工艺技术_射孔工艺培训课件

纲要 一 前言二 射孔工艺简介三 射孔参数选择四 典型井例五 作业监督要点六 射孔工艺发展方向 前言 射孔是石油勘探与开发系统工程中极其重要的一项技术 射孔完井是目前国内外使用最广泛的完井方法 射孔技术是指将射孔专用仪器设备输送至井下预定深度 对准目的层引爆射孔器 聚能射孔弹被导爆索引爆后 爆轰波以7000 8000米 秒向前传播 产生高温 高压冲击波 从而穿透套管 水泥环进入地层 形成一个孔道 构成目的层至套管内连通的一项技术 前言 油井射孔是油田重要的挖潜增油手段 胜利采油厂射孔的油井分布在补孔及新投两个部分 目前每年射孔的井次在800左右 油藏性质差异大 有高压油气藏 稠油油藏 出砂油藏 低渗油藏 非主力中低渗油藏 老区调整 随着开发难度的加大 我们对射孔的要求不仅仅是沟通地层 而是如何对地层穿得更深 对产层伤害最小 完善系数最高 以油藏性质优选射孔工艺 确定合理的射孔参数显得尤为重要 其可以更好地使油流通道畅通 减少井液的流动阻力 为提高其开发效果提供有力的技术支持 二 射孔工艺简介 输送方式 电缆输送射孔 油管输送射孔 有枪身射孔 无枪身射孔 二 射孔工艺简介 穿孔原理 聚能弹式射孔 水力喷射射孔 机械割缝射孔 双复射孔 射孔井温 常温射孔 高温射孔 超高温射孔 121 121 163 163 1 电缆输送射孔 电缆输送套管枪射孔按采用的射孔压差可分为套管枪正压射孔和套管枪负压射孔套管枪正压射孔是指射孔前井底压力高于地层压力 在井口敞开的情况下 利用电缆下入套管射孔枪后 通过接在电缆上的磁性定位器测出定位套管接箍对比曲线 调整下枪深度对准层位 在正压差下对油气层的部位射孔 取出枪后 选择工艺生产 该方法具有施工简单 成本低 深穿透 高孔密等特点 1 电缆输送射孔 套管枪负压射孔与套管枪正压射孔基本相同 只是射孔前将井筒内的液面降低到一定的深度 使井底压力低于油层压力 建立适当的负压差实施射孔 此方法具有负压清洗和深穿透的特点 2 油管输送射孔 利用油管将射孔枪下到油层部位射孔 油管下部连有压差式封隔器 带孔短节和引爆系统 油管内只有部分液柱形成负压 通过地面投球引爆 压力或压差式引爆等各种方式射开油层 该方法具有高孔密 深穿透 负压值高 易于解除射孔对储层的伤害 3 聚能弹式射孔 聚能弹式射孔是利用聚能效应进行射孔的 聚能效应是指利用装药一端有锥形或抛物线型空穴来提高装药对空穴前方介质局部破坏作用的效应 当雷管将主炸药引爆后 主炸药产生的爆轰波扎到达药罩罩面时 受到炮轰波的剧烈压缩 迅速向轴线运动 并在轴线发生高速挤压药罩内的一部分金属以非常高的速度挤出具有高能量的金属流 对目标位置进行挤压穿孔 复式枪由外枪和内枪构成 射孔枪在下井过程中 外枪承受井液的静压 在射孔时外枪还要承受环空内产生的瞬间冲击力 内枪主要承受射孔弹爆炸冲击波产生的压应力和拉应力 还要承受爆生气体的膨胀压力 外枪 复式弹 盲孔 内枪 双复射孔器 4 双复射孔 双复射孔器结构 1 复式枪的特点 双层结构 外枪减薄 承受外压 内枪加厚 承受内压 保护外枪 小直径薄盲孔 减小射流能耗 增加穿深 加速能量释放 外枪不开泄压孔 充分利用枪内能量 扩大射孔枪外径 减小套管与枪体间隙 对炮眼的压力增大 4 双复射孔 导爆索 截锥装药 肩台式装药 射孔弹的爆炸冲击波引爆截锥装药 同时引燃随进火药 截锥装药的聚能效应使得随进火药向轴线集中并加速运动 实现了能量的集束释放 我们认为当燃速控制适当时进入孔道的可能不仅是高压气体 