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。     

射孔与压力测试一体化工艺技术研究及应用

地层压力测试是在开发井生产中应用较为广泛的试井技术,是研究油气层特性、掌握油气层生产动态、检查地面采油工艺流程,制定油气井下一步作业措施的重要手段。因此,准确及时获得储层压力、温度变化数据,具有重要意义,传统压力测试方法为完井射孔后进行测量,存在一些不足和缺陷,不能及时测量储层初期生产数据,为此胜利测井公司研发成功射孔与压力测试一体化工艺技术,有效解决存在的问题,并进行了121井次现场应用,效果显著,受到各采油厂及油公司的好评。     

水平井筛管完井定向射孔应用技术研究

水平井试采作业通常采用诱喷工艺,但是,由于工程和地质条件限制,达不到筛管完井效果,影响试采作业质量,甚至引发安全事故。本文针对两种工况,采用水平井筛管完井内定向射孔技术,通过地面模拟试验,确定合适的射孔工艺,完成射孔方案设计,实施现场射孔完井作业。验证了水平段不同筛管完井适用条件,达到了射孔完井并增产的目的。     

各种射孔系列完井方式下水平井产能预测研究

本文针对套管射孔完井、射孔套管内绕丝筛管完井、射孔套管内井下砾石充填完井、射孔套管内预充填砾石筛管完井等四种射孔系列的水平井完井方式,考虑地层损害和完井方式及完井参数的影响,进行了产能预测数学模型的研究。实例计算表明,其数学模型及计算方法是可行的,可用于水平井完井方式的选择与完井参数优化设计。     

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。     

特殊分支井射孔完井技术应用研究

分支井能够提高采收率,降本增效。而钻井完井工艺、工具尚不成熟。本文主要介绍了射孔完井过程中,在某分支井上分支悬挂器没有配套导向工具的情况下,通过参照井身结构和带有导向器的管柱在分支井内不同深度有期望的遇阻显示,判断管柱是否进入预定分支井内,最终实现分支的机械悬挂、水力密封以及主、分支井眼的贯通等分支井关键技术。文中对该井射孔完井工艺技术及施工过程进行了阐述,模拟管柱进入不同分支井其下入深度和拉力的变化关系。该导向器研究和射孔管柱力学应用获得了该井射孔完井成功,为特殊分支井射孔完井施工提供可靠的理论依据。     

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。     

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。     

油气井套管射孔有限元动态仿真

对油气井射孔作业中射孔弹发射和弹体挤进过程进行了动态有限元数值模拟和分析。弹丸挤进过程是一个高速冲击、大变形、带过盟配合的接触问题,以弹丸穿甲有限元模拟为基础,采用ANSYS软件的LS—DYNA模块对实体模型进行试算,运用Ls—Prepost模块进行瞬态分析,形成了一套弹丸完井射孔动态模拟方法。模拟结果与实际地面的打靶试验结果基本一致,从而验证了仿真方法的有效性。     

近平衡正压射孔与负压返涌联作技术在海上油田的应用

疏松砂岩油藏储层岩石强度较低,若采用负压射孔完井方式容易造成地层出砂,甚至砂卡射孔枪;且负压射孔由于工艺限制不能一次射开大跨度的多个层位。针对海上疏松砂岩油藏,储层射孔段跨度比较大的难点,提出了近平衡正压射孔与负压返涌联作技术。由于海上作业平台的局限性,过大的返涌液如不能及时处理只能排入海中,将会对环境造成严重污染;因此在射孔作业前需对返涌量进行定量计算。根据不稳定渗流理论和负压返涌工艺,推导出了负压返涌量的数学模型,利用计算机编程、迭代求解,并分析表皮系数和返涌负压差对返涌量及返涌时间的影响。该技术已在海上油田现场应用,效果良好。     

井下节流气井的井底压力确定新方法

针对气井压力计测试方法测取节流器以下井段压力存在困难,回声仪测压方法有时测不准液面等问题,推导了具有节流效应影响的压力公式:由节流器上流油压与套压的变化关系,计算出积液深度,再从油套环空采用井深迭代方法,得到一种新的计算井底压力的方法.通过气田现场应用表明:该方法与回声仪测压方法的静压平均相对误差小于2%,流压平均相对误差小于6%;与压力计测试方法的静压和流压平均相对误差分别小于9%和4%.该方法能比较方便和准确地得到气井井底压力,是气田动态监测的一种可靠手段.     

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.     

