水平井变密度射孔技术研究

杜小龙

（中国石油集团测井有限公司长庆事业部，陕西西安 710000）

水平井变密度射孔技术研究

杜小龙

（中国石油集团测井有限公司长庆事业部，陕西西安 710000）

为研究水平井变密度射孔技术的发展与运用现状，通过对水平井变密度射孔技术基础性模型研究，并根据经验进行现场运用要点的总结，以期为油田开发增产提供建设性意见。

水平井；变密度；射孔；产能

随着社会的进步与技术的发展，传统的直井钻探技术已经不适应薄油层、稠油及其非常规领域的开发。取而代之的是水平井、大尺度斜井、单井口多分支的分支井等钻探技术，而井下工艺也随之改进。以水平井射孔完井技术为例，水力模型优化与井下工具升级正给单井产量的提升给与帮助。基于此，本文对水平井变密度射孔技术展开深入探讨，为油田开发增产提供建设性意见。

1 水平井变密度射孔技术研究

水平井因特殊的大斜度变轨工艺而逐步将井身钻探至水平，通常在该种井筒内其油液流动方向存在压力降，由油、气、水组成的复合压力降在长水平段会诱发非均匀流动，在油藏间的天然压力差影响下，使下游流量发生总体增大式的复杂流动，最终导致各射孔段出液量不均，通常在油气藏低压井筒部位下游能获得高产，高压上游端较小。特别是在一些高渗透性油气藏和薄层油藏，注意并运用好这些压力降对后续开采非常有帮助。而在我国相应油气田储层中薄油层占绝大多数，具有底水和气顶特征的油田数不胜数。若射孔不利，气锥和水锥出现的概率很大，严重影响生产[1]。针对此，通过合理射孔密度的设定将射孔孔眼的节流作用充分进行组合运用，科学控制井筒液量，保证均匀流动，为稳产和高产做好技术储备。

水平井变密度射孔技术的核心在于复杂情况下的射孔模型研究。常规的射孔模型都是基于直井环境下展开的，且为均匀射孔密度。而水平井由于出现较晚，井下情况复杂，其相应的射孔模型研究也是在20世纪90年代才起步研究的，其相关基础性积累还有待完善。

在该领域最早起步的是 1991 年 Landman 和 Goldthorpe 在常规井筒内进行的流体动量守恒方程研究。在模型建立之初就考虑到了射孔的有效均质油藏的达西流动方程和水平井管中的流动方程产生的现场误差，所以将其耦合在一起，并获取相应现场数据进行拟合性修正，尽量减小扰动误差。简单勾勒出了水平井模拟管中混合液体井筒流动压力和速度变化剖面，最终通过这些数据进行不同产量与稳产周期下的最优的射孔分布，但仅限于室内试验，并未现场实验射孔方案。随后 Landman 运用当时情况下的计算机数学拟合模拟技术进行了针对于特定工区内的高渗、均质和各向异性地层中不同井斜、孔密、孔相位和压实带破坏等情况下的产量公式拟合推算，得出了原始计算机式数学模型，并且通过现场工区论证了沿着井筒的孔密应该有疏有密的分布这一经验性成果。1993年，Marett 进行了室内研究结果的现场试验，在真实的水平井水平段井筒内进行了不同压差下的孔密优化，最终通过在距离井筒下游端足够远的位置进行射孔加密，验证了密度射孔能有效补充井筒压降这一成果。随后水平井变密度射孔技术开始成体系性发展与运用。如 1994年 Oseberg 油田就首创性设计了考虑射孔油相、单相流的流动模型，并进行现场射孔试验。最终得出该方案能有效控制油相环境下水平井筒内的流动剖面。

2 现场施工情况下水平井变密度射孔注意要点

根据国外相关室内试验与现场运用研究，并通过多年的技术引进与我国自身研究发展基础上，在基于当前井下工艺及其施工技术的革新帮助下，我国已经形成具有自主知识产权的成体系施工设计与现场控制要点。具体总结如下：

1）科学进行射孔密度的预设能有效调节水平井生产剖面，保证其高产、稳产。根据室内核算与现场工作经验，施工前应依据水平井完井方式、气液总产量、井内流体性质和储层性质，实现水平井均匀的流入剖面以减缓可能出现的水气锥进，从而最终提高油藏的开采效率，射孔密度从水平井趾端到跟端应是逐渐减小。

2）若在同一个油藏环境与生产设计下，水平井变密度射孔的产量低于等密度射孔的产量，则能充分表明油藏条件好、底水差的油藏不适用变密度射孔，只有在油藏厚度较薄、底水气顶能量充足的情况下，需要对水平井筒的流入剖面进行控制时变密度射孔才具有经济性运用价值。

3）水平井水平段的两端受边油藏的影响较为严重，其所在的位置产量较大，很难进行人为剖面的控制，在进行变密度射孔设计时，应尽量避射水平井的跟端和趾端。

4）地层渗透率和水平段长度均是水平井变密度射孔设计中的重要影响因素，地层渗透率和水平段长度的较小变化，能够引起水平井射孔密度的急剧变化。

3 结束语

水平井工艺的运用相比常规直井在各方面都具有一定优势，具体来说其在遏制油井过早出水、提高单井产量、稳产、限产、可持续开采问题上具有前瞻性。而水平井变密度射孔技术的运用能有效克服储层非均质性、水平段井斜角变化、水平段内摩擦损失等因素造成的单井产液剖面不均衡现象，为水平井的科学开发做出了辅助性帮助。下步应对复杂情况下的扰动干扰模型进行研究，进一步优化水平段射孔方案，使其更加匹配不同地质条件下的水平井开发。

[1] 李华 .水平井变密度射孔和分段射孔完井技术研究 [D].青岛 ：中国石油大学（华东），2008.

Study on Variable Density Perforation Technology in Horizontal Wells

Du Xiao-long

In order to study the development and application of variable-density perforation technology in horizontal wells，this paper summarizes the basic models of variable-density perforation technology in horizontal wells and summarizes them according to the experience，so as to provide constructive results for oil fi eld development and production opinion.

horizontal well；variable density ；perforation ；production capacity

TE275.1

：B

：1003–6490（2017）07–0072–01

2017–05–22

杜小龙（1978—），男，陕西商州人，助理工程师，主要从事油田测井工作。