同时还有燃烧过程中的火药颗粒 实现火药在孔道内的燃烧 这种结构具有以下几个特点 增效药 双复弹结构示意图 4 双复射孔 双复射孔弹示意图 射孔弹采用肩台式装药结构 扩大孔径 孔容 增效火药与射孔弹同轴装药 高压燃气直对炮眼集束释放 提高火药的燃速 增大燃气压力 内枪全封闭 外枪不设置泄压孔 火药燃气与射孔弹剩余能量给炮眼同时加载 导爆索 肩台式装药 截锥装药 增效药 4 双复射孔 5 射孔器材 是指射孔施工中承载射孔弹的密封承压发射体 一般有枪身 枪头 枪尾和密封件组成射孔枪的规格型号一般以射孔枪的外径来命名 51型 60型 63型 68型 73型 89型 102型 108型 114型 127型 140型等 射孔枪 5 射孔器材 聚能射孔弹由弹壳 聚能药罩 炸药和导爆索组成 它的尺寸受枪身内部直径或弹壳尺寸以及枪身或套管允许变形的尺寸限制射孔弹的规格型号有51 60 63 68 73 89 102 108 114 127 140等 射孔弹 DP38RDX 46 89 深穿透 口径 黑索金 射孔弹外径 适合装枪 5 射孔器材 5 射孔器材 侧钻井射孔技术 6 射孔技术 特点 深穿透 低伤害 高能效 性能稳定可靠 采用最新的工艺设计 大孔径 高孔密射孔技术配合砾石充填工艺 达到防砂目的 大孔径的目的就是要产生尽可能大的射孔孔眼来增加油气往井筒内的流入 孔眼越大流动的截面积越大 油气流入井筒受到的阻力越小 同样 砾石充填时受到的阻力也越小 配合适当粘度的携砂液 可以更有效地通过射孔孔眼充填砾石 防砂射孔技术 114大孔径技术指标适用套管外径 177 8mm射孔枪外径 114mm相位 45 135 孔密 40孔 米检测套管外径 177 8mm耐温 180 2h耐压 100MPa 主要技术规格及指标 102大孔径技术指标适用套管外径 139 7mm射孔枪外径 102mm相位 45 135 孔密 24孔 米检测套管外径 139 7mm耐温 180 2h耐压 100MPa 该技术采用管柱 油管 输送方式 将射孔器输送到目的层 然后利用已校正的固放磁测井管柱 准确校正射孔深度后用加压方式引爆射孔枪 水平井射孔分为定向和非定向射孔 定向射孔是防砂完井的射孔方法 它采用了三定向即射孔弹与射孔枪的定向 射孔枪与射孔枪的定向 射孔枪在水平井段的定向 其原理是重心自动平衡原理 枪身的顶端装有活络接头和方向检测装置 保证了射孔的定向精度 它又分为外定向和内定向两种工艺 射孔孔眼方位角度与套管 枪身大小有关 可以根据要求设定为45度 60度等 水平井射孔技术 水平井外定向射孔技术 水平井内定向射孔技术 纲要 一 前言二 射孔工艺简介三 射孔参数选择四 典型井例五 作业监督要点六 射孔工艺发展方向 1 射孔原理分析 射孔参数是指 孔深 孔密 相位 孔径等参数 1 射孔枪 射孔弹的选择 枪与套管的匹配问题 大量的研究及现场实践证明当射孔枪与套管的间隙为1 3 1 2in 8mm 12mm 时 射孔弹不但能发挥出其最大穿深 并且孔眼呈均匀径向分布 而且枪与套管都留有空间 枪径偏小 可以避免枪径胀大给施工带来不安全 因此不同尺寸的套管要选择不同尺寸的射孔枪 89枪在5 1 2 套管射孔 射孔枪与套管之间有32 3mm 35 2mm间隙 选用大套管 小直径射孔器射孔后孔眼在套管上的分布示意图 1 枪与套管间隙合理 孔眼在套管上呈均匀分布 减少射流的界面效应和射流能量损失 2 射孔不能削弱套管抗挤压强度 保证套管安全 枪与套管的匹配问题 1 射孔枪 