动液面深度检测中两个关键问题的研究进展

为了确保油田安全生产,满足提产增效的需求,实时检测井下动液面深度具有重要的意义。当采用声波法测量动液面深度时,需要解决套管内声速的计算和声波旅行时间的获取这两个关键问题。围绕该问题,本文归纳总结了近年来该领域取得的进展和成果,梳理了众多文献间的区别和联系。在此基础上,利用油田现场采集的声波信号对一些方法进行了复现。结果表明,对于不同环境的油井,上述方法存在明显的适应性差异。最后分析了当前研究的不足,并对两个关键问题的未来研究方向做出了展望。本文研究成果为特定环境下的井下声波信号处理提供了详细的解决方案,对于快速检索井下声波信号的处理方法有积极作用,具有一定的理论价值和重要的现实意义。     

海上油气井油层套管井口装定载荷设计

综合考虑钻完井和投产采气过程未固井段套管强度和稳定性问题,提出一种海上油气井油层套管井口装定载荷设计方法,建立多层管柱耦合系统计算力学模型,确定钻完井过程套管轴向载荷计算方法,综合考虑温度场、压力场和压力端部效应给出投产采气后套管轴向载荷计算公式,并以中国南海某气田为例进行油层套管井口装定载荷设计。结果表明:套管强度不是限制海上油气井油层套管井口装定载荷设计的因素,投产采气过程底部油层套管的稳定性是油层套管井口装定载荷设计的重要因素;当设计极值产气量小于特定值时,油层套管井口装定载荷为油层套管未固井段重力,当设计极值产气量大于特定值时,随着设计极值产气量的增大,油层套管井口装定载荷增大,但增大的幅值逐渐减小。     

不压井作业技术在庆深气田高压气井中的应用

摘 要： 常规气井压井作业,压井液污染堵塞地层,气井产能损失大。不压井作业技术是通过使用油管堵塞工具对井下管柱进行内封堵,在确保管柱封堵有效的前提下,利用防喷器组来控制油套环形空间的压力,然后依靠不压井作业机的液压举升系统和卡瓦系统,进行带压起下管柱等井下作业。由于不使用压井液,不会对地层造成污染。本文介绍了不压井作业设备的结构、工作原理、基本作业程序,并以庆深气田徐深1-1井为例,分析了高压气井不压井作业的施工要点和关键技术,提出了相应对策。本次作业使该井增产效果显著,对同类高压气井增产具有一定的借鉴意义。     

不压井作业技术在庆深气田高压气井中的应用——以徐深1-1井为例

常规气井压井作业,压井液污染堵塞地层,气井产能损失大。不压井作业技术是通过使用油管堵塞工具对井下管柱进行内封堵,在确保管柱封堵有效的前提下,利用防喷器组来控制油套环形空间的压力,然后依靠不压井作业机的液压举升系统和卡瓦系统,进行带压起下管柱等井下作业。由于不使用压井液,不会对地层造成污染。介绍了不压井作业设备的结构、工作原理、基本作业程序,并以庆深气田徐深1-1井为例,分析了高压气井不压井作业的施工要点和关键技术。提出了相应对策。本次作业使该井增产效果显著,对同类高压气井增产具有一定的借鉴意义。     

基于正交实验法射孔参数优化设计数值模拟

射孔完井对油井产能的主要影响因素为孔眼密度、孔眼直径、孔眼深度和孔眼相位,基于油井产能最优对射孔参数进行优化设计是提高射孔井产能的关键技术之一。本文基于射孔井产能的半解析模型,应用有限元分析法对射孔井的产能进行数值模拟研究,并应用正交实验法对数值模拟结果进行分析。结果表明：随着孔深的增加,产率比增加,且在孔深较小时斜率较大,当穿孔深度超过钻井污染带深度时,曲线出现拐点,斜率变小、变平。随着孔径的增大,产率比增大,在实际射孔过程中,考虑到套管强度的问题,孔径应在保证套管强度的情况下尽可能取最大值。当孔密增大时,产率比随之增大,且随孔密的增大,其产率比上升趋势减弱。相位角增大时,产率比减小,相位角从60°变到90°时,产能有较大的提高,相位角在90°和180°之间变化时产能变化不大。通过比较极差值R来判断各个因素的主次关系。本文可为射孔参数的优选提供指导。     

水平气井非均匀产剖储层-井筒压降耦合模型

为了准确得到非均质储层水平气井井筒内压力分布情况,结合水平井筒变质量流的压降公式、裂缝渗流的产能公式和产剖测试分析.建立了水平气井非均匀产剖储层-井筒压降耦合模型,通过微元法将非均质储层转化为均质储层求解模型.该模型将井筒水平段压降分为环空回流段和套管变质量流段两部分压降进行计算,同时考虑了摩擦压降、加速度压降和重力压...     

普光气田长井段延时起爆射孔技术

普光气田具有井深、射孔井段长、高含H2S等特点,射孔作业潜在的安全风险较大。针对普光气田射孔面临的技术问题和难点,从射孔工艺选择、射孔枪及射孔参数确定、抗硫材料选取、油管保护、起爆及传爆可靠性设计等方面进行阐述。通过对普光气田主体的射孔作业效果分析,证实采用防硫114射孔枪并进行变孔密射孔等技术设计能满足普光气田射孔后的酸压改造要求,不同壁厚管柱组合、分段延时射孔、纵向和径向减震器组合等技术措施可有效地防止油管脱扣,增强型固弹系统可以满足长井段射孔可靠传爆的要求。