多级脉冲携砂延缝射孔技术

1、多级脉冲增效射孔技术多级脉冲增效射孔技术 技术简介 概述 随着油、气井生产时间增长，在产油原射孔段的周围，地质状况逐渐随着油、气井生产时间增长，在产油原射孔段的周围，地质状况逐渐发生着变化。首先是产油前钻井工艺中，钻井液及钻井挤压对井筒周发生着变化。首先是产油前钻井工艺中，钻井液及钻井挤压对井筒周围地质产生污染，形成钻井污染带。在随后的完井工艺中下套管、固围地质产生污染，形成钻井污染带。在随后的完井工艺中下套管、固水泥环等作业，对套管周围地层也产生一定污染。在射孔作业中，聚水泥环等作业，对套管周围地层也产生一定污染。在射孔作业中，聚能射孔弹产生的几千度的高温，几十万大气压的压力，使射孔孔道周能

2、射孔弹产生的几千度的高温，几十万大气压的压力，使射孔孔道周围的岩层被压实，又形成射孔污染。特别是在油井投产后，油层中的围的岩层被压实，又形成射孔污染。特别是在油井投产后，油层中的油通过天然油层裂缝流向射孔孔道，再进入油井（流出）或被油泵抽油通过天然油层裂缝流向射孔孔道，再进入油井（流出）或被油泵抽出井外。在这个过程中，油层有机物、高分子类聚合物以及井下微生出井外。在这个过程中，油层有机物、高分子类聚合物以及井下微生物、细菌等对油层地质均产生污染。污染的结果是油流裂缝逐渐变小，物、细菌等对油层地质均产生污染。污染的结果是油流裂缝逐渐变小，逐渐被堵塞，导致近井地带渗透性变差，造成产油量逐渐降低和停

3、产逐渐被堵塞，导致近井地带渗透性变差，造成产油量逐渐降低和停产的结果。为了改变这种状况，消除污染，重新沟通产油缝隙，恢复原的结果。为了改变这种状况，消除污染，重新沟通产油缝隙，恢复原油生产，人们发展了压裂技术，该技术能够克服以上不利因素，使油油生产，人们发展了压裂技术，该技术能够克服以上不利因素，使油井重新恢复生产。井重新恢复生产。各种压裂效果比较各种压裂效果比较n3 3、水力压裂、水力压裂n水力压裂的作用原理就是对压裂段输入强大水力压力，超过地层岩石破裂极限，产生开新的缝隙沟通油层天然裂缝，并随之填加压裂砂到裂缝中，达到增产和稳产的效果。水力压裂的裂缝沿水平方向发展。水力压裂法有增产幅度大，

4、有效期长等特点。n其缺点是其缺点是n水力压裂法存在设备费用昂贵，施工时间长等弊病，并且在某些山区与交通不方便的地区并不适合，使得水力压裂在低产井和多层段复杂地质状况的油气井中并不适用。n4 4、一体式增效射孔、一体式增效射孔 n 一体式增效射孔器是利用炸药爆炸与发射药燃烧两种能量结合作用的原理而设计的。当点火器点火之后，导爆索爆轰起爆射孔弹，射孔弹以微秒的速度先行完成射孔过程，聚能射流射穿套管及水泥环，并在地层中形成一定长度的孔道，同时被点燃的发射药装药，以毫秒级的速度形成一定高温、高压和加载速率的脉冲气流，沿已经射开的孔道冲击加载，既使射孔孔道以裂缝的形式延伸扩展，又解除了射孔污染，增大了井

5、眼至油层沟通的范围，从而大大提高了射孔效率。n其缺点是其缺点是n压裂用药量较小，压裂持续时间较短，效果有限。压裂用药量较小，压裂持续时间较短，效果有限。Stimgun特点：特点：优点： 压裂药剂包覆在射孔枪枪身外，气体能量可以直接作用到井筒内。解决了大药量情况下的炸枪问题不足：1、采用装小枪与小射孔弹的方法，降低了射孔穿深效果；2、作业过程中由于药剂裸露，容易发生事故（在旧井和套损井的施工中，曾多次发生事故） 增效射孔技术主要类型：增效射孔技术主要类型：一体式增效射孔；一体式增效射孔；滑套式增效射孔；滑套式增效射孔；对称式增效射孔；对称式增效射孔；双复式增效射孔；双复式增效射孔；发展趋势：发展

6、趋势：多级脉冲与超正压增效射孔等。多级脉冲与超正压增效射孔等。技术简介技术简介1作用原理作用原理2应用范围应用范围3技术特点技术特点4产品组成及型号产品组成及型号5试验现场试验现场6油田应用油田应用7Contents 多级脉冲携砂延缝增效射孔技术是一项集复合射孔完井与高能多级脉冲携砂延缝增效射孔技术是一项集复合射孔完井与高能气体压裂携沙技术三位一体的高效完井技术。通过一次下井施工完气体压裂携沙技术三位一体的高效完井技术。通过一次下井施工完成三道工序。在射孔的同时，利用顺序燃烧的多级固体推进剂产生成三道工序。在射孔的同时，利用顺序燃烧的多级固体推进剂产生多次脉冲高温、高压气体，以冲击加载的形式沿

