复杂储层射孔工艺技术

本文阐述了适应复杂渗储层的深穿透射孔技术、多脉冲复合射孔技术以及负压射孔工艺和定方位射孔工艺的特点及优越性。从射孔器装配结构到射孔弹设计优化等方面进行研究改进,解决了射孔弹装配后穿透深度降低的问题,使射孔孔道在低渗储层有效长度增加;在复合射孔基础上增加二级火药,使火药燃烧产生的压力峰值时间延长,增强了对射孔孔道气体压裂效果;采用合理的负压差,依靠储层能量进行返排冲洗孔道,将孔道内残渣带出,达到降低射孔孔道污染的目的;针对压裂储层进行定方位射孔,使射孔孔道与最大主应力方向一致,从而降低启动压力和施工压力,消除了扭曲摩阻的影响,达到提高压裂效果的目的。深穿透射孔技术、多脉冲复合射孔技术、负压射孔工艺、定方位射孔工艺的广泛应用,为提高复杂储层采收率提供了技术支持。     

水力喷砂射孔孔道裂缝起裂机理研究

与传统射孔工艺相比,水力喷砂射孔方法产生的地层孔具有孔径大、孔道长和孔数少特点。针对射孔孔道影 响压裂裂缝形态问题,开展孔道周围应力分布及起裂机理的研究工作。研究中采用三维有限元数值模拟结合室内实 验验证的方法,分别从布孔方式、射孔方位和水平井筒方位方面,揭示了水平井近井筒区域喷砂射孔孔道产生的3 种 裂缝形态。研究表明,压裂裂缝倾向于从射孔孔道根部位置起裂;水平井筒与最小水平主应力夹角小于30°,两层布孔 可在近井筒区域产生一条横向裂缝,螺旋布孔和对称布孔产生多条横向裂缝;纵向裂缝比横向裂缝更易于产生,形成 纵向裂缝与横向裂缝相结合的扭曲裂缝;水平井筒与最小水平主应力夹角大于80°,产生一条纵向裂缝,与喷砂射孔参 数无关。该研究可为水平井水力喷砂射孔及压裂合理施工提供理论指导。     

StimGun复合射孔技术的应用

随着油井勘探开发的深入,低孔、低渗、致密岩性的非常规油气层在油气储量中占较大的比例,由于其储层性质差,勘探开发难度大,采用常规射孔很难取得理想的效果.StimGun复合射孔技术是在射孔枪起爆后,推进剂燃烧产生高能气体,高能气体进入射孔孔道并在射孔孔眼周围形成多径向裂缝,从而沟通了天然裂缝,改善了油气流动通道,提高渗流能力.介绍了该技术的工作原理和技术优势,并通过现场试验、总结和完善,形成了一套满足于不同地质条件的、集安全施工设计和作业效果评价为一体的stimgun复合射孔技术.该技术成功应用于四川LG区块的射孔作业中,能有效的控制裂缝高度,达到清楚地层污染而又不出水的效果,对地透气性地层具有较好的改造作用,取得较好的作业效果.     

高能气体压裂技术的发展趋势

着重综述了高能气体压裂 (HEGF)技术的发展趋势。对 HEGF技术与射孔复合技术、水力压裂及酸化相结合的综合压裂技术、液体药压裂技术、袖套式射孔压裂复合技术和爆炸松动增产技术进行了详细的分析论述 ,并对这些技术在大庆油田、长庆油田、华北油田、辽河油田、四川油田等的应用情况做了讨论。对国外 HEGF技术的发展情况也做了介绍     

高能气体压裂技术的发展趋势

着重综述了高能气体压裂（ＨＥＧＦ）技术的发展趋势。对ＨＥＧＦ技术与射孔复合技术,水力压裂及酸化相结合的综合压裂技术、液体药压裂技术、油套式射孔压裂复合技术和爆炸松动增产技术进行了详细的分析论述,并对这些技术在大庆油田、长庆油田、华北油田,辽河油田、四川油田等的应用情况做了讨论。对国外ＨＥＧＦ技术的发展情况也作了介绍。     

