ＰＵＲＥ動態(tài)負壓射孔技術在大慶油田的應用

劉　橋

[摘要]由于射孔同時會粉碎地層中的巖石顆粒,產生近孔道壓實帶,使壓實帶區(qū)域內的孔隙度和滲透率明顯降低。為減小射孔污染,發(fā)展出了負壓射孔技術?，F(xiàn)場實踐和室內試驗已證實,負壓射孔是降低射孔損害、減少孔眼堵塞、提高油氣產能的最佳射孔方法。斯倫貝謝公司在該技術基礎上又開發(fā)出一種在射孔后瞬間形成井內負壓的新技術,即PURE動態(tài)負壓射孔技術。通過該技術,可在初始靜態(tài)壓力為正壓、負壓或平衡壓力的條件下在射孔后實現(xiàn)動態(tài)負壓,清洗射孔孔眼,提高壓實帶的滲透率。該技術使用一種全新的施工設計方法和專門的硬件設備,可顯著地提高井的產能和注入率,較原有負壓射孔取得了更好的效果。為探索該技術對于大慶外圍低滲透油田的適應性,選擇Y110-84井進行現(xiàn)場實驗應用。斯倫貝謝公司應用SPAN軟件進行射孔優(yōu)化設計,確定PURE動態(tài)負壓射孔方案。射孔后,對該井進行測試求產,產量為日產油7.161t。經對測試壓力資料進行試井分析,表皮系數(shù)為0.79,射孔污染基本解除,達到比較好的試驗效果。

[關鍵詞]動態(tài)負壓 射孔 試驗應用

中圖分類號:TU1文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0920150-01

一、技術背景

(一)負壓射孔技術

聚能射孔彈爆轟形成的高速金屬射流撞擊巖層,在巖層內形成射孔孔道,射孔孔道被粉碎的巖屑和射孔殘余物所堵塞;而在孔道周圍受射流擠壓影響產生一個壓實區(qū),其孔隙度、滲透率明顯下降。壓實帶內平均滲透率下降幅度較大,只有原滲透率的21.90%-28.02%。[1]為減小射孔污染,發(fā)展了負壓射孔技術。傳統(tǒng)理論認為,由于負壓差的存在,使得在射孔的瞬間地層流體產生負壓沖擊回流,沖洗孔眼附近的地層和孔眼內的爆炸殘余物,暢通了油流通道,從而達到提高油氣井產能的目的。許多現(xiàn)場實踐和室內試驗已證實,負壓射孔是降低射孔損害、減少孔眼堵塞、提高油氣產能的最佳射孔方法之一。[2]

(二)PURE動態(tài)負壓射孔技術

斯倫貝謝公司在分析研究負壓射孔試驗時,發(fā)現(xiàn)射孔過程中的壓力動態(tài)變化規(guī)律。在試驗中,模擬的井眼壓力會在射孔沖擊波造成的瞬間快速變化后上升;然后當井內流體進入射孔的槍身后下降。通過改變射孔組合,可控制射孔后的壓力變化,使壓力在動態(tài)變化過程中保持一定的負壓。巖心流動效率分析顯示,動態(tài)負壓射孔后巖心流動效率比為0.67-0.92,射孔巖心產能遠遠高于其他靜態(tài)負壓試驗。動態(tài)負壓射孔能使Kc/K值接近1,而常規(guī)靜態(tài)負壓射孔的Kc/K值小于0.1,在最好的情況下,也只有大約0.3。[3]最終,斯倫貝謝公司開發(fā)出了PURE動態(tài)負壓射孔技術。

在PURE動態(tài)負壓射孔技術中,動態(tài)壓力的控制是該技術的核心,需要設計的射孔槍系統(tǒng),包括PURE射孔槍、PowerJet射孔彈、射孔孔密和特殊的射孔排列方式,在較低的負壓或正壓條件下產生足夠的動態(tài)負壓。根據地層滲透率,可選射孔槍長度從4.6m-6.1m不等。射孔段較短時用19s/m的PowerJet 3406射孔彈,射孔段較長時用孔密小于19s/m的PowerJet 2906射孔彈,射孔段中等時用19s/m的PowerJet2906射孔彈。在動態(tài)負壓射孔過程中,最大瞬時負壓值可達到16.5MPa-26.4MPa。

