油氣井射孔技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展探析

陳鋒,楊登波,唐凱,袁吉誠(chéng)

(中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司西南分公司,重慶400021)

0 引 言

射孔在油氣開發(fā)中扮演的角色經(jīng)歷了從打開油氣通道,到保護(hù)油氣層以提高完井效果,再到與增產(chǎn)措施結(jié)合以進(jìn)一步解放油氣層的變化。尤其是隨著非常規(guī)油氣資源的開發(fā),射孔不再是獲得產(chǎn)能的直接手段,而是加砂壓裂或酸化壓裂等增產(chǎn)措施的一個(gè)前置環(huán)節(jié),射孔孔眼在經(jīng)過(guò)了壓裂流體沖蝕和支撐劑打磨之后才變成最終的油氣產(chǎn)出通道。因此,射孔首先直接影響增產(chǎn)措施實(shí)施和效果,再間接影響油氣井產(chǎn)能。

射孔的角色變化是伴隨著射孔器技術(shù)、射孔檢測(cè)及評(píng)價(jià)技術(shù)、射孔工藝技術(shù)、射孔優(yōu)化及軟件技術(shù)等發(fā)展的,從這些方面對(duì)射孔技術(shù)進(jìn)行梳理總結(jié),對(duì)比中國(guó)與國(guó)外技術(shù)現(xiàn)狀并找出差距,探析發(fā)展方向,以推動(dòng)射孔技術(shù)發(fā)展,使其能夠更好地為油氣開發(fā)服務(wù)。

1 射孔基礎(chǔ)研究現(xiàn)狀

在射孔基礎(chǔ)研究方面,國(guó)外油服公司大多建立了具備高溫高壓檢測(cè)、射流CT掃描分析、射孔流動(dòng)效能評(píng)價(jià)等功能的射孔實(shí)驗(yàn)室,具有完整的研究體系和成熟的理論基礎(chǔ),擁有大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)理論模型進(jìn)行支撐,開發(fā)了成熟的射孔軟件系統(tǒng)。中國(guó)在射孔理論研究、射孔模擬軟件開發(fā)、模擬地層條件下的射孔器性能測(cè)試評(píng)價(jià)等方面較落后,射孔技術(shù)及產(chǎn)品的原創(chuàng)能力較差。

中國(guó)模擬地層條件射孔打靶的試驗(yàn)裝置最高耐壓210 MPa、最高耐溫260 ℃,與國(guó)外先進(jìn)試驗(yàn)裝置最高耐壓345 MPa、最高耐溫288 ℃有較大差距。受限于分析評(píng)價(jià)手段不足,中國(guó)射孔器地面打靶性能評(píng)價(jià)仍以常溫常壓API水泥靶測(cè)試(API RP 19B 第1部分)為主,而國(guó)外更加注重真實(shí)地層條件下的模擬巖石打靶測(cè)試分析(API RP 19B 第4部分),射孔器性能評(píng)價(jià)與特定巖石物理及儲(chǔ)層條件結(jié)合更加緊密。在射孔器井下性能測(cè)試評(píng)價(jià)方面,Glyn Roberts EV[1]在2018年北美射孔研討會(huì)上提出了一種利用井下實(shí)時(shí)高清視頻及圖像處理技術(shù)測(cè)量射孔孔徑的方法。大慶油田有限責(zé)任公司試油試采分公司研發(fā)了一種利用機(jī)械動(dòng)力裝置和金屬探針測(cè)量井下射孔孔道深度的檢測(cè)技術(shù)[2],但還處于初步應(yīng)用階段。

