优质射孔液体系
射孔完井过程中的油气层保护技术
射孔完井过程中的油气层保护技术(1.西部钻探钻井工程技术研究院 2.吐哈油田勘探开发研究院)『摘要』在射孔完井的油气井中，射孔孔眼是沟通油气产层和井筒的唯一通道，采用合理的射孔工艺及射孔液对油气井产能的高低起着至关重要的影响。
文章分析了射孔过程中射孔液、射孔参数、射孔时压差不合理等因素对油气层产能的影响，详细介绍了常用的几种射孔完井方式及射孔液体系，并简单介绍了目前射孔完井技术的一些新进展。
『关键词』射孔完井油气层损害正压差射孔负压差射孔射孔液1 前言射孔完井是国内外应用最为广泛的一种油气井完井方法，大约占完井总数的90%以上。
射孔过程一方面是为油气流建立若干沟通油气层和井筒的流动通道，另一方面又会对油气层造成一定的损害。
因此，射孔完井工艺对油气井产能的高低影响较大，如果射孔工艺和射孔参数选择恰当，可以使射孔对油气层的损害程度减到最小，而且还可以在一定程度上缓解钻井过程中对油气层的损害，从而使油井产能恢复甚至达到天然生产能力。
如果射孔工艺和射孔参数选择不当，射孔本身就会对油气层造成极大的损害，甚至超过钻井过程中对油气层的损害，从而使油井产能很低，这些井的产能将只有天然生产能力的20～30%，甚至完全丧失产能，国内外的生产实践已经证明上述论点是完全正确的。
2 射孔对油气层的损害射孔对油气层的损害，可归纳为以下几个主要方面：成孔过程对油气层的损害、射孔参数不合理或油气层打开程度不完善对油气层的损害、射孔压差不当对油气层的损害、射孔液对油气层的损害。
2.1成孔过程对油气层的损害聚能射孔弹将套管、水泥环及部分储层击穿后，形成孔眼，与此同时形成压实带。
华北油田与西南石油大学联合进行了射孔岩心靶损害机理的研究。
利用一种特殊的溶液向射孔后的岩心驱替，然后用某种试剂滴定，可明显地观察到孔眼周围存在一圈颜色变异的压实带（如图2-1所示），R.J.Sanucier的研究表明，在孔眼周围约0.5″厚的压实带处，渗透率仅为原始渗透率的10％，这个渗透率极低的压实带将极大地降低射孔井的产能。
大庆油田射孔液产品质量监督检验的几点认识
严， 都有可能导致射孔液产品出现不合格项。２０ ０４年 在加大 射孔液现 场 监督 力度 后 ，强 化 射孔 液在 运 输过
程 中可 能造成 的污染 ，射孔 液 监督 检 验 中 ８个 现 场取 样样 品合 格率达到 ７％ ，２０ 现场 取样 合格 率达 到 ５ ０５年 ９ ％ ，真正 提高 了人井产 品的质量 。 ６
均达 到要 求 。 ２２ 现场 取样 合 格 率 较低 ，加 大射 孔 液 现 场 监 督 的 ． 取样 力度 ，使 射孔 液现 场取 样产 品质 量得 到提 高
保护油气储层 ，预防井喷 ， 要求加人一定密度并与油 气层及其流体配伍的完井及射孔液 ， 避免粘土矿物发 生水化膨胀、分散运移 、堵塞孔隙通道、降低地层渗
透 率 、损 害油 气层 。射 孔液是 为射孔所 特 配 的专 用液 体 ，在射孔 前 注人井 中 ，在 井筒形 成液 柱压 力 ，可控 制井 筒 内压力 ，平衡 射 孔后 地层 压力 。没用 专用 的 射 孔液 或射 孔液 与地层 不 配伍 ，会 对岩石 有相 当大 的 污 染 ，有 的油 田用 不合 格 的液 体射 开产层 ，造 成油 井产 量 剧减 ，要多 次酸 化压 裂才 能恢 复油井 产量 ，花 费 巨
化射孔液监督检验技术指标 ，使射孔液产品具有针对
性 ，更 加 切 实 可 行 。２０ ０３年 ，要 求 送 检 的 射 孔 液 必 须标 明射孔 液 的类型 ，针 对低 、特低 渗 透油 田应用 的 射孔 液 ，严 格控 制悬 浮 固体含量 以及悬 浮 固体 颗 粒粒
径 中值两项 指标 。
２０ ０ ３年质 检 机构 对 油 田射 孔 液 的主 要 生 产 厂 家
进行 了实地考察 ，规范了射孔液产品的生产厂家，并 要求 生产 厂 家 具 有 两 证 一 标 准 ：即 产 品 质 量 认 可 证 （ 大庆石油管理局批准 ） 、产品内部市 场准人证 （ 大 庆石油管理局 内部市场管理委员会颁发 ） 、企业标准 （ 大庆市技术 监督局 和黑龙 江省技 术监督 局批准 ） 。 同时要求射孔液厂家配备射孔液过滤装置 ，以保障射 孔液 的质 量 。 自 ２０ ０３年 起 ，射 孔 液 生 产 厂 家 的设 备
靖安油田储层改造与保护
靖安油田储层改造与保护作者：张玉财柳双平马希龙来源：《文化产业》2016年第03期摘要：保护油气层是石油勘探开发过程中的重要技术措施之一，此项工作的好坏直接关系到能否及时发现新的油气层，油气田和对储量的正确评价。
保护油气层有利于油气井产量及油气田开发经济效益的提高，有利于油气井的稳产和增产。
