页岩气水平井射孔参数优化

1.2
气藏组在深刻理解地质资料的基础上，对地质静态资料进行数字化工作；由测井资料与等值线图，经过网格系统划分、构造建模与属性建模等步骤，完成了工区的地质建模。钻完井组对井身结构设计、钻具组合设计、钻井施工程序设计、钻井液及水力参数设计、套管设计、固井设计、井控设计。本次所设计的典型井的平均井深为1500m，水平段平均长度为1400m，采气工程部分选择进行水平井分段压裂。
页岩Ⅰ区块古生界奥陶系-中生界三叠系自下而上主要发育：十字铺组、宝塔组、涧草沟组、五峰组、龙马溪组、小河坝组、韩家店组、黄龙组、梁山组、栖霞组、茅口组、龙潭组、长兴组、飞仙关组、嘉陵江组。根据目前勘探开发情况，将下志留统龙马溪组下部—上奥陶统五峰组约86m层段含气泥页岩段作为本区主要的目的层。
目的层龙马溪组底部页岩气层，油气显示活跃、地层压力异常，气层压力系数为1.41～1.55，而目的层之上的地层压力系数较正常。目的层总厚度在83～90m之间，纵向上连续，中间无隔层。据现有钻井测井、录井以及岩芯特征，该地区目的含气页岩段从下到上可划分出三段、五个亚段，其中第1段（分11亚段和12亚段）为碳质硅质泥页岩，厚度分别约为33m和18m；第2段为含炭质粉砂质泥岩，厚度约17m；31亚段为含炭质灰云质泥页岩，厚度约13m；32亚段为含炭质粉砂质泥页岩，厚度约6m，通过现有资料发现，各亚段在全区分布基本稳定。
阅卷教师（签名）：
重庆科技学院研究生处制
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级的研究生。倡导严谨规范的学术行为，营造良好的学术环境是每位科研工作者应尽的责任，严格遵守学术道德和学术规范是提高科研水平的必然要求。我郑重承诺以下事项：
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2.充分尊重他人劳动成果和知识产权，引证他人研究成果须实事求是。
114.3~245mm套管，
直径、定向井、水平井
应用范围
普通井
生产井、补孔
常规井、高压油气井、
防砂井、低渗井、复杂井
射孔效果
射孔伤害影响产能
孔径、孔深小
或低伤害
能冲洗井眼产能高
本区块为页岩气低渗储层，其孔隙度、渗透率很低；根据油藏、钻井组的设计，本次采气采用水平井，套管直径为139.7mm；由于电缆射孔伤害会影响产能，过油管射孔只适应于直径。因此，选择使用油管传输射孔。
3.4
由文献[5]可知，超深水平井射孔用的射孔枪，可初步选用 射孔枪。目前气田常用以下两种类型的射孔枪，具体参数如表4：
表4射孔枪类型及性能
射孔枪型号
射孔弹型号
原始
穿透(mm)
原始
孔径（mm）
校正
系数
校长
孔深（m）
校正
孔径（mm）
入口
孔径（mm）
SYD-102
DP41RDX-46-89
488
10.10
3.严格遵守相关专业领域的基本写作、引文和注释规范。
4.不捏造、篡改自己或他人的研究成果、实验数据。
本人申明所呈交的论文是我个人在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中引用他人已经发表或撰写过的研究成果，已加标注。
若有不实之处，本人承担相关责任。
承诺人：
年 月 日
页岩气水平井射孔参数优化
摘要：根据2015年石油设计大赛基础资料，在气藏和钻完井设计方案的基础上，进行页岩气水平井完井、压裂和采气的设计。针对此次大赛中的页岩气水平井射孔参数进行详细的研究，主要从射孔方式、射孔工艺、射孔枪弹、射孔密度、射孔相位、射孔簇数、射孔液等方面优化，并通过软件模拟了射孔对压裂效果的影响，验证了射孔参数优化的准确性。
缺点
1.造成射孔液侵入地层
2.射孔碎屑残留在射孔孔道内
3.孔道周围的压实层无法清除
适用条件
1.井筒内完井液液柱压力高于地层压力的条件
1.井筒完井液液柱压力低于地层压力
2.可用于直井、小斜度井、大斜度井、水平井
3.3
页岩气井射孔完井的根本目的是获得气井的最大产能，在射孔施工中应将钻井过程的污染和射孔本身损害对流体流动的阻碍作用减至最小，也就是使射孔后气井的表皮系数尽可能降低。因此，需要针对地层的情况，钻井对地层的污染情况和井身结构条件等进行分析研究，考虑各种射孔参数对气井的作用和各种射孔器材的长处，计算分析气井对射孔参数的敏感性来选择射孔参数和射孔器材。
3.有效避免水泥对储层的伤害，避免注水泥时压裂地层，避免水泥侵入地层的原油孔隙中
1.疏松储层井眼可能坍塌；层段之间窜槽
2.后期多级射孔分段压裂难度大，不易控制
3.后期完井措施难度大
1.岩性坚硬致密，井壁稳定不坍塌的碳酸盐岩或砂岩储层
2.无气顶、无低水、无含水夹层及坍塌夹层的储层