定面射孔对压裂初始裂缝形态的影响研究

定面射孔是致密油水力压裂改造的一种新型完井措施。利用大尺寸真三轴水力压裂实验系统开展了300 mm×300mm×300 mm立方体试样定面射孔压裂物模试验,结合有限元三维应力分析,研究了定面射孔相位角对水力压裂初始裂缝形态的影响机制。研究结果表明:定面射孔各射孔道之间的应力干扰改变了近井筒应力分布格局,导致沿定面射孔方向水力裂缝呈倾斜状及迂曲状扩展,背离射孔方向裂缝形态为近垂直状形态。随射孔相位角减小,孔道间应力干扰增大、裂缝起裂压力提高,各射孔均产生破裂进而形成横向倾斜压裂平面。利用定面射孔技术可控制压裂初始裂缝呈非对称、非规则扩展形态,增加近井筒水力裂缝的复杂性。     

砂岩储层射孔压实伤害评价

基于应变率对砂岩孔隙度演化的敏感性分析,建立砂岩储层射孔压实伤害评价力学模型。对射孔冲击载荷作用下近孔道砂岩的动力学响应进行数值分析,获得模型中关键力学参数,量化分析砂岩径向孔隙度与渗透率分布,评价射孔压实伤害程度。研究结果表明:数值分析数据与试验数据能够较好地吻合,验证了射孔压实伤害评价方法的有效性;由于破碎带与网状微裂缝的产生,射孔后孔道内壁表层砂岩孔隙度要高于初始值;压实带内砂岩的渗透率明显降低,严重影响孔道流动性能;距孔道入口端轴向距离越远,砂岩的压实带厚度、孔隙度与渗透率伤害程度越小;随冲击载荷强度的增加或岩石强度的降低,射孔压实伤害程度将增大。     

基于导流能力评价实验的复合酸化压裂技术

酸化压裂是碳酸盐岩油气藏增产的主要措施和手段,即使采用较大规模施工,酸蚀缝长一般不超过120 m,而水力压裂技术能够实现大规模造长缝的目的。为此,开展水力压裂与酸携砂压裂相结合的复合酸化压裂技术研究及现场实验,以探索碳酸盐岩增产措施的新工艺技术。实验采用塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩岩心,模拟高温高压地层条件,通过测试水力加砂压裂裂缝、酸化压裂酸蚀缝、酸携砂压裂裂缝、水力压裂与酸携砂复合酸压裂缝的短期导流能力,探索评价了碳酸盐岩地层增产改造的新工艺技术,实验结果表明了碳酸盐岩地层实施复合酸化压裂可以实现较好的导流能力。基于导流能力实验评价结果,优化设计了4 口井的复合酸化压裂方案并进行现场施工,增产效果良好,为碳酸盐岩地层实施复合酸化压裂提供了有力的理论支持。     

核磁共振成像在射孔完井中的应用

在实验室条件下对贝雷砂岩进行射孔试验,并分别对射孔后的靶体进行酸化、压裂工艺处理,利用核磁共振和工业XCT技术分别对未射孔的靶体、射孔后的靶体、射孔后酸化的靶体、射孔后压裂的靶体进行测试。定量分析了射孔对砂岩靶体的损害及酸化、压裂对射孔损害的解除作用,并进行现场试验验证。对合理有效地规划油田采油工艺具有一定的参考价值和指导意义。     

水力喷砂射孔与起裂大型物理模拟试验

采用油田现场使用的施工参数、喷射工具和施工设备,用与长庆油田长6地层对应的露头岩样制作靶件,模拟水力喷砂射孔与起裂的过程,进行大型物理模拟试验,并用专用工具解剖试验靶件。结果表明:喷砂射孔的完整孔形呈泪滴形,分为套管穿孔段、入口反溅段、水泥环缩径段和主体段4部分;起裂后的孔道末端还有一狭长的剑形通道;试验条件下,射流速度超过一定限度后会导致靶件起裂,表明射流速度提高可使孔内局部增压显著;起裂后射流顺裂缝方向冲刷形成剑形通道,使喷砂射孔通道成倍增长,有利于改善穿透效果;多个喷嘴射出的孔道保持各自独立的孔形,起裂后的裂缝可连通各个孔道,在试验条件下多个射流通道共同作用可引导近井地带裂缝的形成与扩展。     