结合油井试油作业现场实际，射孔、压裂酸化、抽汲排液、求产等作业工序对油气层的保护尤为关键。
本文以靖安油田主力区块为研究对象，探究了油气田开发试油过程中的油气层保护技术。
关键词：试油；油气田开发；油气层保护一、油气层伤害潜在因素分析储层伤害机理：一方面是由储层本身的岩性、物性及油气水流体性质等内在因素而造成的，另一方面是在各种作业过程中外来流体与储层岩石的相互作用，以及外来流体与地层水的相互作用，破环原有的物理-化学平衡，造成近井地带渗透率降低而造成的伤害。
长庆油田由于开采层系多，地层复杂，压力低、孔喉细小、以细～中粒长石岩屑砂岩为主，填隙物主要为粘土矿物、碳酸盐和硅质。
主要表现为中等偏弱水敏弱～水敏、中等偏弱酸敏～弱酸敏、中等偏弱速敏～弱速敏、中等偏弱盐敏～弱盐敏。
储层伤害的主要原因是粘土矿物水化膨胀，造成储层孔隙堵塞、渗透率下降，因此，综合地质资料调查和室内实验研究表明，各个储层的主要伤害为：1、侏罗系的延安组主要以固相颗粒和滤液伤害为主。
2、三叠系长6储层以高分子吸附堵塞和滤液伤害为主。
3、三叠系长4+5储层以水敏伤害为主。
二、油气层敏感性评价分析储层敏感性评价主要是通过岩心流动实验，考察油气层岩心与各种外来流体接触后所发生的各种物理化学作用对岩石性质，主要是对渗透率的影响及其程度。
此外，对于与油气层敏感性密切相关的某些物理化学性质，还必须通过化学法方法进行测定，以便在全面充分认识油气层的基础上，优选出与油气层配伍的工作液，为油、气、水井的各项工程技术措施的设计和实施提供必要的参数和依据。
油气层敏感性评价主要包括水敏、速敏、酸敏、盐敏、碱敏，靖安油田不同储层敏感性评价结果见表1。
射孔——精选推荐
射孔5.3.完井设计的基本理论5.3.1.完井⽅式5.3.1.1射孔完井⽅式套管射孔完井是钻穿油层直⾄设计井深，然后下⾯层套管⾄油层底部注⽔泥固井，最后射孔，射孔弹射穿油层套管、⽔泥环并穿透油层某⼀深度，建⽴起油流的通道。
套管射孔完井既可选择性地射开不同压⼒、不同物性的油层，以避免层间⼲扰，还可避开夹层⽔、底⽔、⽓顶和夹层的坍塌，具备实施分层注采和选择性压裂或酸化等分层作业的条件。
尾管射孔完井是在钻头钻⾄油层顶界后，下技术套管注⽔泥固井，⽽后⽤⼩⼀级的钻头钻穿油层⾄设计井深，⽤钻具将尾管送下并悬挂在技术套管上，尾管50，再对尾管注⽔泥固井，最后射孔。
尾管射和技术套管的重合段⼀般不⼩于m孔完井由于在钻开油层以前上部地层已被技术套管封固。
因此，可以采⽤与油层相配伍的钻井液以平衡压⼒、⽋平衡压⼒的⽅法钻开油层，有利于保护油层。
此外这种完井⽅式可以减少套管重量和油井⽔泥的⽤量，从⽽降低完井成本。
⽬前较深的油，⽓井⼤多采⽤此⽅法完井。
图5.2 套管射孔完井图5.3 尾管射孔完井5.3.1.2裸眼完井⽅式裸眼完井的最主要特点是油层完全裸露，因⽽油层具有最⼤的渗流⾯积。
这种井称为⽔动⼒学完善井，其产能较⾼。
裸眼完井虽然完善程度⾼，但使⽤局限性很⼤，例如：不能克服井壁坍塌和油层出砂对油井⽣产的影响；不能克服⽣产层范围内不同压⼒的油、⽓、⽔层的相互⼲扰；⽆法进⾏选择性酸化和压裂等。
5.3.1.3割缝衬管完井⽅式割缝衬管完井⽅式是钻头钻⾄油层顶界后，先下技术套管注⽔泥固井，再从技术套管中下⼊直径⼩⼀级的钻头钻穿油层⾄设计井深。
最后在油层部位下⼊预先割缝的衬管，依靠衬管顶部的衬管悬挂器（卡⽡封隔器），将衬管悬挂在技术套管上，并密封衬管和套管之间的环形空间，使油⽓通过衬管的割缝流⼊井筒。
这种完井⽅式油层不会遭受固井⽔泥浆的损害，可以采⽤与油层相配伍的钻井液或其它保护油层的钻井技术钻开油层，当割缝衬管发⽣磨损或失效时也可以起出修理或更换。
射孔液
射孔液
聚合物射孔液
暂堵型聚合物射孔液 该类射孔液主要由基液、增黏剂和桥堵剂组成。这类 射孔液保护油气层的机理是：通过暂堵减少滤液和固相侵
能产生颗粒间的强烈干扰并行成桥拱而堵塞孔喉，在速敏严重的油层， 必须控制压差或提高射孔液粘度。
射孔液
常用射孔液体系及其选择和使用
☆ 、无固相清洁盐水射孔液 ☆ 、聚合物射孔液 ☆ 、油基射孔液 ☆ 、酸基射孔液 ☆ 、乳化液射孔液
射孔液
无固相清洁盐水射孔液
由各种盐类及清洁淡水加入适当的添加剂配制而成。 保护油气层机理： ☆ 、利用体系中各种无机盐及其矿化度匹配，液体中的无机 盐改变了体系中的离子环境，降低了离子活性，减少了粘 土的吸附能力。在滤液浸入油层后，油层中的粘土颗粒仍 然保持稳定，不易发生膨胀运移，尽可能地避免油层中敏 感性粘土矿物产生变化。 ☆ 、射孔液中无固相颗粒，不会发生外来固相侵入油层孔道 的问题。
射孔液
射孔液是指射孔施工过程中采用的工作 液，它也可以用于完井时的作业。 射孔孔眼穿入油层一定深度，有时它