射孔弹的选择 射孔弹是影响射孔的主体 射孔枪是射孔弹的载体 我们在射孔弹的选择上一 紧密结合地层性质 充分考虑到不同的地层渗流矛盾不同 对射孔的要求不同 二 理想的穿深 孔径的大小都直接受枪体的影响 射孔弹的选择 1 射孔枪 射孔弹的选择 射孔弹的尺寸受枪身内部直径或弹壳尺寸以及枪身或套管允许变形的尺寸限制 每一种射孔弹都有确定的穿孔性能 穿孔效果如何又决定于弹与靶之间的介质阻碍和损失情况 枪是射流首先穿过的介质 所以不论什么类型的射孔弹 穿孔深浅 孔径的大小都直接受枪体的影响 其影响主要因素是枪内炸高影响 穿深影响因素 枪与弹的匹配问题 几种弹在不同炸高下的穿深对比 如 102弹在40mm炸高时钢靶上的平均穿深为169mm 102弹在102枪内的实际炸高只有17mm 试验证明 在这个炸高下102射孔弹在钢靶上的穿深平均132 7mm 降低了36 3mm 下降21 5 102弹打钢靶结构示意图 聚能射孔弹打靶时 射孔弹大端面与靶之间应有一个合适的间隙 炸高 才能获得最好的穿深效果 改变这个间隙将影响聚能射孔弹的穿深 枪内炸高对射孔弹穿深的影响 弹在不同炸高下打钢靶穿深剖示 几种弹在不同炸高下的穿深对比 小枪大弹提高穿深不显著 孔眼越大渗透率损失越大 A L H 2 DH 1 炸高对射孔穿深的影响明显 在射孔枪有限的空间内 创造一个较好的炸高环境 2 射孔枪内最大的炸高不超过26mm 在此范围内由于炸高的影响 射孔弹达不到理想的效果 通过改变射孔弹参数来实现枪内炸高条件下的最高穿深3 射孔枪 射孔弹的不合理匹配影响射孔效果 穿深影响因素 地层影响因素 射孔器的选择是根据地层性质来选择的 有时是要牺牲部分特性 如果需要高孔密 可能就要降低穿深 因为增加孔密一般要选择较小的射孔弹 如果需要增加穿深可能就需要减少孔密 中高渗砂岩油层 疏松砂岩油藏 低渗或钻井污染较重的油层 稠油油藏 1 射孔枪 射孔弹的选择 中高渗砂岩油层 1 射孔枪 射孔弹的选择 疏松砂岩油层 1 射孔枪 射孔弹的选择 低渗或污染砂岩油层 1 射孔枪 射孔弹的选择 稠油油层 射孔施工中采用的工作液成为射孔液 对于沙一段 沙二段等高渗透油藏 相应区块的油田净化水能够作为射孔液使用 但是对于低渗 出砂 稠油油藏 使用油田净化水可能对油层造成伤害 一方面油田净化水水质差 容易造成油层喉道堵塞 另一方面 油田净化水与油藏配伍性差 容易造成粘土矿物水敏性膨胀堵塞渗流通道 外来流体与地层原油接触 混合液体的粘度发生变化 都会影响地层流体的渗透性 2 射孔液选择 Sky 1 具有很强的破乳降粘作用 同时兼有很好的防膨性能 与地层水配伍性好 对地层无伤害 适用于稠油 出砂油层 T82 T11南等 密度 1 024 g cm3 表面张力 Nm m 41 9防膨率 100破乳率 100 2 射孔液选择 2 射孔液选择 Sky 2 防膨性能好 具有较强的抗冲砂能力 密度可调 与地层水配伍性好 对地层无伤害 适用于疏松易出砂油层 东营组 密度 g cm3 1 02表面张力 Nm m 40防膨率 75抗冲砂能力 较强 2 射孔液选择 Sky 3 可有效的提高储层的渗透性 具有防膨性能 与地层水配伍性好 对地层无伤害 适用于低渗小断块 密度 g cm3 1 02表面张力 Nm m 39防膨率 83腐蚀速率 g m2 h 0 9 1 78 2 射孔液选择 Sky 4 密度可调 张力较低 射孔液易于反排 与地层水配伍性好对地层无伤害 适用于渗透率低于300毫达西 泥质含量大于8 