國(guó)外更加注重射孔與地質(zhì)、工程一體化的結(jié)合,即綜合利用地質(zhì)、物探、測(cè)井、錄井、壓裂等多專業(yè)知識(shí)開展射孔方案優(yōu)化。中國(guó)的射孔—地質(zhì)一體化研究還處于萌芽階段,國(guó)外通過(guò)大量的基礎(chǔ)研究、室內(nèi)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),開發(fā)了功能強(qiáng)大的模擬軟件并商業(yè)化應(yīng)用。任嵐等[3]建立了分簇裂縫擴(kuò)展下的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)層改造體積(Stimulated Reservoir Volume,SRV)計(jì)算模型,提出了射孔簇間距優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。單清林等[4]采用數(shù)值計(jì)算與真三軸水力壓裂物模實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,研究了水平井射孔參數(shù)對(duì)近井筒裂縫形態(tài)及孔眼處起裂壓力分布規(guī)律的影響,提出了射孔參數(shù)優(yōu)化方法。斯倫貝謝公司在多個(gè)非常規(guī)油氣區(qū)塊開展了地質(zhì)模型、力學(xué)模型和壓裂模型的三維建模技術(shù)研究,開發(fā)了Mangrove軟件,能根據(jù)每口井的地質(zhì)工程資料,完成射孔分段分簇優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2 射孔技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 常規(guī)射孔技術(shù)現(xiàn)狀

2.1.1 常規(guī)射孔器

常規(guī)射孔器主要朝著高溫、高壓、深穿透方向發(fā)展。目前中國(guó)射孔器最高耐溫230 ℃/72 h,斯倫貝謝公司射孔器最高耐溫260 ℃/100 h,哈里伯頓公司射孔器最高耐溫250 ℃/100 h,貝克休斯公司射孔器最高耐溫243 ℃/100 h,中國(guó)較國(guó)外水平還有一定差距。中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司研制的射孔器最高耐壓245 MPa,與國(guó)外處于同一水平。Dyna Energetics公司推出的114型DP3射孔彈穿深達(dá)到1 814 mm,代表國(guó)外最高水平,大慶油田射孔器材有限公司2018年研制的127型超深穿透射孔彈穿深達(dá)2 091 mm,處于世界領(lǐng)先水平。

2.1.2 常規(guī)射孔配套工具

國(guó)外近年來(lái)出現(xiàn)了智能聲波起爆裝置、自動(dòng)起爆系統(tǒng)、智能電子起爆系統(tǒng)、槍間延時(shí)射孔系統(tǒng)、防碎屑裝置、放射性深度定位裝置等。中國(guó)研發(fā)了超高溫超高壓壓力起爆裝置、高溫高壓伽馬-磁定位組合儀、增壓裝置、編碼控制聲波多級(jí)起爆裝置、智能控制多級(jí)起爆裝置等。與國(guó)外相比,國(guó)產(chǎn)射孔配套工具在耐高溫高壓及耐高頻震動(dòng)性能、智能控制水平等方面還有待提高。

2.1.3 常規(guī)射孔配套軟件

國(guó)外油服公司開發(fā)了功能完善的射孔軟件,如斯倫貝謝公司的SPAN射孔分析軟件、哈里伯頓公司的PerfPro及PulseFrac優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件、貝克休斯公司的Terra系列軟件,可為射孔方案優(yōu)化、施工安全保障提供重要支撐。中國(guó)針對(duì)射孔設(shè)計(jì)優(yōu)化、管柱安全分析等問(wèn)題也開發(fā)了配套軟件。大慶油田有限責(zé)任公司研發(fā)了常規(guī)射孔、復(fù)合射孔、水平井射孔、動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔優(yōu)化及射后產(chǎn)能預(yù)測(cè)軟件;中國(guó)石油大學(xué)(華東)開發(fā)了多級(jí)脈沖氣體加載壓裂水平井模擬計(jì)算軟件[5];中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司開發(fā)了管柱傳輸射孔激動(dòng)壓力計(jì)算、射孔管柱及套管動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析軟件。國(guó)產(chǎn)射孔配套軟件與國(guó)外相比仍然存在一定差距,主要表現(xiàn)為軟件功能單一、系統(tǒng)集成性較差、缺乏大量的基礎(chǔ)試驗(yàn)數(shù)據(jù)作修正,整體成熟度不高。

2.1.4 常規(guī)射孔工藝

在超高溫超高壓射孔方面,國(guó)外油服公司作業(yè)能力領(lǐng)先于中國(guó)。貝克休斯公司的超高溫超高壓射孔技術(shù)在墨西哥灣應(yīng)用最高作業(yè)壓力238 MPa,最高井溫243 ℃。中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司的210 ℃/210 MPa超高溫超高壓射孔技術(shù)[6]在KS134井、CT3井分別創(chuàng)造了中國(guó)管柱傳輸射孔最高作業(yè)壓力183.5 MPa、最高井溫210 ℃施工紀(jì)錄。

