论文部分内容阅读
摘要：筒内留有残余物、施工程序复杂、作业成本高是现阶段油井机械防砂工作所面对的主要问题。伤害地层成功率低，有效期短，以及成本较高等可实现对上述现象的直观体现。为在真正意义上对其进行改善，我们需要针对射孔和防砂两个工艺一次施工完成的射孔防砂一体化技术进行进一步的深化与探究，射孔防砂装置是将射孔弹、防砂材料和助推火药是其不可缺少的组成部分。因此我们可以说该项技术是一项配套技术，在油井射孔防砂中起着相当有效的作用。
关键词：油井防砂；射孔装置；射孔防砂；一体化
压裂防砂技术、机械防砂技术、化学防砂技术等是现阶段所使用的主要防砂技术。但是现阶段的防砂技术中还是有多种不足与缺陷存在，施工复杂、内通径小、影响油井产能等问题都是其中所存在的主要问题。也就是说在实际进行防砂作业的过程中，必须实现对上述现象的综合考虑。多种油藏领域都已经逐步实现对射孔防砂一体化技术的使用，这不仅可实现对作业程序的有效简化，同时从根本上避免二次伤害地层现象的出现，在节省资金方面也占据极强的优势。
一、油井射孔防砂一体化技术
我们可将油气田开发工作看为一项系统的工程，复杂性较强是其主要特征，同时会涉及到多个学科领域，主要包括试油、防砂、军事破甲等，在不断调研与实验的过程中，我们可针对具有射孔和防砂两种能力的射孔装置进行不断的研制开发，进而促使一次作业同时完成射孔和防砂目标得以顺利实现。这对油井防砂技术来说是一次重要的变革，在不同的领域该种技术都可实现对模型的建立，同时该种模型理论也可实现与技术之间的相符合。内含小长径比大孔径射孔弹及防砂前仓的射孔防砂装置设置也是在这一过程中得以顺利完成。
在实际针对防沙材料的材质以及结构进行确定的过程中，我们需要借助多次室内实验来实现，前仓的位置与结构也可在这一过程中得到较为明确的界定。在科学掌握火药位置以及配比关系的同时，可实现对射孔防砂装置的整体结构及配套结构的最终确定。防砂装置射孔能力、防砂材料推进能力需要借助与地层压力以及室内实验的比对工作来实现，不同区块的防砂材料及助推火药的理论配比关系也是在上述条件得以满足的基础上进行。3种技术参数、5种型号的射孔装置系列产品在多井次的应用过程中可实现对理想效果的获取，油区内大多数油井的防砂问题可从根本上实现不断的完善与优化。
1.射孔防砂一体化技术原理
当射孔弹起爆后，形成高温高压的金属射流。一方面该金属射流以极高的速度穿过套管、水泥环在油层中形成不规则的孔道；另一方面由于该金属射流极高的速度，在其所经途径周围形成一个负压区，同时爆轰波引燃助推火药，使前仓内压力急剧升高，将防砂材料从前仓的孔眼中推出，在助推火药的“推”“拉”作用下相互交错、勾结，以团状、絮状固定在地层孔道中，形成防砂遮挡层，完成射孔防砂一体化作业，对井筒不产生任何影响。
2.射孔防砂装置
射孔防砂装置是油井射孔防砂一体化技术的关键部分，由于装置内空间有限，而射孔弹影响着射孔孔道的穿深，前仓影响着防砂材料的装填量，因此射孔弹及前仓空间的分配影响着该技术的效果。同时，能否成功将由助推火药燃烧形成的气流携带的防砂材料，牢固的固定在射孔后地层中形成的射孔孔道，是射孔防砂一體化技术成败的重要一环。
这需要通过对防砂材料、支撑剂以及助推火药的选择配比来完成。且应保证在施工完成后，防砂材料在射孔孔道中的分布没有堆积和间断。本装置可以根据不同地层的地质情况设计防砂材料的充填量、密度、强度和位置等。
（1）理论计算根据聚能破甲弹理论和射孔弹射流的形成，及射流对靶的侵彻过程遵循的规律公式，导出射流形成过程参数计算的基本方程组。
（2）小长径比大孔径射孔弹的研制为了提高防砂材料在地层的充填量，一方面需要加大射孔孔径，另一方面需要增加前仓中防砂材料及助推火药的用量，这就必然要增加射孔弹的口径减少射孔弹的长度，经过大量实验最终确立小长径比大孔径射孔弹的指标。