的非主力中低渗层 密度 g cm3 1 013表面张力 Nm m 39 三 射孔方式的选择 根据油藏和流体的特性 地层伤害状况和油田生产条件 在满足开发需求时 选择有效 成本低廉的输送方式 电缆输送套管枪射孔 油管输送射孔 原则 具有高孔密 深穿透 负压值高 易于解除射孔对储层的伤害 由于在井口预先装好采油树 故安全性能好 适用范围 侧钻井 水平井 防喷井 精确定位井 油管输送射孔优点 四 负压值的选择 负压射孔是指井筒压力小于储层压力 在负压射孔瞬间 由于负压差得存在 在地层产生一个反向回流 冲洗射孔孔眼 避免孔眼堵塞和射孔液对产层的损害 负压差过大时 可能会造成地层微粒运移 堵塞喉道 并使疏松的地层出砂 从而产生更大的伤害 只有选择合适的压差 才可以避免有害流体侵入 还可在负压差的作用下冲洗射孔孔道 减轻压实影响 从而提高产能 负压值是负压射孔的关键 一方面要保证孔眼清洁 冲刷出孔眼周围的破碎压实带中的细小颗粒 满足这一要求的负压成为最小负压 另一方面负压值不能超过某个值 以免造成地层出砂 套管挤毁 垮塌等问题 对应的这一临界值为最大负压差 原则 非疏松油层 渗透率 10 3um2 负压范围 Mpa k 1001 4 3 51013 8 疏松油层 平衡射孔 油藏胶结疏松 易出砂 如果压差大 会造成油层激动 在射孔的瞬间吐砂 如果吐砂过多 会造成卡枪事故 如果沉砂口袋较小 会影响防砂效果 因此 我们在这里提出了平衡压力射孔 即既要保证负压 又要保证压力近似平衡 因此 负压值确定在1 严格控制掏空深度 5 孔密的选择 最佳射孔密度应该是在给定的射孔枪弹和实际渗透能力以及井筒地层条件下 一方面保证井的最大可能的完善程度 另一方面保证套管和水泥环的必要完整性及射孔费用的大小 5 孔密的选择 从以上曲线可以看出 产率比是随孔密的增大而增大 但孔密增达到一定程度后产能随孔密地增加减速递增 5 孔密的选择 均质非疏松类地层 孔密16孔 米均质疏松类地层 孔数加密24 40孔 米非均质类地层 用孔密调整渗透率级差 6 相位角的选择 选择适当的相位角可以提高射孔完井的产能 在均质地层 900相位最佳 在非均质严重的地层 1200相位最佳 在疏松砂岩600相位最佳 同时600相位也是维持套管强度的最佳相位 纲要 一 前言二 射孔工艺简介三 射孔参数选择四 典型井例五 作业监督要点六 射孔工艺发展方向 典型井例 1 通井规 118通井规通井至人工井底2 射孔枪 1023 射孔弹 102 双复 4 射孔液 SKY 35 射孔液用量 Q R2h 10 m3 典型井例 6 输送方式 电缆7 射孔方式 负压8 负压值 6MPa9 掏空深度 h L P PF 1000米10 孔密 16孔 米11 相位角 900相位 纲要 一 前言二 射孔工艺简介三 射孔参数选择四 典型井例五 作业监督要点六 射孔工艺发展方向 作业监督要点 1 射孔施工必须有射孔通知单 审批完整 2 射孔通知单数据填写齐全 包括井号 枪型 弹型 孔密 总孔数 射孔井段 射孔厚度 渗透率等3 通井规通至射孔层位底界10米 保证射孔设备在井内畅通无阻 4 负压值及掏空深度检查 5 射孔枪 射孔弹 总孔数与设计相符 6 射孔枪绝对不许重复使用 作业监督要点 7 现场装 卸枪 在现场将连好弹的弹架抽出 认真检查 将分体枪身组合 绑好雷管 装好枪头 枪尾 要求是带有盲孔的枪身茶庄连好弹架是一定要将弹发射方向对准盲孔 8 射孔深度定位 一般采用跟踪短套定位方法 该方法是首先下至离短套2