7、射孔孔道挤压震动多次脉冲高温、高压气体，以冲击加载的形式沿射孔孔道挤压震动地层地层. 使射孔孔道以裂缝的形式延伸扩展使射孔孔道以裂缝的形式延伸扩展,并反复加载并反复加载,冲刷地层并携冲刷地层并携带岩支撑剂进入地层，防止地层生成的多条裂缝闭合。对于新井可带岩支撑剂进入地层，防止地层生成的多条裂缝闭合。对于新井可以增加原油产量，对于污染严重的老井可以解除近井地带的污染，以增加原油产量，对于污染严重的老井可以解除近井地带的污染，改善近井地带渗透性能，从而提高油气井完善程度，实现射孔完井、改善近井地带渗透性能，从而提高油气井完善程度，实现射孔完井、增产、增注的目的。增产、增注的目的。 中国中国专利，专

8、利号专利，专利号200610104468.0； 中国中国专利，专利号专利，专利号ZL 200620136342.7l 破坏聚能射孔压实带。破坏聚能射孔压实带。l 在井筒周围地层中压开多条不受地层最小主应力控制的裂缝。在井筒周围地层中压开多条不受地层最小主应力控制的裂缝。l 裂缝延伸方向剪切应力分量使裂缝产生微错动，裂缝延伸方向剪切应力分量使裂缝产生微错动，l 裂缝不能完全闭合；裂缝不能完全闭合；l 射孔穿深与压开的裂缝长度可以超过污染带范围。射孔穿深与压开的裂缝长度可以超过污染带范围。 l中低渗透砂岩、碳酸盐岩中低渗透砂岩、碳酸盐岩l 钻井污染严重的高孔渗地层，可有效消除污染，解堵钻井污染严重

9、的高孔渗地层，可有效消除污染，解堵l适用于低渗油气井的水力压裂、酸化作业前的预处理措施，提高适用于低渗油气井的水力压裂、酸化作业前的预处理措施，提高 了压裂、酸化作用的效果了压裂、酸化作用的效果l适用于渗透率较低的油气井投产作业和注水井投注的增产措施适用于渗透率较低的油气井投产作业和注水井投注的增产措施l适用于适用于微裂缝发育的油气井的投产措施微裂缝发育的油气井的投产措施l适用于老油田的挖潜改造措施适用于老油田的挖潜改造措施l低渗透或特低渗透性油层的射孔改造低渗透或特低渗透性油层的射孔改造l 采用了延迟点火技术，和火药燃速控制采用了延迟点火技术，和火药燃速控制技术，使多级火药依次分段燃烧，形成

10、多个技术，使多级火药依次分段燃烧，形成多个压力脉冲，对地层反复加载，使造缝效果大压力脉冲，对地层反复加载，使造缝效果大大提高；多个压力脉冲的作用大提高；多个压力脉冲的作用, ,造成井内液造成井内液体震荡，持续压力高，作用时间长。体震荡，持续压力高，作用时间长。l 具有较高的比冲具有较高的比冲l 在低压环境中能够稳定燃烧在低压环境中能够稳定燃烧l 具有较宽的燃烧速度范围具有较宽的燃烧速度范围l 密度大密度大l 使用温度范围宽使用温度范围宽l 原料来源广泛丰富原料来源广泛丰富l 生产工艺多种多样，能采用挤压或浇铸成型生产工艺多种多样，能采用挤压或浇铸成型l 采用了加砂技术，在火药中加入了耐高温采用

11、了加砂技术，在火药中加入了耐高温防腐的岩石裂缝支撑剂（支撑剂为特别烧制的防腐的岩石裂缝支撑剂（支撑剂为特别烧制的陶瓷圆球，尺寸与水力压裂砂相同，和推进剂陶瓷圆球，尺寸与水力压裂砂相同，和推进剂混合在一起），火药中的支撑剂随着高温高压混合在一起），火药中的支撑剂随着高温高压的气体一起进入了地层裂缝中，阻止了地层裂的气体一起进入了地层裂缝中，阻止了地层裂缝的闭合，从而达到了更好的出油和气的效果。缝的闭合，从而达到了更好的出油和气的效果。携砂进入地层携砂进入地层 在套管壁上粘附的支撑剂在套管壁上粘附的支撑剂 装配单元枪后的实验装置装配单元枪后的实验装置 陶粒在药剂中陶粒在药剂中1 1、相对密度较低，

