無圍壓射孔技術(shù)在低滲透油田的應(yīng)用與認(rèn)識(shí)

李濤

（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠，黑龍江 大慶 163517）

1 前言

無圍壓射孔就是應(yīng)用特制的射孔器，在井筒中沒有圍壓的情況下打開油流通道，槍體不產(chǎn)生較大形變，實(shí)現(xiàn)提高炮眼穿透深度、最大程度減少射孔液進(jìn)入底層所造成的污染。改變了常規(guī)射孔完井施工時(shí)，井筒內(nèi)射孔器外面必須有一定高度的完井液來保證射孔時(shí)射孔槍體不被炸裂或嚴(yán)重變形，避免了低壓、低滲透層負(fù)壓射孔難以實(shí)現(xiàn)的問題。

2 射孔器的性能特點(diǎn)

在無圍壓條件射孔時(shí)，由于射孔器槍體只承受彈殼碎解和聚能炸藥殘余能量產(chǎn)生的內(nèi)壓和射孔彈殼的沖擊力作用，對(duì)射孔器槍體材料提出了更高的要求。表1 是按照厚壁圓筒的最大剪應(yīng)力理論計(jì)算出常規(guī)102 射孔槍槍體在承受不同圍壓時(shí)其最大承壓值。

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從表中可以看出，圍壓對(duì)射孔槍體承受內(nèi)壓的能力影響較大。在無圍壓的條件下，考慮到安全因數(shù)，射孔槍需要承受105MPa 的內(nèi)壓，而現(xiàn)在通用材料制作的射孔槍無法滿足承壓要求。

因此，在材料力學(xué)理論計(jì)算的基礎(chǔ)上，對(duì)槍體壁厚，材料的強(qiáng)度、硬度、延伸率、沖擊功等方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)合特殊的工藝處理技術(shù)，將優(yōu)選出材料制作成無圍壓結(jié)構(gòu)的射孔槍，經(jīng)過多次地面打靶試驗(yàn)最終選取了脹徑最小、經(jīng)特殊工藝處理后的32CrMo4 材料為無圍壓射孔槍體制作材料。并設(shè)計(jì)厚壁為11mm，彈架為高強(qiáng)度的Q235 冷拔直縫焊管，內(nèi)置導(dǎo)爆索。

為了在迅速釋放槍體內(nèi)壓的同時(shí)降低盲孔底板弓形波對(duì)射孔彈射流的影響，增強(qiáng)了射孔彈的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)采用變徑盲孔結(jié)構(gòu)。

3 優(yōu)勢(shì)分析

3.1 增加了射孔穿深

圖1 彈架結(jié)構(gòu)示意圖

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無圍壓射孔槍由于采用偏心裝彈設(shè)計(jì)，偏心彈架槍比普通彈架槍槍內(nèi)炸高增加了3mm，在彌補(bǔ)槍體壁厚加大引起的槍內(nèi)炸高變小條件下，使槍內(nèi)炸高比壁厚為9mm 時(shí)提高了2mm，炸高的提高是射孔器穿深增大的一個(gè)因素。同時(shí)由于在空氣介質(zhì)下，取消了常規(guī)射孔槍外環(huán)形水體對(duì)射流的阻礙作用，進(jìn)一步提高了射孔彈穿深。

3.2 清潔了射孔孔眼

無圍壓射孔技術(shù)是在最大靜態(tài)負(fù)壓下射孔，利于地層流體在負(fù)壓差作用下反沖洗射孔孔眼，減輕炮眼周圍壓實(shí)作用。同時(shí)對(duì)阻止了外來液體進(jìn)入油層引起地層傷害起到了一定的作用。

3.3 地面混凝土靶實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證無圍壓射孔槍在空氣介質(zhì)下施工效果及安全性進(jìn)行地面混凝土靶實(shí)驗(yàn)，平均穿深為609 mm，比在液體介質(zhì)下平均穿深提高了79mm，槍體最大脹大是3.3mm，槍體無裂紋。說明無圍壓射孔槍設(shè)計(jì)是合理的，滿足安全施工，提高穿深的要求。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

4.1 施工工藝

為了評(píng)價(jià)無圍壓射孔技術(shù)的適應(yīng)性，2006年我廠在低滲透油田共應(yīng)用無圍壓射孔5 口井。施工中，先將井筒內(nèi)液體提撈成無圍壓狀態(tài)，再應(yīng)用油管將YD-102 槍裝DP44RDX-5 彈射孔器輸送至目的層，投棒點(diǎn)火方式起爆。

4.2 應(yīng)用效果

射孔完成后觀察槍身，所有射孔完的槍身無變形、無異常；孔眼大小較均勻，孔眼邊緣圓滑，孔眼形狀規(guī)則整齊，槍體無裂縫，最大脹徑小于5mm，盲孔對(duì)位率100%，射孔發(fā)射率100%。從工藝效果看（見表2），無圍壓射孔比常規(guī)負(fù)壓射孔平均采液強(qiáng)度提高了16.46%，說明無圍壓射孔可以提高穿深，具有增加單井產(chǎn)能的優(yōu)勢(shì)。平均視表皮系數(shù)減低了4.14，說明無圍壓射孔技術(shù)可以降低地層污染，對(duì)地層改善程度較好。根據(jù)先期現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)口井進(jìn)行的聲波變密度和多臂井徑測(cè)井檢測(cè)結(jié)果，射孔井段套管最大脹大值小于3mm，射孔井段射孔前后水泥膠結(jié)指數(shù)基本相同，證明應(yīng)用無圍壓射孔技術(shù)完井對(duì)套管和水泥環(huán)影響不大。

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

5.1 無圍壓射孔技術(shù)是在最大靜態(tài)負(fù)壓下射孔，有利于清潔射孔孔眼，防止地層傷害平均單井的產(chǎn)液強(qiáng)度提高了0.13 t/d·m，現(xiàn)場(chǎng)施工安全可靠，應(yīng)用效果比較理想。

5.2 無圍壓射孔槍由于采用偏心裝彈設(shè)計(jì)，槍內(nèi)炸高提高了2mm。同時(shí)由于在空氣介質(zhì)下，取消了常規(guī)射孔槍外環(huán)形水體對(duì)射流的阻礙作用，提高了射孔彈穿深79mm。

5.3 無圍壓射孔是在最大負(fù)壓條件下實(shí)施深穿透射孔，由于最大負(fù)壓差的作用容易造成膠結(jié)差地層出砂，出現(xiàn)后續(xù)卡泵問題。該技術(shù)比較適合出砂少的區(qū)塊生產(chǎn)井應(yīng)用。

5.4 對(duì)于同時(shí)具有兩個(gè)不同滲透率開發(fā)層系，且隔層較大，下部低壓、低滲透率層負(fù)壓值難以實(shí)現(xiàn)的分層合采井，應(yīng)用無圍壓射孔可有效減少了射孔完井后，因高圍壓造成的射孔液進(jìn)入下部低滲透率層，造成油層損害，而影響油井產(chǎn)能。

[1]王樹申，鄭長建等。無圍壓射孔技術(shù)研究.測(cè)井技術(shù)。2006.2，（30）、50-53。

[2]任懷豐，屈振國等。深穿透復(fù)合射孔技術(shù)在低滲透油田的應(yīng)用與認(rèn)識(shí)。測(cè)井技術(shù)。2006.4，（30）、184-185。

[3]萬人溥.現(xiàn)代完井工程.北京：石油工業(yè)出版社.2005.5。