大斜度井射孔技術的探討

楊愛軍

中國石油大慶油田有限責任公司第七采油廠（黑龍江大慶163517）

大斜度井射孔技術的探討

楊愛軍

中國石油大慶油田有限責任公司第七采油廠（黑龍江大慶163517）

目前現(xiàn)有的射孔工藝技術射孔孔道始終垂直于槍身，該射孔方式只適合直井或井斜角比較小的定向井，但是大斜度井采用這種射孔方式，由于井眼軌跡與儲層斜交，射孔孔道方向就不能保證平行儲層，直接影響到射孔彈對儲層的有效穿深，同時，射孔孔道有可能穿出油層，最終影響到射孔完井效率和單井產(chǎn)能。因此，有必要開展大斜度井射孔技術研究。該技術通過在彈架內(nèi)縱向調整射孔彈彈角，結合滾動扶正器進行地層射孔，使最終射孔孔道垂直于地層，解決射孔器在套管中偏移問題的同時，大大提高了大斜度井射孔施工效果，為大斜度井射孔提供技術支持，與應用常規(guī)射孔技術的鄰井對比，平均有效采油強度提高了29%。

大斜度井；射孔技術；平行儲層

中國石油大慶油田有限責任公司第七采油廠永樂油田葡47區(qū)塊為2015年重點產(chǎn)能建設區(qū)塊，葡萄花油層未動用含油面積23.6km2，未動用石油地質儲量506.76×104t。區(qū)內(nèi)有庫里泡，水域面積較大，約占葡47區(qū)塊面積的50%，水深最大可達6m，一般2m左右。受地面條件的影響，部分井采用斜井開采技術，約有50口井井斜角在30°以上，目前完鉆的井最大井斜角高達71.5°，因此，如何提高大斜度井射孔完井效率，最大限度發(fā)揮新井產(chǎn)能，研究并用大斜度井射孔技術是一項非常重要的工作。

1 射孔方式存在的問題

現(xiàn)有射孔方式在大斜度井上應用存在以下主要問題：

一是螺旋布孔，壓裂時有可能造成段與段之間壓裂裂縫的交叉串通，影響壓裂效果。目前射孔一般采用螺旋布孔方式，射孔后，在井筒套管內(nèi)表面形成螺旋狀均布排列的多個孔眼。壓裂時，無論裂縫在近井孔眼處如何起裂拓展，裂縫延伸到最遠處時最終會轉向沿垂直于天然最小主應力的方向擴展，極有可能造成段與段之間壓裂裂縫的交叉串通，影響壓裂效果。

二是射流方向均與射孔槍垂直，對于儲層和井筒斜交的情況，射流方向并未對準地層主應力方向，尤其是對于薄層井施工時，極易發(fā)生穿層，影響射孔施工效果，同時也造成了壓裂實施難度加大。

三是由于射孔器不居中，使槍管壁與套管壁之間間隙不同，導致射孔后孔眼在套管上分布不均勻、深淺差異較大、孔徑大小不一等問題,降低套管的承載能力,影響射孔效果[1]。在射孔器不均勻偏靠模擬射孔試驗中顯示，射孔器偏靠時平均穿孔深度比居中時平均穿孔深度降低了8.31%，射孔器偏靠時平均穿孔孔徑比居中時平均穿孔孔徑降低7.1%，降低了射孔效果（表1）。

2 大斜度井射孔技術

2.1 大斜度井射孔技術思路

通過新型彈架結構，依據(jù)地層傾角、井斜角等數(shù)據(jù)，在彈架里縱向旋轉射孔彈，調定每發(fā)射孔彈的射角，然后利用“斜井自定向射孔”或“管輸定方位射孔”原理進行施工，使每發(fā)射孔彈的孔道均平行地層[2]。

2.2 結構組成

定射角定方位射孔器的關鍵技術是調角彈架結構。彈架管采用無縫鋼管激光切割制成；在彈的射孔方向開有大的方口，彈尾方向開有小的方口；彈的轉動結構由尼龍彈套和補心組成。能使射孔彈在縱向上轉動，借助于調角專用工具將彈旋轉到“射角”的度數(shù)，而后緊固2個頂絲就完成了調定射角的操作。

