燃?xì)馐匠龎簭?fù)合射孔技術(shù)在玉門油田的應(yīng)用

賈亞軍，張奇貞

(中石油玉門油田分公司作業(yè)公司，甘肅 玉門 735200)

燃?xì)馐匠龎簭?fù)合射孔技術(shù)是一種新型射孔技術(shù)，其將射孔和高能氣體壓裂技術(shù)合為一體，不僅達(dá)到了解堵增液的目的，而且減少了常規(guī)射孔中的壓裂工序，從而節(jié)約了施工時(shí)間和開發(fā)成本。下面，筆者對(duì)燃?xì)馐匠龎簭?fù)合射孔技術(shù)在玉門油田的應(yīng)用情況進(jìn)行了探討。

1 燃?xì)馐匠龎簭?fù)合射孔技術(shù)原理

燃?xì)馐匠龎簭?fù)合射孔裝置由升壓系統(tǒng)、延時(shí)設(shè)備、射孔設(shè)備以及火藥動(dòng)力設(shè)備組成。升壓系統(tǒng)主要由泄氣槍構(gòu)成(內(nèi)裝有升壓彈)，升壓彈在槍體內(nèi)部燃燒后形成高溫高壓，導(dǎo)致生成的氣體在井底射孔段轉(zhuǎn)變?yōu)闅庖夯旌蠣顟B(tài)。延時(shí)設(shè)備也稱為延時(shí)盒，其連接燃?xì)馍龎合到y(tǒng)和射孔設(shè)備。射孔設(shè)備由高強(qiáng)度材料制成，以適應(yīng)高氣壓的工作環(huán)境?；鹚巹?dòng)力設(shè)備是一種高能氣體壓裂彈，其爆燃時(shí)能有效擴(kuò)大已形成的裂縫，從而獲得更好的射孔效果。作為一種新型射孔工藝，燃?xì)馐匠龎簭?fù)合射孔技術(shù)能同時(shí)實(shí)現(xiàn)壓裂和射孔功能[1]。首先，燃?xì)馐缴淇讟屧谟凸軅鬏斪饔孟逻_(dá)到目的層，通過投棒點(diǎn)火來(lái)引燃升壓彈，在延時(shí)盒的作用下，射孔設(shè)備在井筒壓力達(dá)到設(shè)計(jì)壓力時(shí)進(jìn)行射孔。與此同時(shí)，地層在高壓作用下壓裂，在后續(xù)壓裂彈被引燃后又出現(xiàn)一次高壓，目的層會(huì)再次受到擠壓作用，從而達(dá)到進(jìn)一步延伸裂縫的效果。此外，當(dāng)上部燃?xì)馍龎簭椊Y(jié)束燃燒時(shí)，底部壓力還停留在一定壓力值，這使得井筒內(nèi)液體朝上部運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而形成反抽吸作用，這樣可以有效改善近井周圍的滲流條件，最終收到增產(chǎn)增注的效果。

2 關(guān)鍵工藝設(shè)計(jì)

2.1 升壓系統(tǒng)中泄氣槍的設(shè)計(jì)

升壓系統(tǒng)由多節(jié)泄氣槍組成，泄氣槍采取側(cè)壁孔，內(nèi)裝有升壓彈，其燃燒產(chǎn)生的壓力通過側(cè)壁孔傳導(dǎo)到套管中。當(dāng)每節(jié)泄氣槍采用定量火藥時(shí)，槍內(nèi)產(chǎn)生的壓力通過下列公式計(jì)算[2]：

(1)

式中，P為槍內(nèi)產(chǎn)生的壓力，MPa；ρ為槍內(nèi)火藥密度，kg/m3；c為火藥的特征速度，m/s;μ1為火藥的燃燒系數(shù)；γ為火藥的壓指數(shù)；S為火藥的燃燒面積，m2；S1為泄氣孔眼面積之和，m2。

由式(1)可知，如果藥型和藥性確定且火藥量一定的情況下，泄氣面積和燃燒面積決定了槍內(nèi)產(chǎn)生的壓力。當(dāng)燃燒面積S和泄氣面積S1相同時(shí)，槍身內(nèi)外沒有壓差，槍身槍內(nèi)的壓力等于套管內(nèi)壓力。為保證工藝的可行性，可對(duì)火藥進(jìn)行外表面包覆，使其燃燒面積減小，以保證槍身內(nèi)外壓差不超過其破裂強(qiáng)度。研究表明[2]，在S/S1為4的情況下，可以在不損傷N80材質(zhì)槍身的情況下提升井底壓力。