的不利影响甚至比钻井液的影响更为严重。
要保证最佳的射孔效果，必须筛选出适合
于油气层及流体性质的优质钻井液。
射孔液
要求：保证与油层岩石和流体配伍,防止射孔过程 中和射孔后对油层的进一步损害,同时又能满足下 列性能要求:
☆ 、密度可调节: 为在套管枪射孔时有效地控制井喷,射孔液 的密度必须适合油气层压力,既不能过大也不能过小,过大 易压死油井,过小易发生井喷。 ☆ 、腐蚀性小：要求射孔液减少对套管的腐蚀,同时也要避 免产生不溶物,防止不溶物进入射孔孔道,对产层造成损害。
低渗透油藏的油层保护技术
低渗透油藏的油层保护技术摘要：油田在勘探开发的各个环节均可造成低渗透层油层损害。
究其原因，均属油层本身的潜在损害因素，它包括储层的敏感性矿物，储渗空间，岩石表面性质及储层的液体性质等。
在外在条件变化时，包括钻开油气层、射孔试油、酸化、压裂等，储层不能适应变化情况，就会导致油层渗透率降低，造成油层损害。
对低渗透油层特别强调油层保护并不是因为这类油层比高渗透油层更易受污染，而是因为低渗透油层自然渗透能力差，任何轻微的污染伤害都会导致产能的大幅度降低，因此，低渗透油层的油层保护尤为重要。
一、射孔过程中的油层保护技术射孔过程中对油层的损坏主要有两方面的原因：一是射孔弹的碎屑物堵塞孔眼；二是射孔液的固相和滤液伤害油层。
在射孔打开油层的短时间内，如果井内液柱压力过大或射孔液性能不符合要求，就可能通过射孔孔眼进入油层的较深部位，其对油层的损害比钻井还要严重。
针对射孔过程中可能损害油层的原因，主要采用以下几方面的保护油层措施：1、选用新型无杵堵、穿透能力又强的聚能射孔弹，如89弹、102弹、127弹及1米弹。
2、改进射孔工艺技术，采用油管传输射孔和负压射孔工艺。
3、使用优质射孔液，射孔液要与地层水相配伍，不堵塞孔眼，不与地层水发生反应而损害地层。
4、采用负压射孔技术二、压裂过程中的油层保护技术虽然压裂所造成的填砂裂缝具有很高的导流能力，但在压裂过程中由于压裂液性能和压裂工艺的不当又可能会造成对油层的损害，这种损坏不仅会大大降低填砂裂缝的导流能力，而且还会损害储层本身的渗流能力，在压裂中对填砂裂缝和油层的损害主要有以下几个方面：1、压裂液残渣损害填砂裂缝导流能力：例如普通田箐冻胶压裂液残渣可达20％—30％，可使填砂裂缝导流能力降低60％—90％。
2、压裂液滤液损害油层导流能力：在高压高温影响下，压裂液的滤失量可以达到相当大的数量。
据有关实验资料表明，当田菁压裂液水化液挤入量达到孔隙体积2—3倍时，岩心渗透率伤害达75％左右。
钻井液介绍资料
自九十年代初酯基钻井液在北海现场首次 应用成功后，合成基钻井液的种类不断增加， 先后发展了第一代的酯类、醚类、聚-α -烯烃 类和缩酯类合成基钻井液，以及第二代的线性 α - 烯烃类、内烯烃类、线性烷基苯类和线性 链烷烃类合成基钻井液。第二代的粘度和钻井 液成本低于第一代，但其环境友好性比第一代 稍差。国内近年在合成基钻井液的研究方面也 开展了一定的研究工作，并取得了一些初步研 究结果。
在测定高温高压条件下泥浆的润滑性方 面，M-I泥浆公司研制成功了可以模拟井底条 件的润湿性能装置，可以 200 度以上高温及 6895Kpa 压力条件下对液体润滑剂、固体润 滑剂以及钻井液的润滑性进行测量。上述仪 器国内部分科研单位己有购进者。
11.钻屑回注工艺技术
由于日益要求严格的环保要求。在第26届 海洋技术年会上，在钻井技术方面重点讨论了 四个论题即：酯基油包水钻井液、毒性检验、 钻屑的回注和排放及高温高压钻井问题。可以 说这四方面问题都是涉及到环保问题的。关于 酯基油包水钻井液本文前面己做了介绍。关于 钻屑的回注据文献介绍己进入实践成功阶段。 其大概流程是将钻屑通过再磨细后与海上混合 用泵注入疏松层段。
认为很少有钻井液的流变特性是符合宾汉 模式的。目前测量的AV(表观粘度)、PV(塑性粘 度)值等只是习惯使用。 认为幂律模式较宾汉模式准确。 认为卡森模式在低剪切速下较宾汉模式或幂 律模式要好，但在高剪切速率下不准。不能用 它来进行压力损失的计算。 对钻井液的粘弹性进行了研究。
二、国内钻井完井液新技术
近年来，在胜利油田、辽河油田等，真对 油田深井、大斜度井、浅海及滩海钻井的井壁 稳定、润滑防卡及环境问题研制了聚合醇 / 有 机硅钻井液体系和聚合醇 / 氯化钙钻井液体系； 针对低压渗透油藏的油层保护问题，研制了聚 合醇 /KCL 聚合物钻井液和射孔液。先后己用 于各类井几百口，对安全快速钻井，减少井下 复杂情况，保护环境、保护油气层发挥了积极 作用，取得了良好的效果。
KR-01射孔保护液的开发与应用
Ξ
收稿日期: 201 0- 08 - 15 作者简介: 王海 玉 (19 76 - ) , 女 (汉族) , 助理工程师, 从事石油与天然气开采工程的工作。