圖1 兩種等孔徑射孔器射孔孔道對(duì)比

在聯(lián)作射孔方面,國(guó)外的射孔測(cè)試聯(lián)作技術(shù)應(yīng)用廣泛,一趟管柱可實(shí)現(xiàn)多個(gè)層段的分層射孔測(cè)試,使其對(duì)勘探井地層的認(rèn)識(shí)更詳盡、更準(zhǔn)確,也為開發(fā)井的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了更真實(shí)的依據(jù)。中國(guó)石油大港油田公司勘探開發(fā)研究院聯(lián)合中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司研發(fā)了一趟管柱分層分時(shí)射孔測(cè)試聯(lián)作技術(shù)[7],在大港油田進(jìn)行了初步應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了兩層射孔測(cè)試分層分時(shí)作業(yè),但與國(guó)外技術(shù)水平還有一定差距。川慶鉆探工程有限公司針對(duì)高溫超高壓超深井試油難點(diǎn),發(fā)展了投球型射孔酸化測(cè)試聯(lián)作、射孔酸化測(cè)試封堵聯(lián)作、射孔酸化測(cè)試完井投產(chǎn)聯(lián)作等工藝[8-9]。中海油田服務(wù)股份有限公司開發(fā)了隨鉆測(cè)量射孔聯(lián)作、電潛泵射孔聯(lián)作等工藝。中石化江漢石油工程有限公司測(cè)錄井公司開發(fā)了全通徑射孔下抽油泵聯(lián)作、全通徑射孔酸化(加砂)壓裂聯(lián)作、全通徑射孔(酸化)壓裂測(cè)試聯(lián)作等工藝[10]。

在負(fù)壓射孔及復(fù)合射孔方面,中國(guó)與國(guó)外技術(shù)水平差距較小,國(guó)外在安全控制及基于產(chǎn)能預(yù)測(cè)的參數(shù)優(yōu)化等方面做得更好。大慶油田有限責(zé)任公司將機(jī)械開孔式動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔[11]與復(fù)合射孔聯(lián)作,實(shí)現(xiàn)了“正壓造縫”與“負(fù)壓清洗”的有機(jī)結(jié)合。中海石油(中國(guó))有限公司研發(fā)了超長(zhǎng)跨距多點(diǎn)起爆負(fù)壓射孔技術(shù)[12],具備一趟管柱負(fù)壓射開大間距多層段的能力。中石化勝利石油工程有限公司測(cè)井公司將動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔與負(fù)壓反排技術(shù)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了射孔、反排的二次負(fù)壓效果。在內(nèi)置式復(fù)合射孔方面,北方斯倫貝謝油田技術(shù)(西安)有限公司開發(fā)了三級(jí)裝藥的多脈沖射孔器,在避免三級(jí)火藥燃燒峰值壓力疊加對(duì)槍體造成破壞的同時(shí),延長(zhǎng)了火藥有效作用時(shí)間。

在特殊射孔工藝方面,中國(guó)推動(dòng)了同層嚙合射孔[13]、同孔重復(fù)射孔[14]等技術(shù)的發(fā)展,發(fā)明了二次爆炸射孔技術(shù)[15]、后效復(fù)合射孔技術(shù)[16]、非爆擴(kuò)容射孔技術(shù)[17]、定方位定射角射孔技術(shù)[18,19]、投棒輸電多級(jí)射孔技術(shù)[20]。國(guó)外發(fā)展了高溫高壓全通徑射孔技術(shù),拓展了技術(shù)應(yīng)用范圍,研發(fā)了模塊化的定方位射孔技術(shù),施工效率更高。

