一種新型后效射孔技術(shù)及應(yīng)用

胡文麗，徐新華，閆正和，牛勝利，李黎，李威，王維鋒

(中海石油(中國)有限公司深圳分公司,廣東 深圳 518000)

南海東部海域古近系勘探資源量豐富，預(yù)測資源量上億方，但古近系儲層埋深大，壓實作用強，儲層物性差，單井常規(guī)射孔產(chǎn)能低，且受海上平臺空間和經(jīng)濟性限制，增產(chǎn)措施手段單一。為此，需要找到一種簡單、有效的增產(chǎn)手段以較好地改善儲層物性，增大泄油面積，有效減小儲層污染來提高古近系低品位儲層的產(chǎn)能。

1 后效射孔技術(shù)工藝

圖1 后效體裝置

后效射孔技術(shù)通過安裝在射孔彈上的后效體(見圖1)對孔道、儲層實施有效做功。后效射孔技術(shù)的成功設(shè)計在于對2個能量釋放點分倉進行處理，分別作用于不同目標(biāo)靶向：第一靶向是射孔彈的能量釋放點在開墾孔道的同時，由高速射流引起的渦流場引力將后效裝藥的高能粒子拽入到孔道內(nèi)[1]；第二靶向是使這些被云霧化的高能粒子在孔道內(nèi)聚集、碰撞、相互作用，引起局部灼熱點火，很快完成從爆燃到螺旋爆轟的轉(zhuǎn)型。在孔眼周邊造出微裂縫，擴大油層泄油通道(見圖2)。后效體為特制的不含爆炸基源的聚合物，能夠有效解除射孔孔道壓實帶，清除射孔孔道污染。

通過射孔工藝創(chuàng)新，較好地避免了常用射孔技術(shù)普遍存在的射孔壓實帶污染地層、射孔彈能效利用率不高等問題。此外，相比復(fù)合增效射孔，后效射孔技術(shù)的優(yōu)勢還主要體現(xiàn)在：①后效體在地層孔道中連環(huán)爆轟，在地層中做功，減小射孔槍內(nèi)環(huán)空壓；②后效體不屬于爆炸品，運輸安全性高，還具有運輸及時、方便的特點[2]；③由于后效射孔獨特的作用方式，在孔內(nèi)做功的同時，后效體可提高和擴大射孔孔眼的穿深和孔徑，解除壓實帶，增大能量釋放波及范圍(見圖3)，不影響射孔作業(yè)原有指標(biāo)；同時破除射孔后的地層壓實帶，消除了地層污染；④能量利用率高(射孔時，射孔彈先打開地層孔道，隨后后效體被拽入并引爆，整個爆炸過程在射孔孔道內(nèi)完成，所有爆炸能量均作用于地層孔道[3])；⑤耐溫性能優(yōu)異，對于特殊的高溫井(160～280℃)，也有很好的適應(yīng)性。

圖2 后效射孔示意

圖3 常規(guī)射孔和后效射孔孔道對比

圖4 后效射孔等效徑向復(fù)合油藏模型

后效射孔技術(shù)適用范圍廣，老油田增產(chǎn)增注、低孔低滲油氣田開發(fā)、不利于大型壓裂的小層開采和配合酸化壓裂等措施井的施工，均可應(yīng)用該技術(shù)。

2 后效射孔技術(shù)增產(chǎn)機理

將后效射孔儲層等效為近井地帶半徑為R1的高滲、徑向儲層及以外的原生儲層，如圖4所示。依據(jù)復(fù)合油藏流量等效原理，建立后效射孔產(chǎn)能計算模型。

半徑為R1的圓柱面流量Q1:

(1)

井底流量Qw:

(2)

后效射孔孔道通過的流量Qhx=Q1=Qw，由式(1)、(2)推導(dǎo)出:

(3)

利用指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)簡單運算法則，對產(chǎn)量公式進行適當(dāng)變形：

(4)

即：

(5)

從式(5)可知，后效射孔產(chǎn)能與復(fù)合油藏滲透率比值以及射孔彈穿深比正相關(guān)。隨著射孔彈穿深的增加，近井地帶滲透率的提升，后效射孔產(chǎn)能逐漸增大。調(diào)研當(dāng)前后效射孔彈性能，其穿深較普通射孔彈增加約25%；主流后效射孔彈穿深約1.5m左右，穿深比在15～20倍左右；后效射孔一般能夠提升近井地帶儲層滲透率2～3倍。