2.3 工藝原理

大斜度井采用一次性下井施工方案，采用夾層槍過夾層方式，所有射孔管柱采用外鍵定向連接，使射孔管柱為一個整體，方位一致，旋轉接頭上有陀螺儀測向的定位鍵，投棒起爆方式起爆，管串結構如圖1所示，整個器材的排布方式根據(jù)井資料進行設計排布。

圖1 管串結構圖

2.4 技術優(yōu)勢

1）改變了傳統(tǒng)的螺旋排列的射孔方式，射孔后使后續(xù)的壓裂裂縫沿著預訂的方向擴展。

2）依據(jù)地層傾角、井斜角等數(shù)據(jù)，在彈架里縱向旋轉射孔彈，調定每發(fā)射孔彈的射角使每發(fā)射孔彈的孔道均平行地層。

3）滾動扶正器的應用，可使射孔槍在井筒中始終保持保持居中，減小由于射孔器偏靠對射孔效果的影響。

3 現(xiàn)場應用效果

大位移井射孔技術，使射孔方向指向較易壓開儲層的主應力方向，有效降低儲層破裂壓力[3-5]。滿足低滲、薄差層及特殊井開發(fā)改造的需要，并可以與斜井自定向、水平井電纜泵送技術配合應用，推廣應用前景廣闊。

優(yōu)選不同區(qū)塊大斜度井進行射孔試驗,結果如表2、表3所示。在注水井中,大斜度井射孔完井與常規(guī)射孔完井相比，壓后注入強度2015年5月提高33%，同年7月提高19%；而采出井平均有效采油強度也比常規(guī)射孔完井方式提升26%，增油效果顯著。

表2 不同完井方式下注水井效果對比

表3 不同完井方式下油井生產(chǎn)效果對比

4 幾點認識

1）大斜度井射孔技術，可使每發(fā)射孔彈孔道平行于地層；同時彈架上下有扶正功能，使射孔器在套管內(nèi)居中，解決了射孔孔道穿出地層及射孔器在套管中偏靠的問題，為大斜度井的射孔技術提供技術支撐。

2）大斜度井射孔技術研究，通過定面角射孔技術、平行儲層射孔技術及等孔徑射孔技術應用，提高大斜度井射孔施工效果，并可以更好地引導水力壓裂裂縫走向，提高壓裂施工效果。

[1]萬仁溥.現(xiàn)代完井工程[M].北京：石油工業(yè)出版社，1993.

[2]李克向.保護油氣層鉆井完井技術[M].北京：石油工業(yè)出版社，1993.

[3]姜偉.歧口17-2油田大位移水平井TCP射孔技術[J].中國海上油氣工程，2002,14（2）：30-34.

[4]郭建春，鄧燕，趙金洲.射孔完井方式下大位移井壓裂裂縫起裂壓力研究[J].天然氣工業(yè)，2006,26（6）：105-107.

[5]張學鴻，李燕，董振剛，等.側鉆水平井射孔管柱力學與強度分析[J].大慶石油學院學報，2000,24(2):57-59.

The perforation hole in the existing perforating technology is always perpendicular to the barrel,and this perforation mode is only suitable for vertical well and the deviated wells with low angle.But for high angle well,because the well trajectory is not perpendicular to the reservoir,this perforation mode can not guarantee the perforation hole parallel to the reservoir,which directly affects the effective depth of perforation hole.At the same time,the perforation hole possiblely to penetrate the oil layer,which can affect the perforation efficiency and the single-well productivity.Therefore,it is necessary to research on the perforation technology for high angle well.Vertically adjusting the angle of the perforation bullet in bullet frame and rolling centralizer can make the final perforation hole perpendicular to the reservoir.The technology can not only solve the problem of the offset of perforator in casing,but also the perforation effect of high angle wells is greatly improved.Compared with the adjacent wells constructed by conventional perforating technology,the average effective oil recovery strength of the wells constructed by this perforating technology is increased by 29%.

high angle well;perforation technology;parallel reservoir

尉立崗

2015-07-19

攝影/徐志武

楊愛軍（1981-），男，現(xiàn)主要從事油氣開采工藝及相關研究工作。