2010 年第 21 期 王海玉等 KR - 01
射孔保护液的开发与应用
2 . 1 较强的抑制性
27
大量的粘土矿物 ( 卫城油田主体油藏、 马寨W 30 5 块 岩心组份分析见表 2 ) , 低矿化度入井液将会造成粘 土膨胀和运移 , 降低地层渗透率, 对地层的损害程度 大。 因此 , 进行储层保护 , 开发并应用射孔保护液降 低储层损害是一个急需解决的问题。 表1 普通完井液储层伤害程度调查表 类别 普通 完井液 井号 文 16—19 卫 305 —20 文 65—87 濮 7—91 濮 7—92 表2 地区 卫城
4 结论 41 1 该工艺以提拉方式控制井下找堵水开关的开
外径: 1 10 m m ; 内径: 40mm ; 工作压差: 30 M Pa; 调层载荷: 1 . 0 ～1 . 5t。 212 开关控制器 21211 结构 主要由接箍、 杆体和异向体三部分组成。
启和关闭, 不受层间差异干扰。 41 2 该工艺可重复调换任意封堵层段和开采层段 , 并且能任意多个层段组合开采或封堵。
1 射孔完井液现状
统计 42 口补孔井完井液显示 , 其中使用污水井
4 口, 占总数年的9 . 5% , 使用清水井38 口 , 占总井数
传统的完井液以KC l 和C aC l2 体系为主 , 由于其 仅从满足地层平衡压力为主, 大部分岩心渗透率恢 复值只有 50 % 左右, 对储层损害程度较大 , 见表 1。 自动复位。 其开关状态由轨道环和控制销钉共同决 定, 当销钉处于长轨道时, 密封短节将导流孔封闭, 处于关闭状态; 当销钉处于短轨道时, 导流孔与内部 连通 , 开关处于开启状态。
完井液与射孔液
完井液体系
钻开油气层的钻井完井液，应根据所钻油层的地 钻开油气层的钻井完井液， 层压力、 层压力、岩石组成结构特点及地层流体情况等不 同条件，选择不同类型和不同组成特性的体系。 同条件，选择不同类型和不同组成特性的体系。 空气、雾、泡沫、充气 空气、 泡沫、 气基类 钻井液等； 钻井液等； 无固相清洁盐水钻井液 水基类 、无粘土有固相完井液 和改性钻井液等； 和改性钻井液等； 油基钻井液、油包水乳 油基钻井液、 油基类 化钻井液等。 化钻井液等。
2
完井液体系
油气层伤害的一般规律
1、钻井液中的固相含量及固相粒子的级配。在钻开油气层时，使用钻井 钻井液中的固相含量及固相粒子的级配。在钻开油气层时， 液必然对油气层造成一定程度的固相粒子堵塞，钻井液中固相含量愈高， 液必然对油气层造成一定程度的固相粒子堵塞，钻井液中固相含量愈高， 对油气层伤害愈大。 对油气层伤害愈大。 2、钻井液对粘土水化作用的抑制能力。油层中粘土的水化膨胀、分散、 钻井液对粘土水化作用的抑制能力。油层中粘土的水化膨胀、分散、 运移是油层水敏伤害的根本原因，钻井液对粘土水化的抑制性愈强， 运移是油层水敏伤害的根本原因，钻井液对粘土水化的抑制性愈强，则 地层水敏伤害愈小。 地层水敏伤害愈小。 3、钻井液液相与地层流体的配伍性。钻井液液相与地层流体经化学反 钻井液液相与地层流体的配伍性。 应产生沉淀或形成乳状液，产生结垢。 应产生沉淀或形成乳状液，产生结垢。 4、各种钻井液处理剂对油层的伤害。 各种钻井液处理剂对油层的伤害。
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屏蔽式暂堵技术
单粒逐渐堵塞模型
16
屏蔽式暂堵技术
（3）、双粒（多粒）桥架堵塞模型 ）、双粒 多粒） 双粒（ ☆、当固相粒子浓度较高，液相通过喉道任何时刻的喉道 当固相粒子浓度较高， 横截面上，同时有两个或多个固相颗粒存在。两个或多个粒子 横截面上，同时有两个或多个固相颗粒存在。 以桥架方式在喉道处桥堵或填充，这样的喉道堵塞过程，称为 以桥架方式在喉道处桥堵或填充，这样的喉道堵塞过程， 微粒的双粒（多粒）桥架堵塞模型。 微粒的双粒（多粒）桥架堵塞模型。
射孔优化设计技术
二、射孔工艺及其优选
电缆传输射孔工艺（WireLine Perforating)
射孔工艺
电缆传输正压射孔工艺
在油井压井后，装好井口防喷设备，用电缆下入射孔枪，通过在电缆上的校深 在正压差下对油气层层位射孔，然后取出射孔枪，下油管并装好井口，进行替喷 以使油气井投产。
仪器（CCL或者CCL/GR）测量出定位对比曲线，调整射孔枪深度对准射孔层位，
2kh( Pi Pwf ) q2 re (ln s) rw
• 孔密
• 孔径
• 相位角 • 格式
• 压差
四、射孔参数优化方法
射孔参数优化的核心
在保证工程安全的前提下，考虑防砂，最大限度地释放地层 的能量，使地层通过孔眼向井筒的流动效率最大化 确定枪弹组合及 射孔参数
