射孔对井眼围岩应力场及破裂压力影响规律

 射孔在一定程度上可以有效地降低地层破裂压力,避免裂缝扭曲和多裂缝的不利现象;射孔参数的改变会导致井壁围岩应力场及破裂压力的改变,进而影响压裂施工和压后产能.加强射孔井井壁围岩应力场的动态演化规律研究,对指导水力压裂施工、井壁稳定性、储层改造等具有重要的意义.利用ABAQUS有限元计算软件建立套管-水泥环-地层的三维数值模型,在考虑流固耦合效应和动态效应的基础上,运用单一变量理论对不同的射孔密度、射孔长度、射孔方位角等射孔参数进行模拟分析,得到井壁围岩应力分布及水力压裂破裂压力的定性认识并给出最优的射孔参数.研究结果可为压裂井射孔工艺技术优化设计提供一定的理论指导.     

用边界元方法分析射孔完井非稳定渗流问题

本文综合考虑了射孔孔眼状态、各向异性储层伤害、以及不同边界条件等因素,建立了射孔井的油藏模型和非稳定渗流数学模型。应用边界元数模直接解法和区域分割技术,得到了随射孔孔眼和储层伤害变化时,孔眼附近储层不稳定渗流规律、生产动态和不稳定压力变化特征。对于更好地解决开发井网布置、射孔参数优化、增产措施设计和不稳定试井方法改进等生产问题有实际指导作用。边界元方法在油藏数值模拟领域有广阔的应用前景。     

定方位射孔技术研究及应用

目前,油田钻通油气层后大部分采用下套管射孔完井进行油气开采,其目的是射穿套管、水泥层和地层内一定的深度,建立井筒与目的层之间的通道,进行试油或求产。射孔作为石油勘探开发中的重要环节,不仅关系到油气井的产能,而且还会对后续增产改造措施的效果产生重大影响。常规射孔孔眼的方向是随机的,因此无法满足一些特殊情况对射孔施工的要求,而定方位射孔技术是一种可以进行井下有方向性射孔的新型射孔工艺技术,其利用油管输送射孔管柱的方式,在起爆器与深度短接之间接入一定方位短接,通过测量定方位短接上方位键的方位来确定射孔弹穿孔的方位。定方位射孔技术应用于需压裂完井的井时,通过实现最大主应力方向的射孔,可有效降低地层破裂压力和地面施工压力,提高压裂效果。对于施工井附近存在断层需避开、地层存在天然裂缝希望与射孔孔眼沟通等特殊情况时,该技术均可成为有效的辅助手段。     

定向井压裂射孔方位优化及应用研究

低渗储层采用定向井水力压裂是油气田增储上产和降本增效的重要措施和手段。射孔是压裂前打开储层的首要工序,射孔质量好坏直接影响定向井产能的发挥程度。为了降低储层起裂压力、减少砂堵风险,需要进行定向井压裂射孔方位优化。考虑原地应力、套管水泥环诱导应力、射孔孔眼诱导应力、井筒注液诱导应力和流体渗流诱导应力综合叠加,基于张性破坏准则,建立了基于最低裂缝起裂压力(FIP)的定向井压裂射孔方位优化模型;并进一步通过室内物理模拟,验证了模型的可靠性与合理性。模拟结果表明,FIP在360°射孔方位内周期性变化,存在两个最小和最大FIP点,并且随着井筒方位角的增加而增加,最小FIP逐渐增加,最大FIP逐渐减小;不同井斜角和方位角的最小FIP对应的射孔方向相差较大,斜井的最佳射孔方向应同时考虑井斜角和方位角的综合影响;水平主应力差和施工排量等因素对确定最佳射孔方位影响不大;并且在SXM气田X井进行了现场应用,优化的最佳射孔方向角为20°和205°,其对应的最小起裂压力为45.5 MPa。从而降低施工难度,为低渗储层射孔方位优化技术提供借鉴。     

螺旋射孔条件下地层破裂压力的数值模拟研究

水力压裂技术已经在低渗地层的石油天然气开采中得到广泛的应用,螺旋射孔是该技术中的常用措施,在此条件下地层的破裂压力是影响施工成功率和效果的重要因素之一.采用三维有限元方法对螺旋射孔条件下地层的破裂压力进行了研究,建立了套管完井(考虑水泥环及套管的存在)情况下井筒及地层的三维计算模型,首先计算和分析了定向射孔时不同的射孔密度和射孔方向角对地层的破裂压力的影响,与前人的实验结论进行了比较,在此基础上,进行了螺旋射孔条件下不同射孔方位角、相位角以及射孔密度对地层破裂压力的影响的研究,通过数值模拟的结果,给出了螺旋射孔对地层破裂压力的影响规律,可作为进一步研究螺旋射孔条件下的裂缝扩展规律的基础,同时对压裂设计和实际压裂施工中螺旋射孔参数的选取给出了具体的建议.     