基于最优穿深分析的射孔参数优化设计新方法

射孔完井作为主要的完井方式之一，对套管井沟通储层、解除近井带污染、释放产能尤为重要，射孔参数的合理设计是保障射孔作业效果的关键所在。现有射孔参数设计方法主要通过表皮计算开展射孔参数敏感性分析，依据曲线形态、分布密集程度及变化趋势进行参数设计。由于射孔表皮计算模型未有效考虑射孔孔道流动摩阻的影响，无法准确刻画射孔穿深和产能之间关系，依据表皮分析的参数敏感性结果无法确定最优射孔穿深。从流体力学角度出发，将射孔孔道等效为微观意义上的水平井，建立油藏与射孔孔眼流动耦合数学模型，充分考虑射孔孔道流动摩阻的影响，结合Dikken优化原则，研究建立了最优射孔穿深确定方法，形成基于最优穿深分析的射孔参数设计新方法。实例分析表明，该方法可为最优射孔穿深的设计提供理论依据。     

复合射孔压裂火药爆燃后气液作用分析

针对目前在复合射孔理论模型的研究中,国内外各石油公司及相关研究机构主要集中在火药的爆燃机理、岩石的压裂机理和裂缝的生成方面,但对于压裂火药燃烧结束后剩余高能气体及上部     

缝洞型碳酸盐岩近井筒裂缝转向模拟研究

缝洞型碳酸盐岩油气储层在非主应力方向上存在许多储集体,水力压裂开采技术产生的压裂缝传统的扩展模式为对称双翼扩展线性裂缝,此方式很难沟通大量存在于非最大主应力方向上的储集体。定向射孔并控制水力裂缝扩展路径是解决此问题的关键。本文通过定向射孔压裂起裂模型判断水力裂缝起裂,最大周向应力准则作为判断裂缝转向扩展的依据,结合顺北某油气田实测参数,利用Abaqus扩展有限元法对射孔方位角、水平地应力差、射孔深度、压裂液排量等影响水力裂缝近井筒转向扩展的因素进行数值模拟。结果表明：射孔方位角、水平地应力差是水力裂缝转向扩展的主要控制因素;射孔深度的影响受水平地应力差的控制;压裂液排量的大小对于水力裂缝转向扩展几乎没有影响。     

基于井筒-射孔模型的地层破裂压力及起裂角的理论研究

为了研究不同参数对水力压裂中地层破裂压力和水力裂缝起裂角的影响规律,利用井筒-射孔模型,将射孔简化为裂缝,采用保角映射的方法求得射孔端部的应力强度因子;根据最大拉应力准则求得射孔端部水力裂缝的起裂角和地层破裂压力的理论公式。为了验证该方法的有效性,将理论值与文献中的实验结果和工程实际值进行对比。研究结果表明:理论值与实验结果和工程实际值均吻合较好。水力裂缝的起裂角随主应力差、射孔长度和射孔角度的增大而增大;最优射孔方位角应在0°～15°范围内;最优射孔长度应为井筒直径的2～3倍。     

复合射孔技术在低渗油田的应用

通过对聚能射孔和复合射孔2种射孔技术的技术原理进行分析和比较，说明复合射孔技术能够显著地增加生产层的渗透性，并能克服常规聚能射孔带来的污染．又着重分析了复合射孔技术在孤东油田的应用情况，说明该技术值得在低渗油田大力推广。     

介孔材料MCM-41和半导体的组装与表征

在室温下制备介孔材料MCM-41, 将稀土离子铕和半导体材料CdS组装到MCM-41孔道中, 制得CdS/Eu-MCM-41复合介孔材料. 采用X射线衍射、 红外光谱、 N₂吸附脱附、 紫外-可见漫反射和激发与发射光谱等技术对样品的结构性能进行表征. 结果表明, 复合材料CdS/Eu-MCM-41仍保持MCM-41的六方有序结构, 并证明Eu³⁺和CdS组装到介孔孔道中. 荧光光谱显示复合介孔材料发出荧光, 并且在组装体中CdS的吸收边发生明显蓝移.     