•工程安全——套管抗挤毁压力 •孔眼深度——穿透污染带深度 •孔眼污染——负压差降低孔眼污染 •防砂——负压差不能太大
产率比和表皮敏感分析
在孔深/孔径校正的基础上，计算每种射孔弹 在不同孔密时对应的产率比和表皮系数。 根据不同射孔弹在不同孔密情况下的产率比和 表皮系数，选择产率比最大的射孔弹作为优化 设计的射孔弹，并依据该射孔弹对应的最大安 全孔密上限，确定所选射孔弹的最大孔密。
射孔弹和孔密优化
产能及表皮系数 指标预测
确定正压/负压 以及负压大小
产率比和产量 预测
四、射孔参数优化方法
优化流程
套管尺寸 污染深度 选取多种射孔弹 根据套管尺寸和污染深度计算结果，选择穿深 大于污染深度的多个射孔弹作为优化设计的开 始。
产 能 最 大 化 射 孔 优 化 设 计 流 程
射孔弹穿深/孔径校正
套管损害评价
选择多种射孔弹，进行孔深/孔径校正和套管 损害评价，在保证工程安全的条件下，确定每 种射孔弹可以允许的最大安全孔密。
保护油气层射孔液的研究
保护油气层射孔液的文献研究及展望摘要在射孔作业中，射孔液质量的好坏直接关系到射孔效率的高低。
本文针对保护油气层射孔液及其相关技术做了文献调研。
针对射孔技术和保护油气层射孔液进行了阐述，对保护油气层射孔液的现场应用进行了举例并对其前景进行了展望。
关键词射孔液保护油气层现场应用展望前言射孔是完井过程中的一种主要方式，也是产生油气层伤害的一个重要过程。
油气层损害指在钻井、完井和生产过程中由于对原始地层平衡系统的破坏，引起储层产能下降或注汽、注液效果降低的各种作用。
油气储集的空间(储集层)从钻井打开地层开始，在钻井、完井、作业、注水和采油的各个环节都有可能受到不同程度的污染和伤害，尤其是钻井、作业、注水、注聚等各种入井液，如果与地层的配伍性差将会造成地层污染，从而使油井产量下降、采收率降低。
因此加强入井液的研究是保护油层、防止伤害的重要环节。
油气井是连通地面和油气藏的通道，射孔是油井完井的一个重要工序，是打开油气流由储集层进入井筒的渗流通道，为了在油气层和井筒之间产生一条清洁通道，降低射孔作业过程对储层的伤害，增加油气井的产能获得最大经济效益和社会效益，必须加强对储层射孔液、射孔工艺、射孔损害机理、射孔参数进行研究，尽量减少射孔过程中对油气层的伤害，对于提高油田的开发效果、储量动用程度、油藏采收率有着重要意义【1】。
本文重点进行保护油气层射孔液的研究和展望。
1 射孔完井的机理和特点1．1 射孔完并的机理【2】射孔完井属于后期完井，特点是先钻开生产油气层，将油层套管下至产层底部，然后注入水泥固井，再下入射孔枪对准储层进行射孔，射孔弹射穿套管、水泥环并射穿油层，使油气流经过射孔形成的孔道而流入井筒。
1．2 射孔完井方法的特点【3】射孔完井是目前国内外使用最为广泛的一种完井方法，它的特点：①能比较有效的封隔和支撑疏松易塌的生产层；②能够分隔不同压力系统和不同特性的油气层，可以选择性地打开产层，分层开采、分层测试和分层增产等；⑧可以进行无油管完井和多油管完井；④射孔完井与其他完井方法相比较为经济、实用。
完井液体系介绍
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隐型酸完井液的腐蚀与防护
2.5
2
腐蚀速度（mm/a）
1.5
1
0.5
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
CA101缓蚀剂加量（%）
隐形酸完井液对钢材具有一定的腐蚀性，但加入缓蚀剂CA101后，腐蚀速 率小于0.076mm/a，可满足完井作用要求
13
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隐形酸完井液与原油配伍性
➢射孔液首次与储层接触，射孔液中HCS的加量 ≥2.0%
➢压井液、充填液、工作液中的HCS的加量 ≥1.5%
6
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隐型酸完井液的特点-----降低pH值
pH值
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
HTA加量（%）
溶液中HTA浓度增加，pH值下降，当HTA加量为0.5%时， 钻井液滤液和水泥浆滤液的混合溶液pH值从9.0降到1.0
Shell公司的结论
“…甲酸的碱金属盐无论是对使用者还是对环境几乎没有什 么危害。”
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产层保护
➢ 应用甲酸盐可降低或避免两种常见的损害