2.2 非常規(guī)射孔技術(shù)現(xiàn)狀

2.2.1 非常規(guī)射孔器

北美地區(qū)約70%的非常規(guī)油氣射孔使用等孔徑射孔器,斯倫貝謝公司的Stimstream系列、哈里伯頓公司的MaxFrac系列、貝克休斯公司的TrueJet系列等孔徑射孔器孔徑偏差為2.1%～9.2%。中國(guó)研發(fā)了多種型號(hào)的等孔徑射孔器,其孔徑偏差一般在10%以內(nèi)[21],在川南頁(yè)巖氣分簇射孔中得到全面推廣。四川石油射孔器材有限責(zé)任公司研發(fā)了89型自清潔等孔徑射孔器,射孔孔道容積較常規(guī)89型等孔徑射孔器提高36.5%(見圖1)。

國(guó)外公司針對(duì)非常規(guī)油氣井壓裂需求,開發(fā)了特殊射孔器,如貝克休斯公司推出了FracConnect壓裂射孔系統(tǒng),GeoDynamics公司研發(fā)了FracPlane Alpha平面射孔器,Allied-Horizontal公司開發(fā)了FocusShot集中射孔器,Hunting Titan公司推出了可實(shí)現(xiàn)100級(jí)點(diǎn)火的H-2平面射孔系統(tǒng)。中國(guó)開發(fā)了系列定面、定向分簇射孔器,現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果顯著。中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院和中國(guó)石油吉林油田公司融合定面射孔、定射角射孔及定方位射孔技術(shù)優(yōu)勢(shì),研發(fā)了3D射孔技術(shù)[22]。

在模塊化射孔槍方面,斯倫貝謝公司已從第1代Fractal Flex模塊槍發(fā)展到第2代TEMPO多參數(shù)儀模塊槍,Hunting Titan公司開發(fā)了全觸點(diǎn)連接的H-1模塊化射孔槍,哈里伯頓公司研發(fā)了Velocity模塊化射孔槍,均有較廣泛的應(yīng)用。中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司研發(fā)了中國(guó)首套模塊化射孔槍,在川南頁(yè)巖氣初步應(yīng)用1 500余套。國(guó)產(chǎn)模塊化射孔槍在應(yīng)用規(guī)模及技術(shù)成熟可靠度方面與國(guó)外還有一定差距。

2.2.2 非常規(guī)射孔配套工具及裝備

非常規(guī)射孔作業(yè)主要以電纜傳輸為主,因此,離不開電纜及防噴裝置。在北美頁(yè)巖油氣區(qū)塊,鎧裝鋼絲電纜逐漸被光滑電纜代替,其中,斯倫貝謝公司約90%橋射聯(lián)作使用光滑電纜,哈里伯頓公司應(yīng)用光滑電纜占比約為50%。光滑電纜無(wú)需注脂密封,簡(jiǎn)化了電纜防噴設(shè)備,還能減小起下摩阻,提高電纜運(yùn)行效率。目前,中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司引進(jìn)了光滑電纜,但還未見應(yīng)用報(bào)道。中國(guó)的橋射聯(lián)作仍以8 mm鎧裝鋼絲電纜為主,配套使用電纜防噴裝置。在引進(jìn)和消化國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上,中國(guó)推出了插拔式井口快速連接裝置,在工廠化橋射聯(lián)作中推廣應(yīng)用(見圖2)。

橋射聯(lián)作分段工具大致經(jīng)歷了易鉆復(fù)合橋塞、大通徑橋塞、可溶橋塞(球座)等發(fā)展階段,北美地區(qū)主要以易鉆復(fù)合橋塞、可溶橋塞應(yīng)用為主,中國(guó)以可溶橋塞應(yīng)用為主(見圖3)。在橋塞坐封工具方面,國(guó)外已普遍采用一次性坐封工具,裝配長(zhǎng)度短、效率高,目前中國(guó)也有同類產(chǎn)品,并在多個(gè)非常規(guī)油氣區(qū)塊初步應(yīng)用。

特殊工具方面,國(guó)外配套完善了井下張力、可釋放短節(jié)等工具,并根據(jù)井況及甲方需求選擇性應(yīng)用。中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司將井下張力、可釋放短節(jié)(見圖4)及震擊解卡器等納入了橋射聯(lián)作輔助工具標(biāo)準(zhǔn)化配置,但應(yīng)用較少。

