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[摘要]由于射孔同时会粉碎地层中的岩石颗粒,产生近孔道压实带,使压实带区域内的孔隙度和渗透率明显降低。为减小射孔污染,发展出了负压射孔技术。现场实践和室内试验已证实,负压射孔是降低射孔损害、减少孔眼堵塞、提高油气产能的最佳射孔方法。斯伦贝谢公司在该技术基础上又开发出一种在射孔后瞬间形成井内负压的新技术,即PURE动态负压射孔技术。通过该技术,可在初始静态压力为正压、负压或平衡压力的条件下在射孔后实现动态负压,清洗射孔孔眼,提高压实带的渗透率。该技术使用一种全新的施工设计方法和专门的硬件设备,可显著地提高井的产能和注入率,较原有负压射孔取得了更好的效果。为探索该技术对于大庆外围低渗透油田的适应性,选择Y110-84井进行现场实验应用。斯伦贝谢公司应用SPAN软件进行射孔优化设计,确定PURE动态负压射孔方案。射孔后,对该井进行测试求产,产量为日产油7.161t。经对测试压力资料进行试井分析,表皮系数为0.79,射孔污染基本解除,达到比较好的试验效果。
[关键词]动态负压 射孔 试验应用
中图分类号:TU1文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0920150-01
一、技术背景
(一)负压射孔技术
聚能射孔弹爆轰形成的高速金属射流撞击岩层,在岩层内形成射孔孔道,射孔孔道被粉碎的岩屑和射孔残余物所堵塞;而在孔道周围受射流挤压影响产生一个压实区,其孔隙度、渗透率明显下降。压实带内平均渗透率下降幅度较大,只有原渗透率的21.90%-28.02%。[1]为减小射孔污染,发展了负压射孔技术。传统理论认为,由于负压差的存在,使得在射孔的瞬间地层流体产生负压冲击回流,冲洗孔眼附近的地层和孔眼内的爆炸残余物,畅通了油流通道,从而达到提高油气井产能的目的。许多现场实践和室内试验已证实,负压射孔是降低射孔损害、减少孔眼堵塞、提高油气产能的最佳射孔方法之一。[2]
(二)PURE动态负压射孔技术
斯伦贝谢公司在分析研究负压射孔试验时,发现射孔过程中的压力动态变化规律。在试验中,模拟的井眼压力会在射孔冲击波造成的瞬间快速变化后上升;然后当井内流体进入射孔的枪身后下降。通过改变射孔组合,可控制射孔后的压力变化,使压力在动态变化过程中保持一定的负压。岩心流动效率分析显示,动态负压射孔后岩心流动效率比为0.67-0.92,射孔岩心产能远远高于其他静态负压试验。动态负压射孔能使Kc/K值接近1,而常规静态负压射孔的Kc/K值小于0.1,在最好的情况下,也只有大约0.3。[3]最终,斯伦贝谢公司开发出了PURE动态负压射孔技术。
在PURE动态负压射孔技术中,动态压力的控制是该技术的核心,需要设计的射孔枪系统,包括PURE射孔枪、PowerJet射孔弹、射孔孔密和特殊的射孔排列方式,在较低的负压或正压条件下产生足够的动态负压。根据地层渗透率,可选射孔枪长度从4.6m-6.1m不等。射孔段较短时用19s/m的PowerJet 3406射孔弹,射孔段较长时用孔密小于19s/m的PowerJet 2906射孔弹,射孔段中等时用19s/m的PowerJet2906射孔弹。在动态负压射孔过程中,最大瞬时负压值可达到16.5MPa-26.4MPa。
二、应用实例
(一)试验区块特征
为验证PURE动态负压射孔技术对于大庆油田低渗透油层开发的适用性,确定了试验区块。该区块储层岩性为成熟度较低的混合砂岩,砂岩以泥质胶结为主,泥质含量10%左右,少量为钙质胶结,胶结类型主要是再生孔隙或孔隙薄膜式。油层有效孔隙度为12.9%-23.6%,平均孔隙度为19.5%,空气渗透率为74.2×10-3μm2,属中孔低渗透储层。区块内的地层压力资料计算结果表明,油层压力变化范围13.7-16.1MPa;根据实测地层温度资料,地层温度为64.4-71.0℃,平均地层温度67.57℃。属于正常压力温度系统。在区块内选择了Y110-84井为射孔试验井。
