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。     

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。     

射孔参数对套管强度的影响研究

射孔工艺指在套管和水泥环上射孔.射孔提供了油气流入井筒的流体通道,但降低了套管强度.采用有限元法分析射孔孔径、射孔孔密和射孔相位对套管变形和应力的影响.结果表明,射孔孔径、射孔相位和射孔孔密越大,套管的变形和应力也越大.     

车集煤矿瓦斯抽放孔钻井技术

车集煤矿瓦斯抽放孔，钻孔深300m，孔径1000mm，护壁管为φ720＊17mm，抽放管为φ530＊16mm，全孔团井。本工程采用了防斜组合钻具钻进．优质泥浆护壁，割孔穿杠钢丝绳牵引提吊井管对焊连接的下管方法，采用钻杆插入管口封闭法固井，顺利完成了施工任务，迭到了设计要求。     

致密岩性油藏射孔工艺优选实验研究

南泥湾地区储集层主要为延长组长4＋5、长6,储层岩性为致密砂岩,且具有低压低渗的特点。为了提高射孔的效率,应采用高性能射孔枪弹进行穿透射孔。本文通过大量现场实验,分析孔深、孔径、孔密、相位角等射孔参数对产率比的影响,从而优选出最佳孔深、孔径、孔密、相位角,并在此基础上,优选射孔枪弹,优化射孔参数组合,最终为致密岩性油藏提出合理的射孔工艺。     

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。     

出砂井射孔套管变形分析及射孔参数优化

针对出砂井因上覆地层沉降与射孔段地层空洞而导致的射孔套管变形问题,采用有限元分析软件,建立考虑上覆地层位移与出砂空洞的射孔套管变形分析模型,采用经典Lame公式验证模型的正确性,分析射孔孔眼密度、孔径和射孔相位角对射孔套管变形的影响.结果表明:出砂井射孔套管在轴向载荷作用下的变形不同于在径向挤压作用下的变形,微小的上覆...     

基于多目标粒子群算法与TOPSIS的射孔方案优选研究

射孔完井是油气井的主要完井方式之一,在世界范围内得到了广泛的应用。它涉及孔径、孔密、相位、孔深、压实伤害等多种参数,不同的射孔参数对射孔效益有不同的影响,为了能够获得理想的射孔效果,需要对射孔参数进行优化设计。为此,利用多目标粒子群算法(MOPSO),结合TOPSIS算法对射孔参数进行优化,建立一种射孔方案的优选模型。仿真实验表明该优选模型的有效性,为科学地进行射孔设计、提高油气井产能提供了依据。     

筛管砾石充填井筒附近压降计算方法

认识到套管射孔砾石充填井井筒附近压降发生在 3个流动区域内 ,近井地带向射孔炮眼的汇聚流动区域 ,炮眼内砾石层的线性流动区域以及筛套环空砾石层中的发散流动区域 .以 Bernoulli压降方程为基础导出了计算向炮眼的汇聚流产生的压降的新方法 .以 Forchheimer方程为基础导出了筛套环空锥形发散流的压降简化计算公式 .结果表明 :井筒附近压降主要发生在汇聚流区域和炮眼内砾石层 ,而环空砾石层的压降相对较小 ;射孔参数及砾石渗透率是影响砾石充填井井筒附近压降的主要因素 ,砾石充填井应采用孔径大于 1 5 mm,孔密 30孔 / m左右的参数射孔 ,砾石层渗透率至少应保持在 30～ 40 μm2以上 .     

射孔套管应力集中系数有限元分析

建立了射孔套管的有限元力学模型,对不同孔径、孔密及相位角的射孔套管在外挤压力作用下的孔眼应力集中系数进行了有限元分析。旨在讨论非线性材料弹塑性范围内多孔情况下,对孔眼的应力集中系数及对管体抗挤强度的影响,为射孔套管应力集中及强度影响提供了详尽的数据,并给出了优化射孔方案。     

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。     

孔型几何参数对孔型密封泄漏和鼓风加热特性影响研究

为明确孔型密封设计中关键几何参数孔深、孔径的选取准则,提出了基于动网格技术和节点位移扩散方程、孔型密封孔深连续变化时三维计算网格的生成方法以及基于三维定常Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程的孔型密封泄漏量和鼓风加热功率的数值计算方法。研究了孔型几何参数孔深、孔径对孔型密封泄漏特性、鼓风加热特性的影响规律,计算分析了7种孔径D=2,3.175,5,7,9,11,14mm、孔深H在0.5～15mm范围连续变化时孔型密封的泄漏量、鼓风加热功率和孔腔流场结构,并与实验结果进行了对比。结果表明:本文提出的网格生成和数值计算方法能够可靠预测孔型密封的泄漏特性,且具有计算速度快、工作量小的优点;孔型密封泄漏量在深径比AR在0.15～0.25范围内取得最小值,在0.7～0.9范围内取得最大值;鼓风加热功率随孔径的增大而增大,随孔深的增大而减小;孔型密封设计中在孔径为2～5mm范围内选取较小的孔径,在深径比为0.2～0.5范围内选取较大的孔深。     