2.2 升壓彈和壓裂彈中用藥量的設(shè)計(jì)

升壓彈和壓裂彈在井筒內(nèi)爆燃后能夠?qū)Φ貙赢a(chǎn)生高壓作用，但是其上限值不能超過井內(nèi)套管的強(qiáng)度，通常情況下壓力值設(shè)計(jì)在100MPa以下。當(dāng)升壓彈和壓裂彈中火藥在藥性、幾何尺寸、燃燒面積一定且通過射孔孔眼泄氣時(shí)，其在井筒內(nèi)燃燒產(chǎn)生的最大壓力可通過諾貝爾經(jīng)驗(yàn)公式獲得[2]：

(2)

式中，Pmax為井筒內(nèi)產(chǎn)生的最大壓力，MPa;P0為靜液柱壓力，MPa；ΔP為火藥燃燒導(dǎo)致的壓差，MPa；m為火藥使用量，kg;f為火藥力，kJ/kg;φ為井筒內(nèi)壓力達(dá)到最大值時(shí)的燃燒量百分比；v0為清水壓井時(shí)35m的套管容積，m3。

由式(2)可知，火藥使用量為：

在Pmax<100MPa的情況下，考慮到井筒泄氣量和井深不同，在理論上升壓系統(tǒng)用藥量一般確定為20～40kg，壓裂彈用藥量一般確定為30～50kg，而在實(shí)際施工過程中壓裂彈用藥量一般控制在33kg左右[3]。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

2011年玉門油田作業(yè)公司測(cè)試隊(duì)引進(jìn)燃?xì)馐匠龎簭?fù)合射孔技術(shù)，在該油田成功應(yīng)用3井次，技術(shù)施工成功率100%，射孔發(fā)射率100%，取得了較好的開發(fā)效果。

3.1 油井應(yīng)用情況

從2011年2月以來(lái)采用燃?xì)馐匠龎荷淇子途?井次，有效2井次，有效率100%。平均單井日產(chǎn)液量由1.26t上升到日產(chǎn)液量9.42t，每日多增液量8.16t，至目前累積增油4 565t，平均單井累積增油2282t。以Y534井為例，2010年10月該井采用普通用89-1型射孔槍射開沙三下亞段13層共24.6m，射孔后壓裂，初期日產(chǎn)液8.6t，日產(chǎn)油0.17t，含水98%，動(dòng)液面1956m。到2011年2月日產(chǎn)液2.51t，含水100%，動(dòng)液面1598 m。2011年3月用燃?xì)馐匠龎荷溟_沙三下亞段7層共15.8 m。射孔后初期日產(chǎn)液6.28t，日產(chǎn)油0.63t，含水74%，產(chǎn)量穩(wěn)定在1～2t。從2011年穩(wěn)產(chǎn)至今，累積增油984t，這表明油藏開發(fā)效果較好。

3.2 孔污染井應(yīng)用情況

從2011年3月以來(lái)采用燃?xì)馐匠龎荷淇鬃⑺?Y594井)1井次。2011年2月該井補(bǔ)孔前日產(chǎn)液6.4t，日產(chǎn)油0.12t，含水98%，液面1894m。2011年4月用超正壓射孔補(bǔ)孔沙三下亞段6層13m，補(bǔ)孔后日產(chǎn)液8.2t，日產(chǎn)油0.16t，液面1685m，產(chǎn)油量一直穩(wěn)中有升，后期見到注水效果，現(xiàn)已累積增油480t。因此，運(yùn)用燃?xì)馐匠龎簭?fù)合射孔技術(shù)能夠提高注水開發(fā)效果。

[參考文獻(xiàn)]

[1]孫新波.復(fù)合射孔技術(shù)綜述[J].爆破器材，2007，36(5)：30-31.

[2]劉河秀,張偉民.增效射孔工藝技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展[J].測(cè)井技術(shù)，2003，27(5):437-438.

[3]廖宏偉，薛中天，張新慶.燃?xì)馐匠龎荷淇准夹g(shù)探究[J].西安石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，17(4)：36-38.