互相关函数法在定位射孔深度上的应用

油气井射孔深度校深技术是保证油气井完井精确射孔作业的前提。射孔作业利用油气井储层的自然放射性伽马校深和油套管接箍传统校深方法,随着油气开采时间延长,井下伽马放射性的减弱和油套管接箍的破损,射孔校深测量的这两路信号往往被井下噪声煙没,有效信号特征不明显,直接依靠传统的幅度识别法,会带来较大的射孔精度误差,甚至造成误射孔事故的发生,已无法满足薄储层精确深度射孔的需求。基于信号互相关函数法计算原理,将标准的接箍信号和伽马信号与射孔校深采集的对应信号进行互相关运算,压制背景噪声,突出有效信号,实现射孔精确校深的目的。现场应用表明,该方法校深技术简单,能够满足现场一次作业实现实时校深和射孔完井的目的,具有一定的实际应用价值。     

页岩气水平井产出剖面定量解释方法

涪陵页岩气田多采用多级压裂分段射孔方式完井,气藏开发与管理者迫切需要了解各层段的产出情况,产出剖面测试是获取各层段产出情况最为直接的方法.对于生产稳定的水平井,水平段可以划分为两个射孔簇之间的管流段以及射孔簇位置的射孔段.在全井所有的管流段、射孔段分别应用管流能量方程、射孔簇流体流入能量守恒方程,从而建立全井的产出剖面的解释模型.根据某页岩气井的沿水平段所测温度、压力等数据,选择相应的地质参数、井眼轨迹等,应用全井的产出剖面的解释模型,通过调用MATLAB的lsqnonlin函数,求解模型方程组,实例计算结果显示能够满足工程应用的要求.可见利用温压测试可实现水平井产出剖面的定量计算.     

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。     

新疆油田氮气气举一体化管柱快速返排研究

新疆油田已投入开发的气藏储层物性差异大,存在黏土膨胀、水敏和固相堵塞等伤害。常规管柱射孔后,需
压井提出射孔枪串,更换成储层改造管柱。反复压井导致储层二次污染,更为严重的是气藏压力系数低,储层改造后
入井液靠自身能量返排困难。为此研制了储层改造+ 氮气气举返排、射孔+ 储层改造+ 氮气气举返排一体化管柱,优
选配套工具：针对气井工程口袋较长或下部无利用层的气井,推荐使用丢枪射孔工艺,否则采用全通径射孔工艺;固定
式气举工作筒抗内压90.00 MPa、抗拉强度达到70.00 MPa 及气举阀波纹管承载达到35.00 MPa;采用压井阀解决了完
井管柱应用封隔器后无压井液循环通道的问题。基于氮气物性修正和引入Beggs & Brill 两相流摩阻系数来修正储层
改造液体与压井液的差异,考虑氮气返排与常规连续气举设计的差异,完善了氮气气举返排设计基础理论,研制了配
套工艺设计。现场射孔+ 酸化+ 氮气返排试验证实：该工艺为解决同类气藏入井液返排难题提供了新的技术途径,具
有较高的推广应用价值。     

无围压射孔技术在低渗透油田的应用与认识

本文介绍了无围压射孔技术的工艺原理,射孔器器的性能特点,从低渗透油田现场应用效果情况看,施工后,枪体无变形、最大胀径小于5mm,满足安全施工要求;本文从两个方面分析了无围压射孔工艺比常规射孔技术穿深提高原因,同时依据负压射孔理论,分析认为无围压射孔技术较适易地层胶结较好的油层应用;并且对开发层系隔层大、地层压力差异大的分层合采井的完井具有重要应用价值。     

水力射孔对地层破裂压力的影响研究

水力射孔辅助定向压裂可有效提高低渗透油田压裂效率,明显改善压裂效果.建立了包含地层水泥环套管的水力射孔井的三维力学模型,运用有限元数值模拟方法结合弹性力学理论和岩石的破裂机理,分析了水力射孔参数对地层破裂压力的影响.研究结果表明,沿着最大水平地应力方向进行交错布孔、选择射孔密度为4 m-1、增加射孔深度可以有效降低地层破裂压力.研究结果可为水力射孔辅助定向压裂工艺提供参数优选的依据.     

