射孔完井工艺技术教材.ppt

1、射孔完井工射孔完井工艺技技术教材教材 王王 永永 福福2004年年8月月概概 述述第一章第一章 射孔器及其检测技术射孔器及其检测技术 第二章第二章 射孔深度控制系统射孔深度控制系统 第三章第三章 射孔工艺技术射孔工艺技术 第四章第四章 射孔过程中的油气层保护技术射孔过程中的油气层保护技术 第五章第五章 国内外射孔新技术国内外射孔新技术 目前国内外完井方式主要有套管或尾管射目前国内外完井方式主要有套管或尾管射孔完井、割缝衬管完井、裸眼完井、裸眼或套孔完井、割缝衬管完井、裸眼完井、裸眼或套管内砾石充填完井等。其中套管射孔完井是目管内砾石充填完井等。其中套管射孔完井是目前国内外使用最广泛的完井方法。

2、其基本原理前国内外使用最广泛的完井方法。其基本原理是在一口井钻井、固井完成后，利用射孔器射是在一口井钻井、固井完成后，利用射孔器射穿油层套管、水泥环并穿透至油层一定深度，穿油层套管、水泥环并穿透至油层一定深度，从而建立井筒与地层间的油气流动通道。该种从而建立井筒与地层间的油气流动通道。该种完井方式的优点是可选择性地射开不同压力、完井方式的优点是可选择性地射开不同压力、不同物性的油层，以避免油层间干扰，还可避不同物性的油层，以避免油层间干扰，还可避开夹层水、底水和气顶，避开夹层的坍塌，具开夹层水、底水和气顶，避开夹层的坍塌，具备实施分层注、采和选择性压裂或酸化等分层备实施分层注、采和选择性压裂或

3、酸化等分层作业。作业。自大庆油田投入开发以来，射孔完井工艺技自大庆油田投入开发以来，射孔完井工艺技术大体上经历了三个阶段：第一，以术大体上经历了三个阶段：第一，以SQ691SQ691跟踪跟踪射孔仪、泥浆压井、射孔仪、泥浆压井、WD67-1WD67-1型射孔器射孔为标型射孔器射孔为标志的准确打开油气层射孔工艺技术阶段；第二，志的准确打开油气层射孔工艺技术阶段；第二，以清水压井过油管射孔、负压射孔、射孔液应以清水压井过油管射孔、负压射孔、射孔液应用为标志的保护油气层射孔工艺技术阶段；第用为标志的保护油气层射孔工艺技术阶段；第三，以深穿透射孔、复合射孔、三，以深穿透射孔、复合射孔、DB-DB-型数字

4、化型数字化射孔仪应用为标志的解放油气层射孔工艺技术射孔仪应用为标志的解放油气层射孔工艺技术阶段。阶段。近十年来，国内通过深化射孔理论研究，完近十年来，国内通过深化射孔理论研究，完善配套工艺，增加射孔弹新品种并形成系列化善配套工艺，增加射孔弹新品种并形成系列化等，缩短了射孔技术与世界先进水平的差距，等，缩短了射孔技术与世界先进水平的差距，总体水平已接近国际先进水平。总体水平已接近国际先进水平。概概 述述第一章第一章 射孔器及其检测技术射孔器及其检测技术 第二章第二章 射孔深度控制系统射孔深度控制系统 第三章第三章 射孔工艺技术射孔工艺技术 第四章第四章 射孔过程中的油气层保护技术射孔过程中的油气

5、层保护技术 第五章第五章 国内外射孔新技术国内外射孔新技术射孔器射孔器 射孔器是用于油气井射孔的器材（或装置）及其射孔器是用于油气井射孔的器材（或装置）及其配套件的组合体，其作用是打开井下封闭油气层的套配套件的组合体，其作用是打开井下封闭油气层的套管、水泥环并深入油气层，建立井筒与油气层间连通管、水泥环并深入油气层，建立井筒与油气层间连通的通道，其性能的好坏直接影响到射孔完井效果。的通道，其性能的好坏直接影响到射孔完井效果。一、射孔器发展概况一、射孔器发展概况（一）机械切孔器（一）机械切孔器 1910年，用一个机械刀片在套管上旋转钻孔，机年，用一个机械刀片在套管上旋转钻孔，机械切孔器用钻杆下井