3.单一厚储层，或压力、岩性基本一致的多层储层、
（2）尾管射孔完井的射孔工艺较为复杂，固井质量尚难保证。本次页岩气井需要考虑压裂工艺的影响，需要使用较单易于操作的射孔方式。因此，尾管射孔完井不适合。
（3）裸眼完井的井筒稳定性较差，后期多级射孔分段压裂难度大，不易控制。本次设计区块要进行分段压裂增产措施，裸眼完井显然不合适。
（4）衬管完井主要针对的是岩性较为疏松的中、粗砂粒储层，显然不适合于致密页岩气储层。
4.不准备实施分隔层段、选择性处理的储层
割缝衬
管完井
1.可防止井壁坍塌
2.在一定程度上可起到放防砂作用
3.操作方便，成本低
1.衬管损害后无法修理或更换
（1）套管射孔完井能够适应该区块的地层条件；有利于压裂增产措施的实施；井筒稳定，寿命长，便于修井，为长期生产创造了条件。因此，对于页岩气水平井，套管射孔完井是适合的。
对于页岩气来说，水平井的完井与后期的储层改造—压裂增产措施不能够完全区分开来，完井的工具往往就是后期压裂的工具，在一些情况下，完井就是压裂改造。因此，单纯从完井角度来看，选择套管射孔完井；从完井要求到压裂工艺的要求角度来看，选择添加组合式桥塞的套管射孔完井，即在套管中使用组合式桥塞分隔各段，然后对各段分别进行射孔和压裂。
3.要求实施大规模水力压裂作业的低渗透储层
4.砂岩储层、碳酸盐岩裂缝性储层
尾管射
孔完井
1.有利于保护气层，成本适中
2.减少套管重量和气井水泥用量，降低完井成本
3.可进行井下压裂、酸化作业，利于多级射孔分段压裂
1.储层易受水泥浆损害
2.射孔操作较为复杂
3.固井质量尚难保证
裸眼完井
1.成本相对低
2.气层完全裸露，完善程度高，具有最大的渗流面积，可充分发挥气层产能
15~66
孔密（孔/m）
13~39
13~19
13~40
孔深（mm）
400~800
145~615
400~800
孔径（mm）
7.1~31.3
5.4~14.5
7.1~31.3
负压范围
常压或负压
可~245mm套管，
井斜≤50°
油管≥60.3mm，
套管≤245mm，
井斜≤50°
3.2
射孔工艺有正压射孔和负压射孔两种，其主要优缺点对比入下表3。根据本次设计区块的地质条件及完井工艺要求，推荐采用负压射孔工艺。
表3射孔工艺优缺点对比表
工艺
正压射孔
负压射孔
优点
1.可使用大直径和高孔密的射孔枪，达到深穿透的射孔效果
1.可消除射孔液侵入地层
2.可以把射孔孔道内的碎屑和孔道周围的压实层清除干净
该区块总体为我国南方丘陵山地，受到来自北西方向挤压应力作用，以正向构造为主，各背斜带之间以宽缓向斜带为界，气藏无边底水及断层，储层段发育孔隙类型包括无机孔隙、有机质孔隙、微裂缝、构造缝4种储集空间类型。其中，构造缝多为直劈缝和高角度构造剪切缝，整体欠发育海拔最高675m，最低250m，多在400～600m之间，该地区交通较为便利，内各场镇间均有公路相。
0.76
370.00
12.30
9.90
SYD-102
SDP43RDX-52-102
838.
12.50
0.76
635.30
14.20
12.20
SYD-102
SDP43RDX-55-127
1080
13.20
0.76
818.80
15.80
12.90
SYD-89
DP41RDX-46-89
488
10.10
0.73
（式2）
（2）确定最大负压值
一般来说，最大负压值=实际地层压力-最小孔隙压力=地层压力-（上覆底层压力-1.7×地层抗压强度）。由于地层抗压强度未知，致密地层的最大负压值一般选取新套管抗压强度的80%进行估算。从钻井组得到的数据可知，套管的抗压强度60MPa，则射孔最大负压值为48MPa。
考虑地层压力及套管的强度，确定负压射孔的合理负压值为10MPa。
研究生课程考查试卷
（适用于课程论文、学年论文）
课程名称：现代完井工程课程编号：G201029
课程性质：非学位课任课教师：郭晓乐
学生姓名：冀政学号：**********
学院：石油与天然气工程学院领域年级：石油研2014
上课时间：2015年3月至2015年4月卷面成绩：
题目：页岩气水平井射孔参数优化
阅卷评语：
依照采油技术手册推荐的VANN公司的经验公式进行最大、最小负压值的计算。
（1）确定最小负压值
致密气层的最小负压值可采用下列公式进行计算：
（式1）
式中：p——压力，MPa；
K——地层渗透率，10-1μm2。
根据基础资料中岩心渗透率数据可知，用稳态法测定的水平渗透率主要介于0.001~355mD，计算最小负压值时取岩心测试渗透率平均值K=335 mD进行估算：
3
3.1
目前，主要使用的射孔方式有电缆输送套管枪射孔、电缆输送过油管射孔、油管传输射孔，其主要优缺点对比如表2。