圖2 插拔式井口快速連接裝置及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

圖3 橋射聯(lián)作分段工具

圖4 可釋放短節(jié)

2.2.3 非常規(guī)射孔配套軟件

國(guó)內(nèi)外針對(duì)非常規(guī)射孔作業(yè)均設(shè)計(jì)開發(fā)了泵送程序及泵送狀態(tài)監(jiān)測(cè)軟件,技術(shù)水平相當(dāng)。如斯倫貝謝公司的Tool Planner軟件、美國(guó)國(guó)民油井華高公司的Cerberus軟件,具備泵送排量及速度設(shè)計(jì)、地面及纜頭張力計(jì)算、管串通過(guò)能力分析等功能。哈里伯頓公司的泵送狀態(tài)監(jiān)測(cè)軟件將各項(xiàng)參數(shù)集成到一個(gè)可視化軟件平臺(tái),便于泵送操作手準(zhǔn)確、及時(shí)地了解泵送狀態(tài),提高了施工安全性。中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司自主開發(fā)了管串通過(guò)能力分析軟件、泵送模擬軟件、智能泵送系統(tǒng),在多個(gè)非常規(guī)油氣區(qū)塊推廣應(yīng)用。中石化勝利石油工程有限公司測(cè)井公司聯(lián)合中國(guó)石油大學(xué)(華東)開發(fā)了水平井射孔與橋塞聯(lián)作管串泵送排量設(shè)計(jì)軟件[23],具有三維井眼軌跡建模、泵送起始深度及地面電纜張力計(jì)算、排量設(shè)計(jì)等功能。

2.2.4 非常規(guī)射孔技術(shù)

非常規(guī)射孔主要有連續(xù)油管傳輸分簇射孔、牽引器輸送分簇射孔及電纜泵送橋射聯(lián)作等。連續(xù)油管傳輸分簇射孔技術(shù)主要有內(nèi)置電纜式、智能起爆式及火工隔板延時(shí)式3種[24]。中國(guó)主要以火工隔板延時(shí)式為主,與國(guó)外的差距在于還未實(shí)現(xiàn)橋塞坐封與分簇射孔聯(lián)作。在智能起爆式方面,國(guó)產(chǎn)智能點(diǎn)火系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性與國(guó)外有較大差距。在牽引器輸送分簇射孔方面,國(guó)內(nèi)外的技術(shù)差距在于爬行速度,斯倫貝謝公司的TuffTRAC牽引器最大爬行速度可達(dá)975 m/h,國(guó)產(chǎn)牽引器大多速度僅為300～600 m/h。在電纜泵送橋射聯(lián)作工藝方面,國(guó)外因井況條件好、輔助工具設(shè)備軟件配套完善、工藝技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)等原因,施工時(shí)效和人員工作效率高于中國(guó)。以斯倫貝謝公司為例,單班作業(yè)人數(shù)僅有3～4人,電纜直井段起下及水平段泵送速度約為9 000 m/h,在井深6 000 m井作業(yè),單段時(shí)效2.0～2.5 h,單井日均施工6～8段,平臺(tái)井日均施工6～18段;中國(guó)一般單班作業(yè)人數(shù)6～8人,電纜直井段起下速度6 000 m/h,水平段泵送速度4 000～6 000 m/h,在井深6 000 m井作業(yè),單段時(shí)效2.7～3.2 h,單井日均施工3～6段,平臺(tái)井日均施工6～12段。

3 射孔器制造及標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 射孔器制造技術(shù)現(xiàn)狀

國(guó)外大部分廠家基本實(shí)現(xiàn)射孔器制造自動(dòng)化,射孔彈壓罩壓力、裝藥重量、壓彈重量等均由自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。國(guó)產(chǎn)射孔器的自動(dòng)化制造能力與國(guó)外差距正在縮小,四川石油射孔器材有限責(zé)任公司、大慶油田射孔器材有限公司均建立了射孔彈自動(dòng)化生產(chǎn)車間,但目前只實(shí)現(xiàn)了藥型罩壓制、射孔彈壓裝等單個(gè)工序的自動(dòng)化。北方斯倫貝謝油田技術(shù)(西安)有限公司通過(guò)引進(jìn)國(guó)外生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)了射孔彈全自動(dòng)化生產(chǎn),并經(jīng)過(guò)自主優(yōu)化改進(jìn)將生產(chǎn)效率提升30%。

