優(yōu)化油氣井射孔工藝技術(shù)設(shè)計

郭瑛

摘 要：國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展為油氣井射孔技術(shù)創(chuàng)造了較好的發(fā)展契機，并促使油氣井工程獲取了較好的發(fā)展，在被相應(yīng)專業(yè)技術(shù)人員進行多次改良、創(chuàng)新以后，獲取了更好的效果。油氣井射孔工藝技術(shù)可視為勘察、采掘石油資源期間最關(guān)鍵的技術(shù)要點，故對其加以優(yōu)化設(shè)計便顯得極為重要?；诖?，本文針對油氣井射孔工藝技術(shù)及其優(yōu)化設(shè)計進行了相應(yīng)分析。

關(guān)鍵詞：油氣井；射孔；工藝技術(shù)；優(yōu)化

中圖分類號：TE921 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

油氣井射孔技術(shù)屬于勘察、采掘油氣田的核心技術(shù)，油氣田所在地理環(huán)境、地質(zhì)條件均不相同，為從根本上達(dá)成各類別油氣田采掘所提出的實際需求，在通過長時間的技術(shù)改革與創(chuàng)新之后，慢慢產(chǎn)生了與各種環(huán)境對應(yīng)的射孔技術(shù)。經(jīng)由這些前沿的射孔技術(shù)與配套工藝，不僅可以大幅度增加射孔完井和產(chǎn)能，也能借助合理設(shè)定儲集層維護辦法，對油氣田采掘時間進行擴張。并且，油氣井射孔工藝技術(shù)伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展得以持續(xù)創(chuàng)新、健全，很大程度地保證了射孔應(yīng)有的穩(wěn)定、可靠性，讓射孔工藝技術(shù)的運用愈加便捷。

1 油氣井射孔理論

經(jīng)由研究、分析油氣井射孔相應(yīng)理論，能夠發(fā)現(xiàn)巖石層之間的空隙對油氣井產(chǎn)量具備直觀影響，若只單純通過油氣井射孔工藝打造的孔道，那么是無法與油氣井管道周邊滋生空隙所提需求達(dá)成一致的。但是，由于射孔與空隙兩者不存在相同走向，如此也就無法從根本上降低油氣井底層的破裂壓強。故而，油氣井射孔工藝技術(shù)存在限定性，這也就促使現(xiàn)階段怎樣將這一限定性消除變?yōu)榱擞蜌饩淇桌碚撗芯康闹匦?。在將上述問題處理以后，勢必對油氣井射孔工藝技術(shù)的應(yīng)用和宣傳起到較好的推動效用，且還可以有效縮減壓實帶來的破壞，改善油氣井產(chǎn)能效率。

2 油氣井射孔技術(shù)及配套工藝

2.1 深穿透聚能射孔技術(shù)

以往的射孔技術(shù)選取子彈式射孔工作，然而其穿透深度存在限定，難以與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)相符，反裝甲武器中的聚能射孔技術(shù)獲取了較好的發(fā)展，其通過聚能效應(yīng)能改善射孔穿透深度。最近幾年以來，油田開采對射孔提出的條件愈加嚴(yán)苛，使得國內(nèi)外均大力進行超深穿透聚能射孔技術(shù)的研發(fā)。較之2000年，現(xiàn)階段國內(nèi)外設(shè)孔彈平均穿透深度有了質(zhì)的改變。表1出具了美國API協(xié)會認(rèn)定的幾大部分廠家相同型號射孔器混凝土靶測試數(shù)據(jù)。

2.2 復(fù)合射孔技術(shù)

該技術(shù)基于聚能射孔，把復(fù)合推進劑注射于孔腔內(nèi)部構(gòu)成二次能量，在彈射孔產(chǎn)生孔道期間，復(fù)合推進劑燃燒形成高溫高壓砌體，借助槍身泄壓且面向孔道直接射入，促使底層氣體壓裂，產(chǎn)生孔道、縫隙融合的深度穿透。該技術(shù)借助系統(tǒng)化基礎(chǔ)理論與測試技術(shù)等研究，從以往槍內(nèi)配置1級火藥的構(gòu)造成為當(dāng)前槍內(nèi)配置2級、3級火藥，顯著改善了復(fù)合射孔做功水平。截止到當(dāng)前，該技術(shù)已然構(gòu)建產(chǎn)生了內(nèi)置、下掛等多元化裝藥結(jié)構(gòu)、深度穿透等產(chǎn)品系列和完井工藝對應(yīng)的全通徑射孔等工藝技術(shù)。

2.3 定向射孔技術(shù)

該技術(shù)內(nèi)含直井與水平井定向射孔兩種類型。

直井定向射孔具體借助陀螺儀對井下射孔方位角確認(rèn)，以控制射孔走向，油氣田開發(fā)期間一般射孔技術(shù)依照水平線射孔，但儲集層與其主應(yīng)力走向通常和水平線具備夾角，部分時候應(yīng)依據(jù)開發(fā)計劃通過陀螺儀確認(rèn)走向，而后對墻內(nèi)射孔彈夾角等調(diào)節(jié)，確保射孔效果。水平井定向射孔通常以一體式配重系統(tǒng)為定向裝備，介于長井段水平井射孔工藝方面，要保障施工安全性，便會選擇相應(yīng)單雙向壓力延時起爆器，通過分段引爆的模式達(dá)成對長井段1次射孔的目的。