12、便于施工泵送；、相对密度较低，便于施工泵送；2 2、价格便宜、价格便宜1 1、强度较低，开始破碎的压力约为、强度较低，开始破碎的压力约为20MPa20MPa，不适合在中高、，不适合在中高、 闭合压力的压裂层中使用；闭合压力的压裂层中使用；2 2、圆球度较差，表面光洁度较低，对支撑裂缝渗透率有不利、圆球度较差，表面光洁度较低，对支撑裂缝渗透率有不利 影响；影响；3 3、抗压强度低、抗压强度低, ,破碎后将大大降低裂缝的导流能力；圆球度破碎后将大大降低裂缝的导流能力；圆球度 、表面光洁度较差，加之受嵌入、微粒运、堵塞、压裂液、表面光洁度较差，加之受嵌入、微粒运、堵塞、压裂液 伤害（滤饼和残渣）及非

13、达西流、时间等因素的影响，其伤害（滤饼和残渣）及非达西流、时间等因素的影响，其 导流能力可降低到原来的导流能力可降低到原来的1/101/10或更低一些。或更低一些。 由于在砂子表面包裹了一层高强度树脂，使闭合压力由于在砂子表面包裹了一层高强度树脂，使闭合压力分布在较大的树脂层的面积上，减少了点负荷，这样即使分布在较大的树脂层的面积上，减少了点负荷，这样即使压碎了包层内的砂子，外面的树脂层仍可以将碎块、微粒压碎了包层内的砂子，外面的树脂层仍可以将碎块、微粒包裹在一起，防止它们运移或堵塞支撑剂带的孔隙，使裂包裹在一起，防止它们运移或堵塞支撑剂带的孔隙，使裂缝保持有较高的导流能力。缝保持有较高的导流

14、能力。 随着闭合的压力增高，破碎率增大，树脂膜的弹性变随着闭合的压力增高，破碎率增大，树脂膜的弹性变性、颗粒的压碎和重新排列，都会使裂缝宽度趋于变窄，性、颗粒的压碎和重新排列，都会使裂缝宽度趋于变窄，对支撑裂缝的孔隙度和渗透率仍有一定影响，因而闭合压对支撑裂缝的孔隙度和渗透率仍有一定影响，因而闭合压力超过一定值后不能满足设计要求。力超过一定值后不能满足设计要求。 具有很高的强度，破碎率低，导流能力高。在高闭合具有很高的强度，破碎率低，导流能力高。在高闭合压力下仍具有非常高的导流能力。具有抗盐、抗温性能，压力下仍具有非常高的导流能力。具有抗盐、抗温性能，在在150150200200 含含10%1

15、0%盐水中陈化盐水中陈化240h240h后抗压强度不变。因后抗压强度不变。因此对于任一深度储层来说，使用陶粒支撑都会获得较高的此对于任一深度储层来说，使用陶粒支撑都会获得较高的出产量、稳产量出产量、稳产量 与更长的有效期。与更长的有效期。 颗粒相对密度较高，达颗粒相对密度较高，达2.73.62.73.6，若在水力压裂中使，若在水力压裂中使用，对压裂液的性能（如粘度、流变性等）及泵送条件（用，对压裂液的性能（如粘度、流变性等）及泵送条件（如排量、设备功率）都提出了更高的要求。但对我们这种如排量、设备功率）都提出了更高的要求。但对我们这种火药携砂技术来说，基本上没有什么影响。火药携砂技术来说，基本

16、上没有什么影响。 采用采用13-2013-20孔孔/ /米的射孔器与多级脉冲携砂延米的射孔器与多级脉冲携砂延缝射孔技术的结合缝射孔技术的结合, ,满足了用户的的多方面需求；满足了用户的的多方面需求； 在大套管井的施工中，采用新型的在大套管井的施工中，采用新型的102-127102-127射射孔器，射孔穿深与孔径得到了提高，射孔器的整孔器，射孔穿深与孔径得到了提高，射孔器的整体综合性能得到了大幅度的提高；体综合性能得到了大幅度的提高； 采用采用60-9060-90度相位布弹，使射孔弹的射孔方向度相位布弹，使射孔弹的射孔方向朝向特定的地层裂缝走向，有利于油气的流动。朝向特定的地层裂缝走向，有利于油

17、气的流动。 射孔弹前置携砂药盒的使用，有利于岩石裂射孔弹前置携砂药盒的使用，有利于岩石裂缝支撑剂进入地层，药筒形状的增效火药结构的缝支撑剂进入地层，药筒形状的增效火药结构的使用，使火药的装药量得以提高，也可以根据实使用，使火药的装药量得以提高，也可以根据实际情况进行增减药量。际情况进行增减药量。前置药盒装配方式简单，可提高射孔弹炸高与前置药盒装配方式简单，可提高射孔弹炸高与穿深。穿深。前置药盒内的火药可随射孔弹射流进入地层裂前置药盒内的火药可随射孔弹射流进入地层裂缝中燃烧，起到扩大射孔孔道和孔容的效果。缝中燃烧，起到扩大射孔孔道和孔容的效果。前置药盒外形与射孔弹装配药筒外形与弹架装配与弹架装配