3.2 射孔器材標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外提出了射孔器材超市的新概念,并廣泛應(yīng)用在模塊槍生產(chǎn)中,射孔槍、射孔彈等均按照統(tǒng)一接口和標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn),通用互換性強(qiáng)。近年來(lái),中國(guó)加強(qiáng)了射孔器材的標(biāo)準(zhǔn)化工作。長(zhǎng)城鉆探工程有限公司開展了射孔器材設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、質(zhì)量檢驗(yàn)及驗(yàn)收規(guī)范化等工作[25],使射孔器材共享和保供效率明顯提升。中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司發(fā)布了《油氣井通用射孔器材設(shè)計(jì)規(guī)范》,規(guī)定了射孔槍及配件、射孔彈外形、配套工具的設(shè)計(jì)要求,實(shí)現(xiàn)了射孔器材的通用互換。

4 射孔技術(shù)發(fā)展探析

完善射孔技術(shù)研究體系,提高射孔技術(shù)基礎(chǔ)研究水平和原始創(chuàng)新能力,是射孔技術(shù)高質(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ)。中國(guó)應(yīng)加強(qiáng)射孔技術(shù)基礎(chǔ)研究實(shí)驗(yàn)室建設(shè)及設(shè)備配套,開展射孔爆轟測(cè)試、射流分析、爆炸力學(xué)分析等基礎(chǔ)研究,將射孔模擬分析與爆炸力學(xué)試驗(yàn)結(jié)合,通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)優(yōu)化模型,建立更加完善的射孔基礎(chǔ)研究體系。中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室射孔技術(shù)研究室作為中國(guó)唯一的射孔重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,應(yīng)加強(qiáng)與高校及同行之間的合作交流,共同將實(shí)驗(yàn)室打造為中國(guó)射孔行業(yè)技術(shù)研發(fā)及基礎(chǔ)試驗(yàn)的重要平臺(tái)。

在射孔器材研發(fā)方面,建議基于地層及油氣藏特征,綜合考慮射孔穿深、孔徑、孔密等參數(shù),使射孔效果達(dá)到最優(yōu)。在深層油氣井中,儲(chǔ)層壓力增大對(duì)射孔穿深衰減的影響非常大,為此有必要研制特深穿透射孔器。針對(duì)非均質(zhì)性強(qiáng)、地層條件復(fù)雜的儲(chǔ)層,如瑪湖砂礫巖儲(chǔ)層,研發(fā)高孔密深穿透射孔器[26]。為適應(yīng)非常規(guī)油氣水平井壓裂“短段多簇”的發(fā)展思路,建議開發(fā)無(wú)導(dǎo)線及無(wú)導(dǎo)爆索的平面射孔器,減少中間連接環(huán)節(jié),增加單趟管柱射孔簇?cái)?shù)。

在射孔器性能檢測(cè)評(píng)價(jià)方面,應(yīng)完善模擬儲(chǔ)層環(huán)境的射孔器性能評(píng)價(jià)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn),開展模擬儲(chǔ)層條件下的射孔打靶測(cè)試,同時(shí)發(fā)展井下射孔效果檢測(cè)技術(shù),建立射孔器與各種地層的適用性關(guān)系,為射孔器優(yōu)化設(shè)計(jì)及施工器材優(yōu)選提供更有價(jià)值的參考依據(jù)。

在射孔器制造方面,建議加快建設(shè)射孔槍及配套器材自動(dòng)化加工車間,建成射孔彈全工序自動(dòng)化生產(chǎn)線,提高生產(chǎn)效率,提升產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。在射孔器材標(biāo)準(zhǔn)化方面,中國(guó)還需要打破企業(yè)間的標(biāo)準(zhǔn)壁壘,實(shí)現(xiàn)整個(gè)行業(yè)的器材標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一,擴(kuò)大油田用戶的器材選擇范圍,實(shí)現(xiàn)優(yōu)化組合,提升經(jīng)濟(jì)效益。