(二)动态负压射孔优化设计
斯伦贝谢公司应用SPAN射孔优化设计软件,对比了两种射孔系统:(1)3-3/8″PURE枪和PowerJet3406深穿透射孔弹,动态负压射孔方式(2)3-3/8″HSD枪和PowerJet3406深穿透射孔弹,非动态负压射孔方式。
1.3-3/8″PURE枪,PowerJet3406射孔弹
2.3-3/8″HSD枪,PowerJet3406射孔弹
从表1可以看出,PowerJet3406 PURE射孔方式比PowerJet3406 HSD射孔效果好。因此确定的射孔方案为:3-3/8″PURE射孔枪(86mm),PJ3406深穿透聚能射孔弹,TCP油管输送射孔,要求井口液面平衡状态,起爆方式为投棒点火。
(三)射孔效果分析
针对本次射孔试验,应用石油井下P-T测试仪进行的射孔压力监测。
监测结果显示,射孔前井筒内静压15.72MPa,射孔弹起爆后井筒内的峰值压力达到56.72MPa后,压力开始下降,进入动态负压阶段,最大动态负压值达到11.39MPa(地层压力为15.89MPa),动态负压持续时间0.62s。
射孔后,对该井进行了测试求产,产量为日产油7.161t。经对测试压力资料进行试井分析,表皮系数为0.79,射孔污染基本解除,达到了比较好的试验效果。
三、结论
1.动态负压是负压射孔中的新概念,动态负压射孔技术是负压射孔技术的新发展,动态负压关注的是射孔后瞬间的压力变化过程。
2.斯伦贝谢公司的PURE动态负压射孔技术可以在初始压力为平衡状态的条件下实现负压射孔,使射孔前的准备变得简单。
3.试验结果表明,应用PURE动态负压射孔技术,可以减小射孔污染,对于油井增产起到了很好的效果。
参考文献:
[1]李东传等,《射孔压实带研究》,石油勘探与开发,2000年10月,27卷,第5期,112页.
[2]牛超群等,《油气井完井射孔技术》,石油工业出版社,1994年4月第一版,108页.
[3]Eelco Bakker等,《动态负压射孔新技术》,油田新技术,2003/2004
冬季刊,54页.
作者简介:
刘桥(1973-),男,工程师,1997年毕业于大庆石油学院,现在大庆油田有限责任公司试油试采分公司研究所从事射孔工艺研究工作。
[关键词]动态负压 射孔 试验应用
中图分类号:TU1文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0920150-01
一、技术背景
(一)负压射孔技术
聚能射孔弹爆轰形成的高速金属射流撞击岩层,在岩层内形成射孔孔道,射孔孔道被粉碎的岩屑和射孔残余物所堵塞;而在孔道周围受射流挤压影响产生一个压实区,其孔隙度、渗透率明显下降。压实带内平均渗透率下降幅度较大,只有原渗透率的21.90%-28.02%。[1]为减小射孔污染,发展了负压射孔技术。传统理论认为,由于负压差的存在,使得在射孔的瞬间地层流体产生负压冲击回流,冲洗孔眼附近的地层和孔眼内的爆炸残余物,畅通了油流通道,从而达到提高油气井产能的目的。许多现场实践和室内试验已证实,负压射孔是降低射孔损害、减少孔眼堵塞、提高油气产能的最佳射孔方法之一。[2]
(二)PURE动态负压射孔技术
斯伦贝谢公司在分析研究负压射孔试验时,发现射孔过程中的压力动态变化规律。在试验中,模拟的井眼压力会在射孔冲击波造成的瞬间快速变化后上升;然后当井内流体进入射孔的枪身后下降。通过改变射孔组合,可控制射孔后的压力变化,使压力在动态变化过程中保持一定的负压。岩心流动效率分析显示,动态负压射孔后岩心流动效率比为0.67-0.92,射孔岩心产能远远高于其他静态负压试验。动态负压射孔能使Kc/K值接近1,而常规静态负压射孔的Kc/K值小于0.1,在最好的情况下,也只有大约0.3。[3]最终,斯伦贝谢公司开发出了PURE动态负压射孔技术。
