淺談射孔工藝的優化

于鑫

[摘 要]射孔技術是油氣田開發的重要環節。為了適應不同類型油氣田開發的要求，經過多年的發展，先后形成了深穿透聚能射孔、復合射孔、定向射孔、全通徑射孔、負壓及動態負壓射孔等一系列射孔技術及其配套射孔工藝，一方面提高了射孔完井和增產改造效果及作業效率，另一方面通過合理保護儲集層，延長了油氣藏開發壽命。合理地射孔優化設計方法能進一步提高了射孔安全性和成功率，并使射孔技術的測試手段和現場應用更加規范。本文主要探究了射孔工藝的優化以及在油田生產中的作用。

[關鍵詞]射孔；技術；工藝；優化

射孔技術是油氣田開發的重要環節，射孔工藝在油田生產中發揮著越來越重要的作用，合理地優化射孔設計方法能進一步提高射孔的安全性和成功率。射孔是目前油田生產中主要的完井方式，也是措施增效的重要手段。但是射孔技術只有不斷優化才能適應社會和時代的發展需要，因此，通過探索對射孔工藝的優化改造以提高射孔效率是關鍵。

一、射孔工藝的概念

1.射孔的概念。射孔是利用高能炸藥爆炸形成射流束射穿油氣井的套管、水泥環和部分地層，建立油氣井和井筒之間的油氣流通道德工藝。完井工藝的重要組成部分便是射孔，它可以影響到油氣井的完井方式、產能、壽命和開發生產成本等。

2.射孔方式。射孔方式最常見的有電纜射孔（電纜射孔是在下入完井生產管柱前，用電纜下入套管射孔槍，利用油氣層頂部的套管短節進行射孔深度定位，電雷管引爆射孔槍）、油管輸送射孔（是用油管輸送射孔槍到射孔層位進行射孔）、過油管射孔（是指在下完生產管柱，安裝好井口采油樹以及生產系統，坐封好封隔器，在井口采油樹上安裝防噴灌和電纜密封裝置，用電纜從油管內下入射孔槍對油氣層進行射孔）。

3.射孔方式的選擇。一般情況下，射孔方式分為正壓射孔和負壓射孔兩種，各有其特點。正壓射孔是指井筒內完井液液柱壓力高于地層壓力的條件下射開油氣層。正壓射孔可以達到的效果是深穿透、大孔徑和高孔密。而負壓射孔技術相反，是井筒完井液壓液柱壓力低于地層壓力的條件下射開油氣層，它的作用是消除射孔液侵入地層、清除射孔孔道內的碎屑和孔道周圍的壓實層，可以保證井筒周圍清潔通暢的油氣流動。

4.正壓射孔和負壓射孔各有優缺點?，F在的大多數油田都會配合使用正壓射孔和負壓射孔兩種方式。

二、射孔工藝優化

1.射孔優化設計的應用。射孔優化設計是一項系統工作，要開展好此項工作，首先要全面了解目前射孔工藝的現狀，地層的真實情況，射孔前各工序進行情況、油田的開發目的及要求，對射孔完井的特殊要求等內容，選擇合適的方法及軟件進行方案優化設計。針對不同的要求采取不同的設計原則，如：對新投入開發的區塊，采用整體區塊優化的方法，盡量選擇合適的射孔工藝及完井液，從而在整體上保證效果；對于高含水區三次加密井，若采用限流法壓裂因射開井段附近存在高含水層且隔層很小易壓串，若采用常規射孔方法射孔又難以達到預期產能，因此可采用不同等級的增效射孔方式完井，以實現最大限度地解放高含水層附近油層的目的；對于高壓注水區塊，地層壓力較高，射后易發生井噴，施工中存在安全隱患，這時壓井會對油層造成傷害，又易造成環境污染，可在射孔器優化的基礎上著重進行工藝優化，如采用TCP射孔方式等?？傊?，射孔優化工作沒有絕對固定的模式，要本著從實際出發，具體問題具體分析的原則進行。

2.單井射孔技術優化根據不同射孔方式、射孔機理及適應性分析，對南6-10-P21井射孔工藝進行了論證。對滲透率較高、孔隙度大于22%的井，內盲孔射孔具有產能和成本的雙重優勢；當油層孔隙度小于22%時，復合射孔的油層滲透率好于普通射孔；南6-10-P21井實施內盲孔射孔后，平均日產液166.6 t，平均日產油6.4 t，平均采液強度為10.54 t/d·m，優化井采液強度和采油強度分別是未優化井的1.53倍和3.07倍。

