文档介绍：第二部分
射孔完井工艺技术
概述
目前国内外完井方式主要有套管或尾管射孔完井、割缝衬管完井、裸眼完井、裸眼或套管内砾石充填完井等。其中套管射孔完井是目前国内外使用最广泛的完井方法。其基本原理是在一口井钻井、固井完成后,利用射孔器射穿油层套管、水泥环并穿透至油层一定深度,从而建立井筒与地层间的油气流动通道。该种完井方式的优点是可选择性地射开不同压力、不同物性的油层,以避免油层间干扰,还可避开夹层水、底水和气顶,避开夹层的坍塌,具备实施分层注、采和选择性压裂或酸化等分层作业。
自大庆油田投入开发以来,射孔完井工艺技术大体上经历了三个阶段:第一,以SQ691跟踪射孔仪、泥浆压井、WD67-1型射孔器射孔为标志的准确打开油气层射孔工艺技术阶段;第二,以清水压井过油管射孔、负压射孔、射孔液应用为标志的保护油气层射孔工艺技术阶段;第三,以深穿透射孔、复合射孔、DB-Ⅱ型数字化射孔仪应用为标志的解放油气层射孔工艺技术阶段。
近十年来,国内通过深化射孔理论研究,完善配套工艺,增加射孔弹新品种并形成系列化等,缩短了射孔技术与世界先进水平的差距,总体水平已接近国际先进水平。
第一章射孔器及其检测技术
第一节射孔器
射孔器是用于油气井射孔的器材(或装置)及其配套件的组合体,其作用是打开井下封闭油气层的套管、水泥环并深入油气层,建立井筒与油气层间连通的通道,其性能的好坏直接影响到射孔完井效果。
一、射孔器发展概况
(一)机械切孔器
1910年,用一个机械刀片在套管上旋转钻孔,机械切孔器用钻杆下井,然后打开切刀,当切刀绕销钉旋转时,靠钻杆的上提力切入套管壁。这种穿孔法速度慢、成本高,水泥环超过25mm厚时效果不佳。
(二)子弹射孔器
1926年,Sid Mine首先发明了子弹射孔方法,美国兰威尔斯公司(现在西方阿特拉斯公司)获得了专利,于1932年首次用于油井套管射孔,在加利福尼亚Montebello油田一口800m深的井,用了8天时间,下井11次,共发射80枚子弹。该射孔方法比机械切孔方法进一步,广泛使用了二十多年,目前国外仍有应用。
(三)聚能射孔器
高能炸药的聚能效应早在1945年,. Melemore等在美国福特沃斯成立了油井炸药公司(Well Explosives, Inc.—现今哈里伯顿·威立克斯公司的前身),开发了油气井聚能射孔弹,1946年首次在裸眼井中射孔,1948年在密西西比二口套管井中射孔。聚能射孔弹穿透力强,效率高,从此聚能射孔技术在石油工业中得到了迅速发展。
(四)其它
1、复合射孔器
上个世纪八十年代,随着高能气体压裂技术的完善与发展,将聚能射孔与高能气体压裂相结合形成了复合射孔器。射孔后,利用推进剂的快速燃烧产生高温高压气体,对地层进行造缝。九十年代,复合射孔器得到了很大的发展。复合射孔器按结构形式可以分为一体式、分体式、外套式、二次增效等。
2、水力喷砂射孔器
上个世纪六十年代初以来,水力喷砂射孔在国外逐步成熟,美、俄等国相继用它在准备进行水力压裂的地层、聚能射孔效率不高并且地质和技术条件复杂的地层进行射孔,以及在一些特殊条件下使用。这种方法是借助于含有分选好的石英或其它磨料的高压液流进行井下射孔。液流通过喷嘴的速度约150~250m/s,流量约1L/s~6L/s,枪外径约80~230mm,枪身用油管下入井中,井口泵为2~8台大功率泵。该技术在俄罗斯使用较多,约占其射孔作业的5%。
3、激光射孔器
这种方法将地面激光发生器产生的高功率相干光束通过光缆导向沿着井轴到达预定射孔深度,然后通过设在此处的激光接受器将光束横向折射到被射位置,光束连续聚焦在折射光束轴的聚焦点上,形成射孔孔眼。预计激光射孔器的射孔穿透深度可达457mm,可按要求射开多个孔眼,,此外激光射孔器的孔眼定位相当准确,使每个孔眼都能对准油气层。这种射孔方法可最大限度地降低对油气层的损害。但到目前为止,未见现场应用情况报道。
虽然,射孔器的种类较多,但目前射孔仍以聚能射孔器或以其为基础发展起来的复合射孔器为主。
二、聚能效应
在谈聚能射孔器之前,首先要了解聚能效应。为了说明聚能效应,首先看一组实验结果,实验的目的是比较不同装药结构穿钢板能力。见图1-1-1。
试验条件:用柱状药柱,直径为30mm,高度为100mm,所用钢板为中碳钢。
图1-1-1a是将药柱直接放在钢板上,其结果在钢板上炸出了一个浅浅的凹坑。
图1-1-1b是在装药外形尺寸不变的基础上,在药柱下方挖了一个锥形孔,试验结果为在钢板上炸出了一个深约6-7mm的坑。可见药柱下有锥形孔时,虽然药量减少了,穿孔能力却提高了。
图1-1-1c,在锥形孔内放一个铜罩(称为药型罩)就能射出80mm深的孔