致密储层低产井重复压裂技术研究

重复压裂技术是目前致密油藏低产井提高单井产量的主要措施之一。为了提高重复压裂的增产效果,有必要对重复压裂射孔方式及裂缝参数进行优化。文中以新疆昌吉致密油田为例,建立了重复压裂产能预测模型,利用数值模拟方法,研究了低产井在不同射孔方式、裂缝半长及导流能力条件下的产能指标。结果表明,相比于旧射孔压裂方式,在新射孔处压裂的增油效果更加显著,且二次压裂的新射孔段越多,增产效果越好;裂缝半长对新疆致密油重复压裂效果影响仅次于压裂级数,随着裂缝半长的增加,日产油量与累产油量均随之升高;而由于致密储层渗透率过低,裂缝的导流能力的变化对致密油藏的生产动态的影响相对有限。     

射孔方式对压裂压力及裂缝形态的影响

利用大型真三轴压裂模拟试验系统,通过模拟地层条件,监测压裂过程及其压力情况,观察裂缝的起裂及其延伸形态,进行射孔方式对压裂压力及裂缝形态的影响研究。研究结果表明,在地应力的大小和分布确定的情况下,破裂压力随着射孔角度的增大而升高,随着射孔排数的增加而降低。为有效降低地层破裂压力、提高压裂成功率及效果,射孔方位应选择0°方向,射孔密度在套管强度容许的前提下越大越好;单排射孔形成的裂缝形态较为简单,多排射孔形成的裂缝形态较为复杂,裂缝条数增加且形态各异。     

致密油水平井连续油管自适应定向水力喷砂射孔改造技术的应用

为解决致密、页岩储层开发中常规螺旋分布炮弹射孔+体积压裂改造过程起裂压力高、易沟通底层或盖层形成无效缝网的问题,结合连续油管水力喷砂射孔技术,提出连续油管自适应定向喷砂射孔填砂分段一体化压裂改造工艺,研发了配套水平井自适应定向装置,并应用于玛湖致密油Ma1井的压裂改造,取得了较好效果。结果表明：一定角度的定向射孔可以诱导水力裂缝沿有益方向延展,通过射孔方位及射孔孔深共同影响裂缝转向半径进而控制有效复杂缝网体积;自主研发水平井自适应定向装置在水平段通过钢球重力感应控制及连续油管泵注实现定向调节,一次入井可多次定向射孔,Ma1井多次定向喷射作业未发生故障,适用性强,可靠性高;全过程通过油管高压射流实现孔内增压、冲蚀孔眼与负压携液三种作用叠加,可降低地层破裂压力、增加孔深、增大转向半径,Ma1井现场实施比常规射孔降低起裂压力26%,日均产量平均最高提高78.4%。研究表明,水力喷射定向射孔可正向诱导形成更多有效复杂缝网从而提高单井产量,有效避免因不当射孔将裂缝快速诱导至底层或盖层形成无效缝网的难题,该技术可为页岩、致密油气资源规模化开发提供一种新的技术思路。     

宝浪油田低渗油藏高效开发技术研究

以宝浪油田宝北区块为例,针对油藏特点,应用波动方程串级深度偏移处理技术识别了高陡构造;应用测井资料分析及古构造应力场分析技术识别了裂缝;应用反射振幅厚度法和小波处理技术进行了储层横向预测;在精细地质模型的建立和合理井网密度研究的基础上,形成了低渗油藏综合调整技术和屏蔽暂堵技术, 以及油管传输负压射孔为主的整体油层保护技术;应用防气杆式泵机械采油技术解决了高气油比问题;应用多级冲压酸化和高压分层酸化工艺技术解决低渗油层吸水难的问题。在油田开发过程中,形成了一整套的低渗油藏高效开发技术,现场应用取得了较好的效果。