避免固相侵入。不需固相加重材料，可以避免或减轻固相侵入地层 引起的地层伤害 避免二价阳离子沉淀。甲酸盐仅有一价的离子，可避免这种损害
➢甲酸根离子与地层流体接触时，不会产生伤害性的沉淀 ➢甲酸盐完井液，能溶解部分石灰石，对储层有一定增产处理的效能。是“钻 开产层”用钻井液的完美选择
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腐蚀
对金属：甲酸盐不是卤化物，腐蚀速度比卤化物盐水降低90%
强水敏地层清洁盐水射孔液体系的研究与应用——以新疆台5井区为例
强水敏地层清洁盐水射孔液体系的研究与应用——以新疆台5井区为例王浩任;王松;胡三清;李行;尚娟芳【摘要】对新疆台5井区储层的地质特征进行了探讨,评价了该区块的敏感性,并对该区块储层的潜在损害因素进行了综合分析.试验结果表明,该井区储层为强水敏性损害,具有较强的水敏性、中等速敏性、中等碱敏感性及中等偏强的酸敏感性.针对该地区储层孔渗特征,结合储层敏感性评价资料,初步确定适合该区域储层特性的射孔液体系,该体系性能稳定,流变性能好;抑制黏土膨胀的能力强;热滚回收率为95.5%;降低射孔液表面张力明显,降低率超过50%;缓蚀效果好,腐蚀速率仅为0.00213 mm/a.岩心损害试验结果表明,该体系对储层岩心的渗透率恢复值在90%以上,能够有效保护新疆台5井区的储层.现场应用效果优良,试验井的产量比对比井的产量提高约10%~30%.【期刊名称】《长江大学学报（自然版）理工卷》【年(卷),期】2017(014)017【总页数】4页(P16-19)【关键词】射孔液;清洁盐水;储层敏感性;水敏性;油层保护;新疆油田【作者】王浩任;王松;胡三清;李行;尚娟芳【作者单位】长江大学化学与环境工程学院, 湖北荆州 434023;长江大学化学与环境工程学院, 湖北荆州 434023;长江大学化学与环境工程学院, 湖北荆州 434023;长江大学化学与环境工程学院, 湖北荆州 434023;宜宾职业技术学院生物工程系,四川宜宾 644000【正文语种】中文【中图分类】TE254.3水敏性地层种类较多，常见的有硬脆泥页岩、松散黏土层、泥岩、软页岩，这类地层在石油钻探过程中稳定性都很差，尤其当其与水基射孔液等工作液接触时，岩石强度将随入井流体的类型及地层与工作液的接触时间的增加而降低，造成井下复杂事故。
同时，当工作液与强水敏性油层接触时，其液相将会侵入油层中去，如果射孔液与油层的配伍性不是很好，极易引起油层的水敏损害，降低油井的产量。
优质射孔液体系
最近开发出来的新型射孔液既可以帮助作业公司清洁射孔孔眼，同时又非常经济。
将这些新型射孔液与性能得到进一步提高的射孔枪和动态负压射孔新技术相结合，能够极大地提高油气井的产能。
优质射孔液体系在编写本文过程中得到以下人员的帮助，谨表谢意：挪威斯塔万格MI-SWACO 公司的Nils Kageson-Loe ；美国得克萨斯州休斯敦MI-SWACO 公司的Charlie Svoboda 。
PLT （生产测井仪），PURE 和SPAN （斯伦贝谢射孔分析软件）等是斯伦贝谢公司的商标。
CLEANPERF 是MI-SWACO 公司的商标。
Larry Behrmann Ian C. Walton美国得克萨斯州Rosharon Frank F. Chang沙特阿拉伯宰赫兰Alfredo Fayard美国得克萨斯州休斯敦Chee Kin Khong 中国深圳蛇口Bjørn Langseth 挪威斯塔万格Stephen Mason美国得克萨斯州Sugar Land Anne-Mette Mathisen Hydro 公司挪威卑尔根Italo Pizzolante Tian XiangCACT 作业集团中国深圳蛇口Grete Svanes MI-SWACO 公司挪威卑尔根任何一项井作业之后的清理工作都非常重要。
在钻井过程中，钻头的冲击和钻井泥浆的水力能量使地层岩石破碎。
钻井泥浆将岩石碎屑携带至地面。
在循环泥浆将岩石碎屑清除之前，地层已经暴露于外来的固相物质、流体和溶解的化学物质，有时会降低近井地层的渗透率，从而造成储层岩石损害。
这一渗透率下降通常被称为地层损害，它是表皮损害的表现之一。
同样，在射孔过程中，聚能射孔弹所产生的高能喷射流射穿套管和水泥环，穿透地层，形成一条深入储层岩石的导流通道。
射孔枪引爆之后，井筒内的流体会立即流入射孔孔道。
与钻井作业相同，井筒流体与地层之间的接触可能导致渗透率进一步下降，并降低射孔效果。
射孔液——精选推荐
射孔液
（19）中华⼈民共和国国家知识产权局
（12）发明专利申请
（10）申请公布号
CN103387826A
（43）申请公布⽇ 2013.11.13（21）申请号CN201310322297.9
（22）申请⽇2013.07.29