6、，然后打开切刀，当切刀绕销钉械切孔器用钻杆下井，然后打开切刀，当切刀绕销钉旋转时，靠钻杆的上提力切入套管壁。这种穿孔法速旋转时，靠钻杆的上提力切入套管壁。这种穿孔法速度慢、成本高，水泥环超过度慢、成本高，水泥环超过25mm厚时效果不佳。厚时效果不佳。（二）子弹射孔器（二）子弹射孔器 1926 1926年，年，Sid MineSid Mine首先发明了子弹射孔方法，美国兰威尔首先发明了子弹射孔方法，美国兰威尔斯公司（现在西方阿特拉斯公司）获得了专利，于斯公司（现在西方阿特拉斯公司）获得了专利，于19321932年首次年首次用于油井套管射孔，在加利福尼亚用于油井套管射孔，在加利福尼亚Montebe

7、lloMontebello油田一口油田一口800800m m深深的井，用了的井，用了8 8天时间，下井天时间，下井1111次，共发射次，共发射8080枚子弹。该射孔方法枚子弹。该射孔方法比机械切孔方法进一步，广泛使用了二十多年，目前国外仍有比机械切孔方法进一步，广泛使用了二十多年，目前国外仍有应用。应用。（三）聚能射孔器（三）聚能射孔器 高能炸高能炸药的聚能效的聚能效应早在早在19451945年，年，MohauptMohaupt和和R.H.R.H.MelemoreMelemore等在美国福特沃斯成立了油井炸等在美国福特沃斯成立了油井炸药公司（公司（Well Well Explosives,In

8、c.Explosives,Inc.现今哈里伯今哈里伯顿威立克斯公司的前身），开威立克斯公司的前身），开发了油气井聚能射孔了油气井聚能射孔弹，19461946年首次在裸眼井中射孔，年首次在裸眼井中射孔，19481948年年在密西西比二口套管井中射孔。聚能射孔在密西西比二口套管井中射孔。聚能射孔弹穿透力穿透力强强，效率高，效率高，从此聚能射孔技从此聚能射孔技术在石油工在石油工业中得到了迅速中得到了迅速发展。展。（四）其它（四）其它1 1、复合射孔器、复合射孔器上个世纪八十年代，随着高能气体压裂技术的完善与发展，将上个世纪八十年代，随着高能气体压裂技术的完善与发展，将聚能射孔与高能气体压裂相结合形成

9、了复合射孔器。射孔后，聚能射孔与高能气体压裂相结合形成了复合射孔器。射孔后，利用推进剂的快速燃烧产生高温高压气体，对地层进行造缝。利用推进剂的快速燃烧产生高温高压气体，对地层进行造缝。九十年代，复合射孔器得到了很大的发展。复合射孔器按结构九十年代，复合射孔器得到了很大的发展。复合射孔器按结构形式可以分为一体式、分体式、外套式、二次增效等。形式可以分为一体式、分体式、外套式、二次增效等。2 2、水力喷砂射孔器、水力喷砂射孔器上个世上个世纪六十年代初以来，水力六十年代初以来，水力喷砂射孔在国外逐步成熟，美、砂射孔在国外逐步成熟，美、俄等国相俄等国相继用它在准用它在准备进行水力行水力压裂的地裂的地层

10、、聚能射孔效率不、聚能射孔效率不高并且地高并且地质和技和技术条件复条件复杂的地的地层进行射孔，以及在一些特殊行射孔，以及在一些特殊条件下使用。条件下使用。这种方法是借助于含有分种方法是借助于含有分选好的石英或其它磨料好的石英或其它磨料的高的高压液流液流进行井下射孔。液流通行井下射孔。液流通过喷嘴的速度嘴的速度约150150250250m/sm/s，流量流量约1 1L/sL/s6L/s6L/s，枪外径外径约8080230230mmmm，枪身用油管下入井身用油管下入井中，井口中，井口泵为2 28 8台大功率台大功率泵。该技技术在俄在俄罗斯使用斯使用较多，多，约占其射孔作占其射孔作业的的5%5%。3

11、、激光射孔器 这种方法将地面激光发生器产生的高功率相干光束通过光缆导向沿着井轴到达预定射孔深度，然后通过设在此处的激光接受器将光束横向折射到被射位置，光束连续聚焦在折射光束轴的聚焦点上，形成射孔孔眼。预计激光射孔器的射孔穿透深度可达457mm，可按要求射开多个孔眼，孔径为9.5mm至25.4mm，此外激光射孔器的孔眼定位相当准确，使每个孔眼都能对准油气层。这种射孔方法可最大限度地降低对油气层的损害。但到目前为止，未见现场应用情况报道。虽然，射孔器的种类较多，但目前射孔仍以聚能射孔器或以其为基础发展起来的复合射孔器为主。二、聚能效应二、聚能效应 在谈聚能射孔器之前，首先要了解聚能效应。为在谈聚能

