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)。
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)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。
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。
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:
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。
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。
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 。
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。
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]。
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。
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
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%。
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
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。
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