（71）申请⼈中国海洋⽯油总公司;中海⽯油(中国)有限公司天津分公司;中海油⽥服务股份有限公司;长江⼤学地址100010 北京市东城区朝阳门北⼤街25号
（72）发明⼈范⽩涛;刘良跃;邓建明;张晓诚;何瑞兵;王昌军;苗海龙
（74）专利代理机构天津三元专利商标代理有限责任公司
代理⼈胡婉明
（51）Int.CI
权利要求说明书说明书幅图
（54）发明名称
射孔液
（57）摘要
本发明提供⼀种射孔液，其由弱凝胶剂、
pH调节剂、降滤失剂以及海⽔组成，其各组分的
体积百分⽐是：弱凝胶剂为0.5％⾄1％，pH调
节剂为0.1％⾄0.5％，降滤失剂为1％⾄4％，
其余为海⽔；其制备⽅法为：在常温条件下向海
⽔中加⼊pH调节剂，然后缓慢加⼊弱凝胶剂直⾄
全部溶解，再加⼊降滤失剂，搅拌均匀即成射孔
液；其可以有效解决⾼孔⾼渗的低压衰竭油⽓藏。
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最近开发出来的新型射孔液既可以帮助作业公司清洁射孔孔眼，同时又非常经济。
将这些新型射孔液与性能得到进一步提高的射孔枪和动态负压射孔新技术相结合，能够极大地提高油气井的产能。
优质射孔液体系在编写本文过程中得到以下人员的帮助，谨表谢意：挪威斯塔万格MI-SWACO 公司的Nils Kageson-Loe ；美国得克萨斯州休斯敦MI-SWACO 公司的Charlie Svoboda 。
PLT （生产测井仪），PURE 和SPAN （斯伦贝谢射孔分析软件）等是斯伦贝谢公司的商标。
CLEANPERF 是MI-SWACO 公司的商标。
Larry Behrmann Ian C. Walton美国得克萨斯州Rosharon Frank F. Chang沙特阿拉伯宰赫兰Alfredo Fayard美国得克萨斯州休斯敦Chee Kin Khong 中国深圳蛇口Bjørn Langseth 挪威斯塔万格Stephen Mason美国得克萨斯州Sugar Land Anne-Mette Mathisen Hydro 公司挪威卑尔根Italo Pizzolante Tian XiangCACT 作业集团中国深圳蛇口Grete Svanes MI-SWACO 公司挪威卑尔根任何一项井作业之后的清理工作都非常重要。
在钻井过程中，钻头的冲击和钻井泥浆的水力能量使地层岩石破碎。
钻井泥浆将岩石碎屑携带至地面。
在循环泥浆将岩石碎屑清除之前，地层已经暴露于外来的固相物质、流体和溶解的化学物质，有时会降低近井地层的渗透率，从而造成储层岩石损害。
这一渗透率下降通常被称为地层损害，它是表皮损害的表现之一。
同样，在射孔过程中，聚能射孔弹所产生的高能喷射流射穿套管和水泥环，穿透地层，形成一条深入储层岩石的导流通道。
射孔枪引爆之后，井筒内的流体会立即流入射孔孔道。
与钻井作业相同，井筒流体与地层之间的接触可能导致渗透率进一步下降，并降低射孔效果。
在正压射孔中这一情况尤为明显，正压指的是井筒的静水压力大于地层压力的情况。
对射孔液进行适当的设计能够帮助避免这类损害，从而大大提高油气井的产能。
尽管现代射孔作业涉及许多技术，不过要最大限度地提高油气采收率，有三个基本要素至关重要。
它们共同构成了优化射孔方案的基础。
首先，必须在适当方向上进行射孔；其次，必须能够有效清除射孔孔道的碎屑；第三，在作业过程中，必须尽量减小对地层的损害。
碎屑不仅包括射孔孔道中的松散物质，更为主要的是，其中还有被压碎的砂岩颗粒，正是这些破碎颗粒造成了所谓的射孔损害。
在可能出砂的储层中，射孔方向对实现稳产至关重要，在斜井和水平井中的影响尤为明显。
大量出砂是一个常见问题，它会腐蚀井下设备，堵塞井筒，最终阻断流体的流动。
2001年，BP 公司注意到，其全球60%的油气产量（大约为日产200万桶油当量，即31.78万米3）来自于需要进行一定程度防砂管理的油田[1]。
由此可以看出，很有必要对射孔方案进行优化以确保射孔能够在适当的方向和相位上进行，从而尽可能减少出砂并最大限度提高油气产量[2]。
射孔作业后，必须将孔道内的碎屑清除。
长射孔孔道以及致密低渗透率地层射孔孔道内的碎屑比较难以清除。
有时，可以利用负压射孔来帮助清除孔道中的碎屑，以最大限度减小射孔损害[3]。
然而，最近工程师发现，在射孔枪引爆后瞬间产生动态负压清洁射孔孔眼的实际效果比负压射孔更好，而且在某些情况下更适合完井设计和井况[4]。
一般情况下，初始状态为负压或正压的条件下都能够产生动态负压。
1.Morton N：“Screening Out Sand”，BP Frontiers，第2期（2001年12月）：18-22。