（3）防砂材料的选择考虑到防砂材料长期存在于射孔孔道，应该具备耐腐蚀、耐高温、支撑强度高、滤砂性能好、渗透率高的特点，因此选用了不锈钢丝作为防砂材料的主体。为了增加防砂材料的强度，在不锈钢丝表面镀上了一定厚度的焊料，这样在火药燃烧产生的高温作用下，不锈钢丝能大量粘结在一起成为一个整体。此外不锈钢丝的形状也是重要的一个方面，为了保证充填量，前仓必须贮存大量的不锈钢丝，将不锈钢丝加工为小球状，在从前仓喷出至射孔孔道的过程中也容易相互勾联成网状，起到过流滤砂的作用。
二、射孔防砂技术发展方向
油井射孔防砂一体化技术在油区防砂技术方面已经取得了显著的成绩，但在现今科技发展日新月异的背景下，仍需不断完善，根据现场应用过程中出现的不足并综合多方面的考虑提出以下发展方向。为了提高该技术的市场竞争力，要向功能多样化、产品简单化方向发展。
1.水平井射孔防砂一体化技术
水平井作为开发薄层油藏的新方法，能达到提高油井产量的目的。目前所采用的水平井砾石充填防砂技术，工艺复杂，成本较高，且存在一定风险。水平井射孔防一体化砂技术如能解决竖直方向射孔孔道防砂材料充填量的问题，便能以施工简便、成本低廉成为一种替代技术。
2.射孔测试一体化技术
将射孔装置与测试仪器连接在一套管柱上，通过一次下井作业，完成射孔和测试两种功能。可在射孔后第一时间获得最真实的地层温度、压力、渗透率等多项参数。
3.油管传输多层射孔分级起爆技术
在油区某些区块，存在着相邻两个射孔层段距离过长的问题。可采取多级起爆的方式，在第一级投棒起爆后释放次级投棒，既可以避免重复作业，又不会影响试油的结果，成本低，施工周期短，具有推广应用的前景。
4.射孔抽油一体化技术
将射孔装置连接在抽油泵的下端，在射孔完成后直接投产。这样既可以避免井喷，又可以避免对地层的污染，还可以降低作业费用，满足现在油田开发的需求。
结语：
油井射孔防砂一体化技术达到了射孔技术与防砂技术的完美结合，根据不同地质条件设计使用不同类型的射孔装置，施工完成后井筒内没有多余管柱，有利于后续作业。目前射孔防砂一体化技术已在油区普遍推广，从应用效果来看，得到了广泛好评，是出砂油田高效开发的有效途径之一。
参考文献：
[1]于昕扬.曙光区块油井射孔防砂技术及发展方向研究[J].中国石油和化工标准与质量，2016，36（6）.
[2]白雪姣，苏莹，张磊，等.复杂油气藏射孔防砂一体化技术的研究与应用[J].工业，2016（6）：00276-00276.
关键词：油井防砂；射孔装置；射孔防砂；一体化
压裂防砂技术、机械防砂技术、化学防砂技术等是现阶段所使用的主要防砂技术。但是现阶段的防砂技术中还是有多种不足与缺陷存在，施工复杂、内通径小、影响油井产能等问题都是其中所存在的主要问题。也就是说在实际进行防砂作业的过程中，必须实现对上述现象的综合考虑。多种油藏领域都已经逐步实现对射孔防砂一体化技术的使用，这不仅可实现对作业程序的有效简化，同时从根本上避免二次伤害地层现象的出现，在节省资金方面也占据极强的优势。
一、油井射孔防砂一体化技术
我们可将油气田开发工作看为一项系统的工程，复杂性较强是其主要特征，同时会涉及到多个学科领域，主要包括试油、防砂、军事破甲等，在不断调研与实验的过程中，我们可针对具有射孔和防砂两种能力的射孔装置进行不断的研制开发，进而促使一次作业同时完成射孔和防砂目标得以顺利实现。这对油井防砂技术来说是一次重要的变革，在不同的领域该种技术都可实现对模型的建立，同时该种模型理论也可实现与技术之间的相符合。内含小长径比大孔径射孔弹及防砂前仓的射孔防砂装置设置也是在这一过程中得以顺利完成。
在实际针对防沙材料的材质以及结构进行确定的过程中，我们需要借助多次室内实验来实现，前仓的位置与结构也可在这一过程中得到较为明确的界定。在科学掌握火药位置以及配比关系的同时，可实现对射孔防砂装置的整体结构及配套结构的最终确定。防砂装置射孔能力、防砂材料推进能力需要借助与地层压力以及室内实验的比对工作来实现，不同区块的防砂材料及助推火药的理论配比关系也是在上述条件得以满足的基础上进行。3种技术参数、5种型号的射孔装置系列产品在多井次的应用过程中可实现对理想效果的获取，油区内大多数油井的防砂问题可从根本上实现不断的完善与优化。
