大斜度井射孔技术的探讨

杨爱军

中国石油大庆油田有限责任公司第七采油厂（黑龙江大庆163517）

大斜度井射孔技术的探讨

杨爱军

中国石油大庆油田有限责任公司第七采油厂（黑龙江大庆163517）

目前现有的射孔工艺技术射孔孔道始终垂直于枪身，该射孔方式只适合直井或井斜角比较小的定向井，但是大斜度井采用这种射孔方式，由于井眼轨迹与储层斜交，射孔孔道方向就不能保证平行储层，直接影响到射孔弹对储层的有效穿深，同时，射孔孔道有可能穿出油层，最终影响到射孔完井效率和单井产能。因此，有必要开展大斜度井射孔技术研究。该技术通过在弹架内纵向调整射孔弹弹角，结合滚动扶正器进行地层射孔，使最终射孔孔道垂直于地层，解决射孔器在套管中偏移问题的同时，大大提高了大斜度井射孔施工效果，为大斜度井射孔提供技术支持，与应用常规射孔技术的邻井对比，平均有效采油强度提高了29%。

大斜度井；射孔技术；平行储层

中国石油大庆油田有限责任公司第七采油厂永乐油田葡47区块为2015年重点产能建设区块，葡萄花油层未动用含油面积23.6km2，未动用石油地质储量506.76×104t。区内有库里泡，水域面积较大，约占葡47区块面积的50%，水深最大可达6m，一般2m左右。受地面条件的影响，部分井采用斜井开采技术，约有50口井井斜角在30°以上，目前完钻的井最大井斜角高达71.5°，因此，如何提高大斜度井射孔完井效率，最大限度发挥新井产能，研究并用大斜度井射孔技术是一项非常重要的工作。

1 射孔方式存在的问题

现有射孔方式在大斜度井上应用存在以下主要问题：

一是螺旋布孔，压裂时有可能造成段与段之间压裂裂缝的交叉串通，影响压裂效果。目前射孔一般采用螺旋布孔方式，射孔后，在井筒套管内表面形成螺旋状均布排列的多个孔眼。压裂时，无论裂缝在近井孔眼处如何起裂拓展，裂缝延伸到最远处时最终会转向沿垂直于天然最小主应力的方向扩展，极有可能造成段与段之间压裂裂缝的交叉串通，影响压裂效果。

二是射流方向均与射孔枪垂直，对于储层和井筒斜交的情况，射流方向并未对准地层主应力方向，尤其是对于薄层井施工时，极易发生穿层，影响射孔施工效果，同时也造成了压裂实施难度加大。

三是由于射孔器不居中，使枪管壁与套管壁之间间隙不同，导致射孔后孔眼在套管上分布不均匀、深浅差异较大、孔径大小不一等问题,降低套管的承载能力,影响射孔效果[1]。在射孔器不均匀偏靠模拟射孔试验中显示，射孔器偏靠时平均穿孔深度比居中时平均穿孔深度降低了8.31%，射孔器偏靠时平均穿孔孔径比居中时平均穿孔孔径降低7.1%，降低了射孔效果（表1）。

2 大斜度井射孔技术

2.1 大斜度井射孔技术思路

通过新型弹架结构，依据地层倾角、井斜角等数据，在弹架里纵向旋转射孔弹，调定每发射孔弹的射角，然后利用“斜井自定向射孔”或“管输定方位射孔”原理进行施工，使每发射孔弹的孔道均平行地层[2]。

2.2 结构组成

定射角定方位射孔器的关键技术是调角弹架结构。弹架管采用无缝钢管激光切割制成；在弹的射孔方向开有大的方口，弹尾方向开有小的方口；弹的转动结构由尼龙弹套和补心组成。能使射孔弹在纵向上转动，借助于调角专用工具将弹旋转到“射角”的度数，而后紧固2个顶丝就完成了调定射角的操作。

2.3 工艺原理

大斜度井采用一次性下井施工方案，采用夹层枪过夹层方式，所有射孔管柱采用外键定向连接，使射孔管柱为一个整体，方位一致，旋转接头上有陀螺仪测向的定位键，投棒起爆方式起爆，管串结构如图1所示，整个器材的排布方式根据井资料进行设计排布。

图1 管串结构图

2.4 技术优势

1）改变了传统的螺旋排列的射孔方式，射孔后使后续的压裂裂缝沿着预订的方向扩展。

2）依据地层倾角、井斜角等数据，在弹架里纵向旋转射孔弹，调定每发射孔弹的射角使每发射孔弹的孔道均平行地层。

3）滚动扶正器的应用，可使射孔枪在井筒中始终保持保持居中，减小由于射孔器偏靠对射孔效果的影响。

3 现场应用效果

大位移井射孔技术，使射孔方向指向较易压开储层的主应力方向，有效降低储层破裂压力[3-5]。满足低渗、薄差层及特殊井开发改造的需要，并可以与斜井自定向、水平井电缆泵送技术配合应用，推广应用前景广阔。

优选不同区块大斜度井进行射孔试验,结果如表2、表3所示。在注水井中,大斜度井射孔完井与常规射孔完井相比，压后注入强度2015年5月提高33%，同年7月提高19%；而采出井平均有效采油强度也比常规射孔完井方式提升26%，增油效果显著。

表2 不同完井方式下注水井效果对比

表3 不同完井方式下油井生产效果对比

4 几点认识

1）大斜度井射孔技术，可使每发射孔弹孔道平行于地层；同时弹架上下有扶正功能，使射孔器在套管内居中，解决了射孔孔道穿出地层及射孔器在套管中偏靠的问题，为大斜度井的射孔技术提供技术支撑。

2）大斜度井射孔技术研究，通过定面角射孔技术、平行储层射孔技术及等孔径射孔技术应用，提高大斜度井射孔施工效果，并可以更好地引导水力压裂裂缝走向，提高压裂施工效果。

[1]万仁溥.现代完井工程[M].北京：石油工业出版社，1993.

[2]李克向.保护油气层钻井完井技术[M].北京：石油工业出版社，1993.

[3]姜伟.歧口17-2油田大位移水平井TCP射孔技术[J].中国海上油气工程，2002,14（2）：30-34.

[4]郭建春，邓燕，赵金洲.射孔完井方式下大位移井压裂裂缝起裂压力研究[J].天然气工业，2006,26（6）：105-107.

[5]张学鸿，李燕，董振刚，等.侧钻水平井射孔管柱力学与强度分析[J].大庆石油学院学报，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

尉立岗

2015-07-19

摄影/徐志武

杨爱军（1981-），男，现主要从事油气开采工艺及相关研究工作。