12、射孔器之前，首先要了解聚能效应。为了说明聚能效应，首先看一组实验结果，实验的目的了说明聚能效应，首先看一组实验结果，实验的目的是比较不同装药结构穿钢板能力。是比较不同装药结构穿钢板能力。为了提高聚能效应，就设法避免高压膨胀引起的能量分散，为了提高聚能效应，就设法避免高压膨胀引起的能量分散，在聚能过程中动能是能够集中的，势能（位能）则不能集中，在聚能过程中动能是能够集中的，势能（位能）则不能集中，恰恰相反能起分散作用，如果设法把势能转化成动能，就能大恰恰相反能起分散作用，如果设法把势能转化成动能，就能大大地提高能量的集中，那就是在药柱的锥形表面加一个铜罩，大地提高能量的集中，那就是在药柱的锥形表

13、面加一个铜罩，爆轰产物在推动罩壁向轴线运动过程中，就将能量传递给了铜爆轰产物在推动罩壁向轴线运动过程中，就将能量传递给了铜罩，由于铜的压缩性很小，因此势能增加很少，大部分表现出罩，由于铜的压缩性很小，因此势能增加很少，大部分表现出动能的形式，这样就可以避免高压膨胀引起的能量分散，而使动能的形式，这样就可以避免高压膨胀引起的能量分散，而使能量更加集中。能量更加集中。三、聚能射孔器分类及性能三、聚能射孔器分类及性能 聚能射孔器按装枪结构可分为有枪身聚能射孔器和无枪身聚聚能射孔器按装枪结构可分为有枪身聚能射孔器和无枪身聚能射孔器。有枪身聚能射孔器与无枪身聚能射孔器相比具有对套能射孔器。有枪身聚能射孔

14、器与无枪身聚能射孔器相比具有对套管水泥环破坏小、射孔弹和导爆索等不受井内液体压力的影响等管水泥环破坏小、射孔弹和导爆索等不受井内液体压力的影响等优点。随着油田开发对象的变化和工艺技术的进步，有枪身射孔优点。随着油田开发对象的变化和工艺技术的进步，有枪身射孔工艺技术得到飞速发展，深穿透、大孔径射孔器逐渐完善配套，工艺技术得到飞速发展，深穿透、大孔径射孔器逐渐完善配套，形成了射孔器系列化。下表给出了大庆油田常用射孔器的性能指形成了射孔器系列化。下表给出了大庆油田常用射孔器的性能指标及适用范围。标及适用范围。在在19991999年，年，102102枪装枪装127127弹射孔器开始大面弹射孔器开始大面

15、积推广并见到显著增油效果的基础上，积推广并见到显著增油效果的基础上，20012001年，年，穿透深度更深的穿透深度更深的1 1MD-3MD-3射孔器初步得到应用，具射孔器初步得到应用，具体效果见表体效果见表 射孔器材检测技术射孔器材检测技术 为了保证射孔施工的质量，需要对射孔器材的性为了保证射孔施工的质量，需要对射孔器材的性能和质量进行检测作。一方面，对新研制开发的射孔能和质量进行检测作。一方面，对新研制开发的射孔器在推广应用之前，都要进行一系列性能检测；另一器在推广应用之前，都要进行一系列性能检测；另一方面，不定期对生产所使用的射孔器材质量进行抽查。方面，不定期对生产所使用的射孔器材质量进行

16、抽查。上述工作由大庆油田射孔器材质量监督检验中心进行，上述工作由大庆油田射孔器材质量监督检验中心进行，其检验标准等效采用的其检验标准等效采用的API RP43API RP43第五版检测标准。射第五版检测标准。射孔器材检测的项目主要有：孔器材检测的项目主要有：混凝土靶检测混凝土靶检测砂岩靶检测砂岩靶检测高温常压穿钢靶检测高温常压穿钢靶检测高温高压检测高温高压检测模拟井检测模拟井检测 概概 述述第一章第一章 射孔器及其检测技术射孔器及其检测技术 第二章第二章 射孔深度控制系统射孔深度控制系统 第三章第三章 射孔工艺技术射孔工艺技术 第四章第四章 射孔过程中的油气层保护技术射孔过程中的油气层保护技术 第五章第五章 国内外射孔新技术国内外射孔新技术 随着大庆油田勘探开发工作的不断深入，随着大庆油田勘探开发工作的不断深入，薄差层的开发也变得越来越重要。如何提高这薄差层的开发也变得越来越重要。如何提高这些地层的开发效果成为亟待解决的问题，而准些地层的开发效果成为亟待解决的问题，而准确射开这些地层是后续增产作业成功的前提。确射开这些地层是后续增产作业成功的前提。大庆油田的射孔深度控制技术历经四十多年