1.射孔防砂一体化技术原理
当射孔弹起爆后，形成高温高压的金属射流。一方面该金属射流以极高的速度穿过套管、水泥环在油层中形成不规则的孔道；另一方面由于该金属射流极高的速度，在其所经途径周围形成一个负压区，同时爆轰波引燃助推火药，使前仓内压力急剧升高，将防砂材料从前仓的孔眼中推出，在助推火药的“推”“拉”作用下相互交错、勾结，以团状、絮状固定在地层孔道中，形成防砂遮挡层，完成射孔防砂一体化作业，对井筒不产生任何影响。
2.射孔防砂装置
射孔防砂装置是油井射孔防砂一体化技术的关键部分，由于装置内空间有限，而射孔弹影响着射孔孔道的穿深，前仓影响着防砂材料的装填量，因此射孔弹及前仓空间的分配影响着该技术的效果。同时，能否成功将由助推火药燃烧形成的气流携带的防砂材料，牢固的固定在射孔后地层中形成的射孔孔道，是射孔防砂一體化技术成败的重要一环。
这需要通过对防砂材料、支撑剂以及助推火药的选择配比来完成。且应保证在施工完成后，防砂材料在射孔孔道中的分布没有堆积和间断。本装置可以根据不同地层的地质情况设计防砂材料的充填量、密度、强度和位置等。
（1）理论计算根据聚能破甲弹理论和射孔弹射流的形成，及射流对靶的侵彻过程遵循的规律公式，导出射流形成过程参数计算的基本方程组。
（2）小长径比大孔径射孔弹的研制为了提高防砂材料在地层的充填量，一方面需要加大射孔孔径，另一方面需要增加前仓中防砂材料及助推火药的用量，这就必然要增加射孔弹的口径减少射孔弹的长度，经过大量实验最终确立小长径比大孔径射孔弹的指标。
（3）防砂材料的选择考虑到防砂材料长期存在于射孔孔道，应该具备耐腐蚀、耐高温、支撑强度高、滤砂性能好、渗透率高的特点，因此选用了不锈钢丝作为防砂材料的主体。为了增加防砂材料的强度，在不锈钢丝表面镀上了一定厚度的焊料，这样在火药燃烧产生的高温作用下，不锈钢丝能大量粘结在一起成为一个整体。此外不锈钢丝的形状也是重要的一个方面，为了保证充填量，前仓必须贮存大量的不锈钢丝，将不锈钢丝加工为小球状，在从前仓喷出至射孔孔道的过程中也容易相互勾联成网状，起到过流滤砂的作用。
二、射孔防砂技术发展方向
油井射孔防砂一体化技术在油区防砂技术方面已经取得了显著的成绩，但在现今科技发展日新月异的背景下，仍需不断完善，根据现场应用过程中出现的不足并综合多方面的考虑提出以下发展方向。为了提高该技术的市场竞争力，要向功能多样化、产品简单化方向发展。
1.水平井射孔防砂一体化技术
水平井作为开发薄层油藏的新方法，能达到提高油井产量的目的。目前所采用的水平井砾石充填防砂技术，工艺复杂，成本较高，且存在一定风险。水平井射孔防一体化砂技术如能解决竖直方向射孔孔道防砂材料充填量的问题，便能以施工简便、成本低廉成为一种替代技术。
2.射孔测试一体化技术
将射孔装置与测试仪器连接在一套管柱上，通过一次下井作业，完成射孔和测试两种功能。可在射孔后第一时间获得最真实的地层温度、压力、渗透率等多项参数。
3.油管传输多层射孔分级起爆技术
在油区某些区块，存在着相邻两个射孔层段距离过长的问题。可采取多级起爆的方式，在第一级投棒起爆后释放次级投棒，既可以避免重复作业，又不会影响试油的结果，成本低，施工周期短，具有推广应用的前景。
4.射孔抽油一体化技术
将射孔装置连接在抽油泵的下端，在射孔完成后直接投产。这样既可以避免井喷，又可以避免对地层的污染，还可以降低作业费用，满足现在油田开发的需求。
结语：
油井射孔防砂一体化技术达到了射孔技术与防砂技术的完美结合，根据不同地质条件设计使用不同类型的射孔装置，施工完成后井筒内没有多余管柱，有利于后续作业。目前射孔防砂一体化技术已在油区普遍推广，从应用效果来看，得到了广泛好评，是出砂油田高效开发的有效途径之一。
参考文献：
[1]于昕扬.曙光区块油井射孔防砂技术及发展方向研究[J].中国石油和化工标准与质量，2016，36（6）.
[2]白雪姣，苏莹，张磊，等.复杂油气藏射孔防砂一体化技术的研究与应用[J].工业，2016（6）：00276-00276.