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。     

气井射孔参数选择

射孔是影响气井产能的关键因素,选择合理的射孔参数极其重要。气井由于其渗流特性与油井不同,因此,射孔参数的选择也与油井不同。根据气井的渗流规律和气层被钻井泥浆污染的特性,分析了射孔参数对气井产能的影响,同时与油井进行了对比,并进行了实例计算。提出近井带孔深对产能的影响较油井强烈;超过污染带后孔径又成为第一影响参数,这一特点与油井完全不同。     

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。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°～180°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。研究结果可为射孔参数的优选提供指导。     

射孔斜井产能预测新方法

从Besson公式的基础上引入双径向流模型,采用等值渗流阻力法,分射穿污染带与未射穿污染带两种情况推导出射孔斜井的产能公式。考虑了孔深、孔密、孔径、相位、污染带的半径与污染程度、压实带的厚度与压实程度、井斜角等因素对产能的影响。利用本文所推导的公式对射孔斜井产能进行参数敏感性分析,认为:产能指数对井斜角、孔深、孔密、压实程度、相位、孔径、压实带厚度的敏感性依次降低;产能指数对射孔参数和压实带参数的敏感性在未射穿污染带时比射穿污染带时高。     

射孔间距-倾角对深煤层水力裂缝扩展影响的离散元分析

研究煤岩储层裂缝扩展的影响因素,对提高煤层气采收率十分重要。为探究不同射孔间距-倾角对深层煤岩裂缝扩展规律的影响,利用离散元分析方法,考虑井周煤岩应力变化特征、最大周向应力准则、原始储层等条件,研究射孔间距-倾角对压裂缝网扩展形态及延伸范围的影响规律。模拟结果表明：随射孔间距从40 mm变化至100 mm,当间距为60 mm时裂缝条数数量最多;当射孔倾角从15°到60°变化时,当射孔角度为45°时,缝网形态最为复杂;即射孔间距为60 mm且射孔倾角为θ=45°时,水力裂缝的缝网形态复杂度显著增大,缝网扩展范围最大。通过神府北木瓜区Y-1井验证,预测结果与实测数据具有一致性,证明所建煤岩数值模型的正确性。     

双层套管射孔产能预测模型数值模拟研究

基于双层套管射孔后形貌的量化表征指标,在考虑多因素的情况下建立“多孔介质渗流+射孔孔眼内自由流”的耦合产能模型,并应用ANSYS数值模拟软件进行建模求解;设计多组数值模拟实验,在数模结果基础上利用最小二乘法对正交实验数据进行多元二次非线性回归,建立了各参数与双层套管射孔完井产能比之间的定量求解模型;用射孔末端缩小比来表征双层套管射孔内外层套管孔径变化对产能的影响,对经典油气井产能预测模型进行修正完善,建立了双层套管射孔产能预测的理论模型,进而通过分析各参数对其的影响规律优化了射孔参数。该研究对双层套管射孔参数的优选有一定的指导意义。     

水平井沿井管射孔蒸汽出流分布的计算模型

为改善水平井沿井管射孔的两相蒸汽出流的均匀性，提高用水平井注蒸汽稠油热采的采收率，建立了半解析计算模型，编制了计算程序。用它计算了沿水平井井管射孔流出的两边相蒸汽质量流量、温度、压力、干度的分布。结果表明：恰当地改变射孔孔径、间距的分布，可以改善井管射孔出流分布的均匀性。参数敏感性分析表明，对井管射孔出流分布的均匀性影响较大的因素依次为：油层渗透率、井管长度和井管内径。     

水力喷砂射孔机理实验研究

根据材料冲蚀磨损理论和磨料射流切割原理 ,对利用水力喷砂射孔技术切割套管和近井地层岩石的机理及其影响因素进行了分析。在实验室条件下进行了水力喷砂射孔地面模拟实验 ,并在胜利油田现场进行了施工工艺设计和试验。实验结果表明 ,在压力为 2 3～ 2 4MPa的条件下 ,水力喷砂射孔能有效地穿透套管并在天然砂岩上射出直径 30mm以上、深达 780mm的孔眼 ,现场试验证实水力喷砂射孔油井增产效果明显。水力喷砂射孔增产的机理主要是解除近井地带污染 ,松弛密实圈 ,避免炮弹射孔的压实污染 ,增加地层渗透率并扩展油流通道。