二、應用實例

(一)試驗區(qū)塊特征

為驗證PURE動態(tài)負壓射孔技術對于大慶油田低滲透油層開發(fā)的適用性,確定了試驗區(qū)塊。該區(qū)塊儲層巖性為成熟度較低的混合砂巖,砂巖以泥質膠結為主,泥質含量10%左右,少量為鈣質膠結,膠結類型主要是再生孔隙或孔隙薄膜式。油層有效孔隙度為12.9%-23.6%,平均孔隙度為19.5%,空氣滲透率為74.2×10-3μm2,屬中孔低滲透儲層。區(qū)塊內的地層壓力資料計算結果表明,油層壓力變化范圍13.7-16.1MPa;根據實測地層溫度資料,地層溫度為64.4-71.0℃,平均地層溫度67.57℃。屬于正常壓力溫度系統(tǒng)。在區(qū)塊內選擇了Y110-84井為射孔試驗井。

(二)動態(tài)負壓射孔優(yōu)化設計

斯倫貝謝公司應用SPAN射孔優(yōu)化設計軟件,對比了兩種射孔系統(tǒng):(1)3-3/8″PURE槍和PowerJet3406深穿透射孔彈,動態(tài)負壓射孔方式(2)3-3/8″HSD槍和PowerJet3406深穿透射孔彈,非動態(tài)負壓射孔方式。

1.3-3/8″PURE槍,PowerJet3406射孔彈

2.3-3/8″HSD槍,PowerJet3406射孔彈

從表1可以看出,PowerJet3406 PURE射孔方式比PowerJet3406 HSD射孔效果好。因此確定的射孔方案為:3-3/8″PURE射孔槍(86mm),PJ3406深穿透聚能射孔彈,TCP油管輸送射孔,要求井口液面平衡狀態(tài),起爆方式為投棒點火。

(三)射孔效果分析

針對本次射孔試驗,應用石油井下P-T測試儀進行的射孔壓力監(jiān)測。

監(jiān)測結果顯示,射孔前井筒內靜壓15.72MPa,射孔彈起爆后井筒內的峰值壓力達到56.72MPa后,壓力開始下降,進入動態(tài)負壓階段,最大動態(tài)負壓值達到11.39MPa(地層壓力為15.89MPa),動態(tài)負壓持續(xù)時間0.62s。

射孔后,對該井進行了測試求產,產量為日產油7.161t。經對測試壓力資料進行試井分析,表皮系數(shù)為0.79,射孔污染基本解除,達到了比較好的試驗效果。

三、結論

1.動態(tài)負壓是負壓射孔中的新概念,動態(tài)負壓射孔技術是負壓射孔技術的新發(fā)展,動態(tài)負壓關注的是射孔后瞬間的壓力變化過程。

2.斯倫貝謝公司的PURE動態(tài)負壓射孔技術可以在初始壓力為平衡狀態(tài)的條件下實現(xiàn)負壓射孔,使射孔前的準備變得簡單。

3.試驗結果表明,應用PURE動態(tài)負壓射孔技術,可以減小射孔污染,對于油井增產起到了很好的效果。

參考文獻:

[1]李東傳等,《射孔壓實帶研究》,石油勘探與開發(fā),2000年10月,27卷,第5期,112頁.

[2]牛超群等,《油氣井完井射孔技術》,石油工業(yè)出版社,1994年4月第一版,108頁.

[3]Eelco Bakker等,《動態(tài)負壓射孔新技術》,油田新技術,2003/2004

冬季刊,54頁.

作者簡介:

劉橋(1973-),男,工程師,1997年畢業(yè)于大慶石油學院,現(xiàn)在大慶油田有限責任公司試油試采分公司研究所從事射孔工藝研究工作。