在PURE动态负压射孔技术中,动态压力的控制是该技术的核心,需要设计的射孔枪系统,包括PURE射孔枪、PowerJet射孔弹、射孔孔密和特殊的射孔排列方式,在较低的负压或正压条件下产生足够的动态负压。根据地层渗透率,可选射孔枪长度从4.6m-6.1m不等。射孔段较短时用19s/m的PowerJet 3406射孔弹,射孔段较长时用孔密小于19s/m的PowerJet 2906射孔弹,射孔段中等时用19s/m的PowerJet2906射孔弹。在动态负压射孔过程中,最大瞬时负压值可达到16.5MPa-26.4MPa。
二、应用实例
(一)试验区块特征
为验证PURE动态负压射孔技术对于大庆油田低渗透油层开发的适用性,确定了试验区块。该区块储层岩性为成熟度较低的混合砂岩,砂岩以泥质胶结为主,泥质含量10%左右,少量为钙质胶结,胶结类型主要是再生孔隙或孔隙薄膜式。油层有效孔隙度为12.9%-23.6%,平均孔隙度为19.5%,空气渗透率为74.2×10-3μm2,属中孔低渗透储层。区块内的地层压力资料计算结果表明,油层压力变化范围13.7-16.1MPa;根据实测地层温度资料,地层温度为64.4-71.0℃,平均地层温度67.57℃。属于正常压力温度系统。在区块内选择了Y110-84井为射孔试验井。
(二)动态负压射孔优化设计
斯伦贝谢公司应用SPAN射孔优化设计软件,对比了两种射孔系统:(1)3-3/8″PURE枪和PowerJet3406深穿透射孔弹,动态负压射孔方式(2)3-3/8″HSD枪和PowerJet3406深穿透射孔弹,非动态负压射孔方式。
1.3-3/8″PURE枪,PowerJet3406射孔弹
2.3-3/8″HSD枪,PowerJet3406射孔弹
从表1可以看出,PowerJet3406 PURE射孔方式比PowerJet3406 HSD射孔效果好。因此确定的射孔方案为:3-3/8″PURE射孔枪(86mm),PJ3406深穿透聚能射孔弹,TCP油管输送射孔,要求井口液面平衡状态,起爆方式为投棒点火。
(三)射孔效果分析
针对本次射孔试验,应用石油井下P-T测试仪进行的射孔压力监测。
监测结果显示,射孔前井筒内静压15.72MPa,射孔弹起爆后井筒内的峰值压力达到56.72MPa后,压力开始下降,进入动态负压阶段,最大动态负压值达到11.39MPa(地层压力为15.89MPa),动态负压持续时间0.62s。
射孔后,对该井进行了测试求产,产量为日产油7.161t。经对测试压力资料进行试井分析,表皮系数为0.79,射孔污染基本解除,达到了比较好的试验效果。
三、结论
1.动态负压是负压射孔中的新概念,动态负压射孔技术是负压射孔技术的新发展,动态负压关注的是射孔后瞬间的压力变化过程。
2.斯伦贝谢公司的PURE动态负压射孔技术可以在初始压力为平衡状态的条件下实现负压射孔,使射孔前的准备变得简单。
3.试验结果表明,应用PURE动态负压射孔技术,可以减小射孔污染,对于油井增产起到了很好的效果。
参考文献:
[1]李东传等,《射孔压实带研究》,石油勘探与开发,2000年10月,27卷,第5期,112页.
[2]牛超群等,《油气井完井射孔技术》,石油工业出版社,1994年4月第一版,108页.
[3]Eelco Bakker等,《动态负压射孔新技术》,油田新技术,2003/2004
冬季刊,54页.
作者简介:
刘桥(1973-),男,工程师,1997年毕业于大庆石油学院,现在大庆油田有限责任公司试油试采分公司研究所从事射孔工艺研究工作。