水力射孔对地层破裂压力的影响研究

水力射孔辅助定向压裂可有效提高低渗透油田压裂效率，明显改善压裂效果。建立了包含地层-水泥环-套管的水力射孔井的三维力学模型，运用有限元数值模拟方法结合弹性力学理论和岩石的破裂机理，分析了水力射孔参数对地层破裂压力的影响。研究结果表明，沿着最大水平地应力方向进行交错布孔、选择射孔密度为4m^-1、增加射孔深度可以有效降低地层破裂压力。研究结果可为水力射孔辅助定向压裂工艺提供参数优选的依据。     

爆炸冲击作用下射孔管柱动力学响应试验

针对射孔段管柱爆炸冲击动态响应问题,建立了地面模拟试验测试系统;并对射孔管柱端部的压力和加速度响应进行测试。测试结果表明:爆轰产物对管柱端面形成反复的冲击作用,且随着爆轰产物从射孔孔洞释放冲击压力不断衰减。射孔冲击载荷对枪管的非对称加载特性导致射孔枪管端部的轴向和径向振动,以及枪管整体的向下运动和翻转运动。轴向加速度振动幅值最高;但衰减较快,响应时间短,枪管向下的运动速度最大;径向加速度振动幅值衰减较为缓慢,且响应时间较长。研究对射孔段管柱爆炸冲击动态响应特性获得了初步的认识,可为进一步的研究提供有益的参考。     

一种压力(加速度)测试仪的数据存储器的选择及冗余保护

油井射孔过程中，需要实时测量在射孔弹爆炸过程中射孔枪体所受到的压力和冲击加速度，因此设计了压力(加速度)测试仪．如果测试数据丢失，将带来很大的经济损失，为了存储和保护采样数据，选用了一种电可擦除数据存储器，并设计了冗余保护电路．实验表明，该压力(加速度)测试仪能够实现数据的快速采集及可靠存储，数据的准确性和可靠性都能得到保证．     

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.     

页岩夹煤层弱面水平井段定面射孔优化分析

在水平井压裂施工过程中,射孔参数的优化是降低储层破裂压力,提高油田经济效益最直接有效的方法。在地下储层中,弱面的存在增强了储层的非均质性,同时改变了射孔时的起裂压力。应用单一弱面强度理论,结合射孔完井下单孔眼最大主应力公式,推导出含弱面水平井段单孔眼最大主应力与弱面倾角的关系。并使用有限元分析软件ABAQUS,对9组不同角度弱面倾角水平井段进行定面射孔模拟分析,得到弱面倾角对孔眼最大主应力和最佳射孔密度的影响规律,对理论模型结果进行验证。结果表明:孔眼处最大主应力受弱面倾角控制,当弱面倾角βφ/2+45°时,孔眼处最大主应力随弱面倾角增大而减小,此时最佳射孔密度选用13孔/m;当弱面倾角βφ/2+45°时,随弱面倾角增大,孔眼处最大主应力先减小后增大,最佳射孔密度选用16孔/m;当弱面倾角β=φ/2+45°时,井筒将会沿着弱面发生破裂。对于含弱面水平井段的射孔提出优化方案,最大限度地降低地层破裂压力,该方法对实际生产具有一定的理论指导意义。     

定方位射孔在黄陵油区的应用及效果评价

定方位射孔是一种可以实现井下有方向性射孔的新技术。通过实现最大主应力方向的射孔，可有效降低地层破裂压力和地面施工压力，提高压裂效果。本文通过对定方位射孔工艺技术的介绍，利用岩石力学，油藏地质学，流体力学等相关学科知识，结合其在黄陵地区的应用效果，利用取得的现场压裂施工数据，试油结论分析了定方位射孔技术对压裂效果的重要影响。     

松辽盆地葡西地区补充射孔研究

松辽盆地葡西地区开发区内井网较密,但仍存在剩余油相对富集的区域。重点研究开发区内黑Ⅱ油层的油水分布特征、储层物性特征,指导补充射孔。研究表明:该区油水分布明显受断层控制,断层附近油气富集程度与断层的发育特征密切相关。正向微幅度构造控制了油气的局部富集。不同沉积微相的物性差异明显,同一沉积微相不同部位物性也存在差异,砂岩的这种物性差异控制了油气的局部富集。整个黑Ⅱ油层没有统一的油水界面;但是每个沉积时间单元,却有该层的油水界面。明确了油水分布特征,在补充射孔时要优先考虑动用断层边部、正向微幅度构造处、物性好的砂岩较发育处的含油层位。不同韵律的砂岩的含油部位不同,河道砂岩在砂岩下部射孔,河口坝和远砂坝砂岩在砂岩的上部射孔。     

多层砾石充填完井压力评价

针对多层砾石充填完井的渗流特点,将每个产层在径向方向上分成3个区域,即砾石充填区、射孔区、地层径向流区,每个区域有各自的渗流方程,对n层油藏将有3n个渗流方程,对砾石充填区采用边界元,对射孔区采用有限元,对地层径向流区采用半解析半数值解,最终得到各区域的压力损失及表皮系数,以及井底压力及分层产量与时间的变化关系.     

射孔弹自燃原因查找与解决方法

针对超高温射孔弹出现的自燃问题,模拟储层条件（温度和压力）进行射孔试验与分析,形成了分舱排除法试验方法,查找出了自燃的原因,建立了解决方法,新产品广泛应用于生产。超高温高压射孔效能实验装置为射孔技术研究提供了试验平台。