶的穿深為原則選擇射孔器材，相位角取45°、60°、90°中的一種。即稠油測試射孔參數(shù)權(quán)重為孔徑、孔密＞孔深＞相位，相對于傳統(tǒng)防砂完井射孔理論孔徑＞孔密＞相位＞孔深，本研究是對傳統(tǒng)完井射孔防砂理論的補充和完善，對海上平臺稠油油藏的測試和稠油油藏的開發(fā)具有借鑒和指導(dǎo)意義。

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[2]萬仁溥.現(xiàn)代完井工程[M].3版.北京:石油工業(yè)出版社.

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[4]馬永峰，撞建山，張紹禮.油氣井測試工藝技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社.

TE5

A

1004-5716(2015）05-0047-04

2014-05-08

2014-06-03

張自?。?985-），男（漢族），四川通江人，工程師，現(xiàn)從事地層測試及完井方面的工作。