18、 采用增效火药分多级组装与射孔枪组采用增效火药分多级组装与射孔枪组合为一体，一次下井一次作业完成；合为一体，一次下井一次作业完成； 采用多级火药分装，增大了装药量，采用多级火药分装，增大了装药量，有效加载时间长，提高了延缝效果，不影有效加载时间长，提高了延缝效果，不影响射孔弹射流与穿深。响射孔弹射流与穿深。 该复合射孔枪采用外盲孔泄压结构，盲该复合射孔枪采用外盲孔泄压结构，盲孔厚度选择适当，既能保证枪体的耐外压，孔厚度选择适当，既能保证枪体的耐外压，又能保证射孔弹发射后泄压盲孔自然打开。又能保证射孔弹发射后泄压盲孔自然打开。该复合射孔枪不存在粘贴泄压垫脱落问题。该复合射孔枪不存在粘贴泄压垫脱落

19、问题。（与以往复合射孔枪不同）（与以往复合射孔枪不同） 1、钢管本体 2、密封垫 3、凸台通孔 4、外盲孔 两种一体式复合射孔枪结构对比1324132R6.35R6.358.8R6.35328.81277011盲 孔前置药盒射 孔 弹弹 架枪 体泄 压 孔旁置药盒图d 实际应用复合枪装弹328.8328.81277011平底盲孔前置药盒射 孔 弹弹 架枪 体平底泄压孔旁置药盒图b 平底盲孔复合枪装弹剖面前 置 药 盒射 孔 弹 药 套油管传输射孔施工管柱图前 置 药 盒射 孔 弹药 套电缆传输射孔施工管柱图序号序号性能指标性能指标1 1压力脉冲波峰：压力脉冲波峰：3 3个个2 2耐温：耐温：1

20、60 160 ，4848小时小时3 3耐压：耐压：80MPa80MPa4 4隔板点火延迟期：隔板点火延迟期：25ms25ms5 5峰值压力：峰值压力：50 - 100MPa50 - 100MPa（压力值可调）（压力值可调）6 6成缝数量：成缝数量：4 - 84 - 8条条7 7裂缝长度：裂缝长度： 3 3米（混泥土靶测试）米（混泥土靶测试）产品型号产品型号射孔弹型号射孔弹型号孔密（孔孔密（孔/ /米）米）备注备注DMZ73-13-9073或小8913 （90相位）可以实现可以实现内置式、下内置式、下挂式、外套挂式、外套式等与高孔式等与高孔密射孔枪形密射孔枪形成多种组合成多种组合以及水平井以及水

21、平井射孔射孔DMZ73-16-9016 （90相位）DMZ89-13-9089或10213 （90相位）DMZ89-16-9016 （90相位）DMZ102-13-90DMZ102-16-90DMZ102-20-60102或12713 （90相位）20（60相位）16（90相位）DMZ114-16-90DMZ114-20-60102、127或1米弹20（60相位）16（90相位）DMZ127-20-60DMZ127-16-90DMZ127-40-45127127或1米弹BH57-220（60相位）16（90相位）40（45相位）混凝土靶混凝土靶6000mm1300mm试验后试验后产生产生8条裂

22、缝条裂缝,靶体分为靶体分为4块块靶体最大裂缝宽靶体最大裂缝宽60mm靶体被推出靶体被推出80mm枪与套管情况（枪身膨胀小于3mm，套管无损害）压力试验记录 试验时间：2008年3月31日 实验地点：辽河测井压力检测中心 实验内容及目的： 关于多级脉冲射孔器（双盲孔）耐外压力验证的试验（用户要求外压90MPa ）。实际试验外压90MPa，保压30分钟。检查射孔器盲孔深度及内壁，均未发现渗漏及变形。后又做105MPa，保压15分钟。检查射孔器盲孔深度及内壁，未发现渗漏但盲孔壁厚深度有变形化，终止试验。试验数据：（2米射孔器，两种压力分别测量64孔深度）实际值：9.4mmmm-8.9mm加工试验样件：最大壁厚 8.9 mm 最小壁厚 9.3 mm90MPa压力下： 最大壁厚 8.9 mm 最小壁厚 9.4 mm105MPa压力下：最大壁厚 9.0 mm 最小壁厚 9.4 mm实验结果：耐压90MPa满足使用要求，耐压90MPa以上还需进一步验证。序号井号上次作业射孔器本次作业射孔器本次作业前产量本次作业后产量增加产液量对比结果产液(t/d)产油(t/d)含水(%)产液(t