在射孔軟件開發(fā)方面,建議對(duì)現(xiàn)有的軟件進(jìn)行深度融合,開發(fā)集射孔參數(shù)優(yōu)化、射孔井筒壓力計(jì)算、射孔管柱和套管安全性評(píng)價(jià)、射孔對(duì)壓裂效果影響分析及射后產(chǎn)能預(yù)測(cè)等功能于一體的射孔軟件平臺(tái),完善射孔研發(fā)及生產(chǎn)支撐技術(shù)體系。

在射孔工藝研究方面,針對(duì)深層、超深層油氣井射孔作業(yè)壓力高、井溫高(超過(guò)230 ℃)、管柱受力復(fù)雜等難點(diǎn),攻關(guān)研究245 MPa/260 ℃超高溫超高壓射孔技術(shù)。針對(duì)非常規(guī)油氣藏,重點(diǎn)開展降低地層破裂壓力、誘導(dǎo)壓裂裂縫走向、提高縫網(wǎng)復(fù)雜程度的配套射孔工藝研究,同時(shí)需要進(jìn)一步加強(qiáng)新工藝新技術(shù)推廣以提升作業(yè)效率、降低人工成本。針對(duì)套變井況,還需進(jìn)一步完善連續(xù)油管傳輸射孔作業(yè)能力,實(shí)現(xiàn)橋塞坐封與分簇射孔聯(lián)作,減少連續(xù)油管下井次數(shù),以提高套變井施工效率。針對(duì)薄差層、含邊底水油層、水淹層剩余油等邊際油氣藏,開展一趟管柱分層分時(shí)射孔測(cè)試聯(lián)作、定向/變密度控水射孔[27-28]等特殊工藝研究及應(yīng)用。針對(duì)特殊施工需求,如套管外布設(shè)有光纖,射孔必須避開光纖,對(duì)射孔方位的控制要求相當(dāng)高,尤其是長(zhǎng)水平段井分簇射孔,避開光纖射孔難度更大,目前中國(guó)還沒有成熟技術(shù),亟需攻關(guān),開展非火工類射孔技術(shù)研究也是長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展方向。

在射孔交流合作方面,對(duì)內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)與油田用戶及各專業(yè)化公司的交流合作,多專業(yè)協(xié)作推動(dòng)技術(shù)發(fā)展以滿足生產(chǎn)需求;對(duì)外應(yīng)借助中俄國(guó)際測(cè)井學(xué)術(shù)研討會(huì)、北美射孔研討會(huì)等平臺(tái),加強(qiáng)與國(guó)際先進(jìn)油服公司的交流,及時(shí)跟進(jìn)國(guó)外技術(shù)發(fā)展方向,積極推介中國(guó)優(yōu)勢(shì)技術(shù)及產(chǎn)品,提高國(guó)際同行對(duì)中國(guó)射孔技術(shù)發(fā)展成果的認(rèn)可度,努力爭(zhēng)取國(guó)際性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂話語(yǔ)權(quán),提升中國(guó)油氣井射孔技術(shù)在全球行業(yè)的地位。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著油氣資源開發(fā)對(duì)象的豐富,射孔技術(shù)的內(nèi)涵在不斷發(fā)展,射孔在油氣開發(fā)環(huán)節(jié)中的作用和地位也在不斷變化。射孔是一項(xiàng)涉及多學(xué)科內(nèi)容的特殊技術(shù),其發(fā)展是整個(gè)系統(tǒng)的進(jìn)步。只有堅(jiān)持基礎(chǔ)理論研究、研發(fā)創(chuàng)新、生產(chǎn)制造、工程應(yīng)用、效果評(píng)價(jià)及技術(shù)優(yōu)化等全方位一體化發(fā)展思路不改變,才能不斷適應(yīng)油氣開發(fā)對(duì)射孔提出的各種挑戰(zhàn)。

致謝:國(guó)外射孔技術(shù)現(xiàn)狀數(shù)據(jù)主要來(lái)源于中國(guó)石油工程技術(shù)分公司赴美國(guó)射孔新技術(shù)考察報(bào)告,在此表示感謝。