复合射孔工艺在塔河油田的应用

陈东波，徐刚，苏鹏，李渭亮

（中石化西北油田分公司工程技术研究院，新疆 乌鲁木齐 830011）

塔河油田YQ15井区上油组主砂圈闭为构造型底水油藏。油藏深度5100m，分2套储层:顶部差油气层段和下部油气层段。顶部差油气层段孔隙度为9.9%。渗透率为4.42mD，为一套低－特低孔、特低渗储层。下部油气层段孔隙度为17.4%，渗透率为78mD，为一套中孔、中低渗储层。

目前YQ15井区上油组已完钻2口井，资料显示，与塔河油田主体区碎屑岩油藏相比，该区物性较差；在塔河油田碎屑岩不需要压裂的前提下，可以采用特殊射孔工艺，来改善储层渗流能力。

1 复合射孔技术原理

复合射孔是射孔弹与复合火药2种能量有机结合。射孔弹经过导爆索加压引爆后，使枪内产生高温高压，爆炸射流侵彻形成孔道和爆炸冲击。

金属射流使弹壳破碎，并以高速切割片状火药，枪身内压力和温度变化产生耦合作用，使得火药快速燃烧并迅速转为爆燃。并产生二次峰值压力，主要用于造缝。最终在近井带形成孔缝结合型超穿深裂缝体系［1－4］。

2 YQ15－2H井射孔方案

2.1 井段确定

在370m的水平段中，考虑到指端测井解释为油水同层，本次射孔只打开跟端测井解释的油层段，如图1所示。

2.2 相位确定

针对轨迹设在油层中的不同位置确定不同的射孔相位，通过相位的调整使避水高度保持一致，促使底水均匀上升 （见图1）。

设计穿深为2m，计算得出孔缝体系底深为5095m左右，距油水同层顶为1.1m，且邻近油水同层段采用向上射孔。综合考虑砂顶 （5091.5m）、井眼轨迹 （5092～5096m）及避水需求 （油水同层顶5096.1m），将射孔段分为5段，相位依次为:垂直向下90°，水平向下60°，水平向下30°，水平180°，水平向上60°。

2.3 枪型确定

塔河油田碎屑岩水平段一般采用的是139mm套管，复合射孔后，毛刺较大，102枪在水平段至造斜点容易卡枪。结合峰值压力，通过计算，枪型选择FS96－13DP39，射孔枪外径96mm，壁厚10mm。射孔弹选用SDP40HMX30－1，13孔／m，装药量30g／发。混泥靶穿深730mm，混泥靶孔径10.5mm。

图1 射孔相位优化图

3 复合火药量的确定

复合射孔的装药量是复合射孔设计中的关键点，决定着复合射孔的穿深及对地层改造的效果。确定水平井复合射孔的装药量设计需要遵循以下3个原则:高能气体有效压力须高于地层破裂压力1.2倍，不能超过套管极限抗压强度；高能气体有效压力造缝深度考虑避水需求；加大低渗段火药量，来均衡打开段的渗流能力［2，5－6］。

3.1 下限值的确定

YQ15－2H井水平段垂深在5095m左右，依据该地区地层破裂压力梯度可计出该井地层破裂压力为86MPa，破压压力的1.2倍为103.2MPa。

3.2 上限值的确定

YQ15－2H井水平段套管外径139.7mm套管，壁厚9.17mm，材质N80，长圆扣，根据API标准其抗内压63.4MPa。加上地层平衡压56.6MPa，其实际抗内压强度为120MPa。

3.3 其他影响因素

YQ15－2H井要求孔缝体系穿深为2m，根据拟合得出其需要的峰值压力为115MPa；跟段差油气层渗透率为指端油气层的一半，通过装药量的调整，来均衡渗流能力。

3.4 最终复合火药量确定

通过软件模拟计算，安全有效的装药量范围为0.35～0.45kg／m，选取10种装药量设计在该井况条件下产生的p－t曲线预测，曲线显示装药量愈大峰值压力愈大，30MPa以上的作用时间愈长。但在超过安全装药量范围时，即装药0.45kg／m时，曲线形式表现为峰值压力高，但压力迅速下降，说明该药量下套管损坏后对火药燃烧产生的p－t历程有明显影响。结合缝长模拟，最后确定指端高渗段装药量为0.38kg／m，根端高渗段装药量为0.40kg／m，峰值压力60MPa，有效压力作用时间在6ms以上［3］。

4 现场应用

2013年5月2～3日对YQ15－2H井进行复合射孔作业。环空打压至19MPa，稳压4min突降至12MPa，引爆射孔枪，TCP检测系统显示良好。射开层位T3h，井段5271.00～5437.00m，射孔总厚度166m，起甩射孔管柱，发射率100%。

邻井YQ15井上油组采用欧文弹射孔，助排期间气举／抽汲 （2000m）共出液50m3左右，表现供液不足特征；YQ15－2H井同层位采用复合射孔工艺，气举 （1500m）助排期间供液稳定在2m3／h左右；说明复合射孔较好的改善了地层的渗流能力 （见表1）。

表1 射孔效果对比

5 结论

1）通过与邻井射孔后排液能力对比，认为复合射孔在近井带形成的孔缝体系较好的改善了地层的渗流性能，地层供液能力增强。

2）复合射孔适应于深穿透需求，适合于目的层轨迹未钻遇油层，井眼距油层1.5m以上，有深穿透需求的井。

3）复合射孔可以形成孔缝结合的渗流体系，改善导流性能，提高供液能力；结合适合的压裂技术，为外围低孔低渗储层增产增效提供了新的思路。

［1］刘会娟，刘荫忠，田毅，等 .复合射孔爆炸与燃烧机理数值模拟分析 ［J］.测井技术，2012，36（1）:78－83.

［2］沈晶鑫，成建龙，刘荫忠，等 .内置式复合射孔装药量优化设计 ［J］.油气井测试，2011，35（1）:75－78.

［3］陶亮，艾晓莉 .复合射孔数值模拟的准确性验证及其应用展望 ［J］.油气井测试，2007，31（1）:45－49.

［4］张国按，孙志明 .高能复合射 （FracGun）在国外A油田的应用 ［J］.石油钻探技术，2006（1）:62－64.

［5］项忠华 .射孔压裂参数优化设计研究 ［D］.北京:中国石油大学，2002.

［6］吴飞鹏，蒲春生，陈德春，等 .高能气体压裂合理装药量的设计与应用 ［J］.石油钻探技术，2009（1）:80－82.