2.4 負(fù)壓與動態(tài)負(fù)壓射孔技術(shù)

負(fù)壓與動態(tài)負(fù)壓射孔技術(shù)均是介于井筒里設(shè)計負(fù)壓，讓其壓力比地層壓力小，射孔期間通過底層和井筒兩者間的壓力形成迅速的沖擊回流，對通道加以清理。此項技術(shù)從美國興起，最近幾年在我國也獲得了較好的發(fā)展?，F(xiàn)階段，我國發(fā)展較好的負(fù)壓射孔工藝為通過管內(nèi)把射孔層段封閉隔離，而后介于油管中依照標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生負(fù)壓，借助投棒等手段讓油管和封隔器下面的套管環(huán)空連接，以產(chǎn)生負(fù)壓，引發(fā)孔腔泄壓射孔。

動態(tài)負(fù)壓射孔工藝技術(shù)具體經(jīng)由射孔槍與負(fù)壓艙聯(lián)結(jié)，操作期間形成的爆炸能量將負(fù)壓艙沖開，并在孔層段套管環(huán)空液體作用下產(chǎn)生負(fù)壓。此技術(shù)優(yōu)勢為負(fù)壓產(chǎn)生的手段與現(xiàn)場操作工藝較為便捷，且可和動態(tài)負(fù)壓射孔優(yōu)化設(shè)計軟件協(xié)同應(yīng)用。

2.5 全通徑射孔技術(shù)

該技術(shù)通過油管把特有的全通徑射孔器和相應(yīng)井下工具銜接到一起進入，且借助校深短接確認(rèn)方位，面對目的射孔層輸入，引燃起爆器，無須提管柱等便能實現(xiàn)測井等操作，防范重復(fù)作業(yè)改變井下參數(shù)。此外，一趟管柱能擔(dān)負(fù)多趟管柱工作任務(wù)，減小投入成本?？梢?，該技術(shù)介于起下管柱作業(yè)繁雜的深井與操作難度較大的區(qū)域存在顯著優(yōu)勢。

2.6 泵送射孔及橋塞聯(lián)作技術(shù)

泵送射孔與橋塞聯(lián)作工藝以電纜輸送為手段，各段壓裂僅用1次電纜下橋塞實行多次射孔，精簡了操作工序，顯著縮減了作業(yè)時間及成本，壓裂結(jié)束之后橋塞能夠迅速鉆掉。泵送射孔屬于國外頁巖氣、煤層氣等研發(fā)所得的主流技術(shù)之一，北美等地80%以上的頁巖氣采掘都是通過該技術(shù)實行。我國在最近幾年也將其引進，且大面試應(yīng)用此技術(shù)對非常規(guī)油氣井射孔壓裂改造進行應(yīng)用，泵送射孔與橋塞聯(lián)作施工工藝設(shè)施具體內(nèi)含電纜射孔作業(yè)車、泵送射孔槍等。

2.7 定面射孔技術(shù)

該技術(shù)對以往螺旋布彈模式進行了變更，選擇特質(zhì)超大徑孔彈采取特殊手段，射孔槍分簇布彈，射孔方向構(gòu)建產(chǎn)生了扇面。射孔結(jié)束，介于垂直于套管軸向相同的橫截面套管內(nèi)壁產(chǎn)生較多孔眼，呈圓周狀分布，能夠形成井筒徑向應(yīng)力集中面，易于破碎巖層，降低儲集層破碎難度。壓裂期間，可達(dá)成對近井區(qū)走向的控制，對縫網(wǎng)系統(tǒng)予以健全。選擇此技術(shù)能強化井筒、儲集層的交流水平，并加大產(chǎn)能。

3 油氣井射孔工藝技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計

油氣井射孔工藝技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計長久以來一直是國內(nèi)外研究的重心所在，國外某些大型研究組織與企業(yè)均先后出具了包括油田地質(zhì)條件、油井情況的一般射孔工程優(yōu)化設(shè)計軟件，我國部分高校與油田研究組織也在近幾年研發(fā)了較多具有差異性的射孔工程優(yōu)化設(shè)計軟件。現(xiàn)階段，運用最多的常規(guī)射孔優(yōu)化設(shè)計算法與模型主要是基于半經(jīng)驗構(gòu)建，具體關(guān)聯(lián)參數(shù)敏感性分析內(nèi)含井筒半徑、射孔密度等等。

最近幾年，我國的油氣井射孔工藝技術(shù)體系有了一定的改善，基于常規(guī)聚能射孔優(yōu)化設(shè)計適當(dāng)擴張了使用范圍，開始朝著復(fù)合射孔等新型射孔技術(shù)領(lǐng)域進軍。具體來講，油氣井射孔工藝技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計囊括井筒與地質(zhì)條件的火藥量計算、壓力風(fēng)之語作用時間計算等，而最終的結(jié)果是否具備較強精確性與實用性依舊需要進行更進一步的研究與現(xiàn)場驗證。

結(jié)語

因國內(nèi)外油氣田采掘類型的持續(xù)擴張，加大了開采、勘探的難度，由于國外油價快速上漲，促使油藏開采思維發(fā)生變化，這均為油氣井射孔工藝技術(shù)提出了更為嚴(yán)苛的要求。而射孔工藝技術(shù)的優(yōu)化，不僅可改善儲集層維護、產(chǎn)能和運行效率，也可提高其開采率，故對油氣井射孔工藝技術(shù)進行優(yōu)化設(shè)計便顯得極為重要。

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