3 礦場應(yīng)用

后效射孔技術(shù)自2017年5月在南海東部海域古近系應(yīng)用以來，通過增加射孔彈穿深，改善近井地帶滲透率，解除壓實帶污染，低品位儲層產(chǎn)能測試比采油指數(shù)高達(dá)7.74m3/(MPa·d·m),創(chuàng)歷史新高。此外，還大大改善了低效井的生產(chǎn)效果。

3.1 在J凹陷古近系低滲井產(chǎn)能測試中的應(yīng)用

南海東部古近系多為復(fù)雜斷塊儲層，沉積相主要為辮狀河三角洲，儲層埋深大(中深3498.5～4817m),壓實作用強，儲層物性差，測井孔隙度8.1%～16.7%，滲透率3.5～44.8mD。

早期古近系低滲評價井采用常規(guī)射孔測試產(chǎn)能低，射孔壓實帶污染程度高，比采油指數(shù)不超過0.5m3/(MPa·d·m)，表皮因數(shù)高達(dá)21.4。由于評價井產(chǎn)能沒有達(dá)到經(jīng)濟門檻，油田開發(fā)評價一直難以推進。J凹陷A油田古近系低滲井A-1d率先應(yīng)用后效射孔技術(shù)后，近井地帶滲透率由原來的39.6mD增加到80.5mD,比采油指數(shù)為3.03m3/(MPa·d·m)，表皮因數(shù)為1.22。后效射孔后儲層的復(fù)合油藏滲透率比值為2.0，射孔彈穿深比為17.5。之后對B油田古近系恩平組儲層進行產(chǎn)能測試的另一口低滲井B-1d繼續(xù)采用后效射孔技術(shù)，近井地帶滲透率由原來的44.8mD增加到138.6mD，比采油指數(shù)高達(dá)7.74m3/(MPa·d·m)，表皮因數(shù)為-0.36。后效射孔后儲層的復(fù)合油藏滲透率比值為3.1，射孔彈穿深比為19.5。后效射孔技術(shù)的應(yīng)用既實現(xiàn)了降本，更達(dá)到了提質(zhì)和增效的目的，成功推動低品位儲層進入開發(fā)評價階段。

3.2 在E油田古近系低效井中的應(yīng)用

E油田古近系恩平組儲層沉積相為辮狀河三角洲，縱向油層多，共11層，油藏埋深較大(2760～2977.0m)。儲層非均質(zhì)性強，恩平組物性較差，孔隙度14.0%～17.5%，滲透率22.0～497.9mD，整體為中孔、中低滲儲層。

恩平組自2010年3月開發(fā)以來，截至2018年年底，總井?dāng)?shù)9口，在生產(chǎn)井?dāng)?shù)6口，采出程度17.2%。油田初期采用定向井開發(fā)，但產(chǎn)量遞減快，產(chǎn)能低。低效定向井E-4H3和E-9a于2018年8月采用后效射孔技術(shù)后生產(chǎn)效果大大改善，增產(chǎn)倍數(shù)超出25倍，含水率降低60個百分點以上，結(jié)果見表1。

表1 后效射孔技術(shù)在古近系低效井的應(yīng)用效果統(tǒng)計

后效射孔作業(yè)施工工序簡單，無需大型設(shè)備配合，且作業(yè)時間短，費用低，增產(chǎn)效果顯著。以上2口井的后效射孔作業(yè)時間分別為9.77d和13.29d，作業(yè)費用為110萬元，其中后效體費用為30萬元，僅僅占全部射孔費用的27%，占全部油井作業(yè)費的比例不足8%，是可靠的“短、平、快”措施，相對于其他增產(chǎn)措施具有很大的成本優(yōu)勢。

4 結(jié)論

1)提出了一種綠色高效的新型后效射孔技術(shù)，大幅度提高了射孔孔徑和孔道容積，消除了射孔壓實污染，形成的微裂縫能明顯增加單井產(chǎn)量，可以較好地改善開發(fā)效果。

2)通過后效射孔增產(chǎn)機理研究，認(rèn)識到后效射孔產(chǎn)能與復(fù)合油藏滲透率比值以及射孔彈穿深比正相關(guān)，隨著射孔彈穿深的增加，近井地帶滲透率的提升，后效射孔產(chǎn)能逐漸增大。

3)后效射孔技術(shù)在南海東部古近系儲層應(yīng)用效果顯著，低滲評價井比采油指數(shù)創(chuàng)歷史新高，且顯著改善了低效生產(chǎn)井的生產(chǎn)效果，為古近系低品位儲層提供了一條有效增產(chǎn)途徑。對于海上油田，由于受到場地空間和經(jīng)濟性的限制，相對于其他增產(chǎn)措施，后效射孔技術(shù)優(yōu)勢明顯，值得推廣應(yīng)用。