優化井為南6-10-P21，完井方式采用內盲孔射孔；對比井為南6-10-P22，完井方式采用復合射孔；采用電纜輸送，其他設計參數優化井與對比井完全一樣。

對滲透率較高、孔隙度大于22%的井，內盲孔射孔具有產能和成本的雙重優勢，因此射孔施工時應首選內盲孔射孔技術；對孔隙度接近22%的井，應結合復合射孔的有效期及成本、滲透率、地層壓力、地層物性、負壓等情況綜合考慮是否使用內盲孔射孔。

由于復合射孔形成的是徑向裂縫，為避免裂縫溝通油、水層引起竄層，形成指進現象，在油層和水層之間的夾層小于5 m 時，或者油層含水飽和度較高時，應使用內盲孔射孔。

對南6-10-P21井實施內盲孔射孔方式不僅達到了該區塊產能指標要求并且降低了開發成本。

3.區塊射孔優化。根據開發生產井成塊連片、相同區塊地質條件基本一致的特點， 對開發生產井采取了區塊優化的方式。在肇212區塊、芳148區塊、杏1-3區等區塊進行了應用， 并取得了較好的應用效果。

根據推薦的射孔優化方案（射孔器材為83槍裝89彈，孔密為16孔/m，格式為90度螺旋布孔，輸送方式為電纜輸送，負壓8MPa。對于140mm套管井射孔優化設計方案給出最終的推薦方案：102槍裝127彈， 16孔/m ， 90度螺旋布孔， 負壓8MPa。因為是同一區塊井， 采用相同的射孔液配方。），確定了該區塊的單井射孔完井方式，并在肇212 區塊的123 口井上進行了應用。在區塊投產后，我們收集了肇212區塊的射孔后投產資料，首先進行了預測產量準確性分析：114mm套管井預測產量為3.1t/d，實測產量為3.15t/d；140mm套管井預測產量3.4t/d，實測產量3.99t/d。由此可以看出預測產量與實測產量之間的誤差在20 %以內，證明軟件計算的結果是準確可靠的。

對于114 mm 套管井在肇212區塊上采用YD-83槍裝89-Ⅲ彈深穿透射孔后，其有效采油強度比臺105區塊用YD-60射孔提高28.3 %；對于140 mm 套管井在肇212區塊上采用YD-89Ⅲ彈射孔后，其有效采油強度比臺105區塊采用YD-89彈射孔提高38.4%；這充分說明了射孔優化設計在油田開發中對于提高油井產能及開發效果具有重要的作用。

4.參數優化

（1）孔深與孔密。射孔孔密較小時，孔眼間干擾雖然較小，但因孔眼間距較大，油氣通道少；如增加孔密，由于降低了表皮因子，就會帶來明顯的增產效果，尤其當孔深超過污染帶后，孔密比孔深對增產作用更重要，孔密越大，產率比越高，即產量提高幅度越大：因此，在射孔槍允許的條件下，應盡量增加孔密。當然，孔密較大時，孔眼間干擾也隨之增大，在一定程度上會抵消孔密增加帶來的增產效果。經模擬計算，合理的孔深應不小于950mm；孔密應為16孔/m。

（2）相位角與孔徑。由相位角、孔深對氣井產率比的影響分析可知，相位角為0°時，增產效果最差，相位角增大，產率比上升。經模擬計算，合理的相位角應為90°。

由不同射孔直徑對產率比的影響分析可知，隨著射孔孔眼直徑的增加，產率比也相應增加。經模擬計算，合理的孔徑應為13 mm。

（3）射孔槍。在射孔方案設計時，應根據套管尺寸選擇射孔槍。射孔槍外徑要盡可能大，以減少間隙，增加穿透能力，但外徑又不能過大，以防作業風險。

隨著國內外油氣藏開發類型的不斷豐富，油田開發難度不斷增大，對配套技術的發展提出更高的要求，射孔技術已經逐漸由一種單一的完井方法逐漸成為油氣藏開發過程中的重要環節。在保護儲集層，提高產能和作業效率，改善非常規油氣田開發效果，恢復老油田產能、延長油田開采壽命，最大化挖潛剩余油，提高油田最終采收率等方面發揮著越來越重要的作用。通過射孔優化設計可以指導油田開發射孔方案的制定， 為油田的經濟高效開發提供理論依據， 達到提高油井產能的目的。