2.有关定向射孔更多的信息，请参见：Bersas K，Stenhaug M，Doornbosch F，Langseth B，FimreiteH和Parrott B：“定向射孔新技术”，《油田新技术》，16卷，第1期（2004年春季刊）：28-37。
Acock A，ORourke T，Shirmboh D，Alexander J，Andersen G，Kaneko T，Venkitaraman A，Lopez-de-Cardenas J，Nishi M，Numasawa M，YoshiokaK，RoyA，Wilson A和Twynam A：“实用防砂和控砂方法”，《油田新技术》，16卷，第1期（2004年春季刊）：10-27。
3.有关负压射孔更多的信息，请参见：Bakker E，Veeken K，Behrmann L，Milton P，Stirton G，Salsman A，Walton I，Stutz L和Underdown D：“动态负压射孔新技术”，《油田新技术》，15卷，第4期（2003/2004年冬季刊）：54-67。
4.Chang FF，Kageson-Loe NM，Walton IC，MathisenAM和Svanes GS：“Perforating in Overbalance－IsIt Really Sinful？”，SPE 82203，SPE Drilling &Completion，19卷，第3期（2004年9月）：173-180。
>PURE压力动态变化。
在射孔枪引爆后的0.1秒内，射孔孔道内部及周围的压力（蓝色）急剧下降。
在与地面连通的井筒内，压力会在大约0.15秒左右恢复到静水压力。
这一过程有助于清理孔道内的地层碎屑，提高开采效率。
PURE射孔系统在射孔孔道形成之后立即产生动态（瞬时）负压，能够获得清洁的孔道[5]。
孔眼周围储层流体的瞬时减压有助于清除射孔孔道内的碎屑，与此同时井的其他部分可能仍处于静态正压状态（左图）。
在大多数情况下，PURE技术产生的表皮因子要低于常规负压射孔所能观察到的表皮因子。
一旦射孔枪在设计方位引爆，产生的动态负压对射孔孔道进行清理后，孔道内的静水压力将恢复到井筒静水压力水平。
如果井筒的初始状态处于负压，那么井筒内的流体很难通过射孔孔道渗透到地层中。
不过，根据井身结构和地层性质的不同，当采用正压射孔时，井筒内的流体可能会涌入射孔孔道，增加了进一步损害地层的可能性。
工程师认识到，初始正压射孔可能会导致地层损害，而有时候却必须采用这一方法。
不过，正压射孔通常是最经济、最有效的手段，特别适用于作业者在射孔之后需要从井筒中起出射孔枪系统的情况。
作业者一般有如下三种选择：●射孔后立即丢枪。
这一方法要求配有一个被称为丢枪短节的专用连接装置，完井装置之下有足够的井深，井斜小于60度，并且已经预先安装上部完井装置。
在这些条件下，可以采用初始负压射孔，其后释放射孔枪串，然后立即投入生产。
这是三种选择中损害程度最低的一种。
●以初始负压进行射孔，然后借助井口适配器收回射孔枪串，适配器的作用是可以让作业人员在带压情况下通过井口收回工具。
这种方法造成的地层损害很小，但由于需要使用到一些专用工具，因而并不总是一种经济实用的选择。
●采用正压射孔，这样可以安全收回射孔枪串，并且可在井控条件下安装上部完井装置。
在这种情况下，一般是将射孔液（通常为含有固相颗粒的压井液）循环出井筒，然后再进行生产。
>不同类型射孔液的测试。
第一组测试的流体包括油基液和源自盐水完井液的射孔液。
每种流体的密度基本相同，多数添加的是碳酸钙[CaCO 3]加重剂。
在本文中，我们将着重对射孔优化方案中的第三个要素（即射孔液）进行讨论。
我们将介绍大量实验室试验，这些试验为新型射孔液体系的开发奠定了基础。
然后，我们以南中国海一家作业公司为例，说明该作业公司如何利用这些理论概念来提高生产效率。
正压射孔液的评价由于射孔后射孔液会渗入地层中，因此可能在射孔孔道径向方向上造成渗透率损害。
径向渗透率损害程度受多个多因素的影响，其中包括原始地层渗透率、井筒与储层之间的压差、地层孔喉内粘土及其他碎屑的数量和类型、液相化学成分以及固相化学和物理性质等。
射孔作业最常用的井筒液是盐水完井液。
当盐水完井液滤失量较大时，根据漏失完井液的体积或者成本，需要在射孔层段替入二级完井液体系来封堵射孔孔眼以防止进一步滤失，这一体系一般是滤失控制完井液（FLCP ）或压井液。
这种射孔后使用的FLCP 一般是液相与固相的混合物，固相为诸如碳酸钙（CaCO 3）等的聚合物和微粒，这些固相微粒的尺寸经过优化，能够最大限度减少地层滤失量。
随着射孔孔道内滤失的进行，这些流体中的固相和液相在地层表面处由于过虑作用而发生分离（前一页，下图）。
滤失到地层中的流体以几种不同的方式降低地层渗透率。
滤失流体中的物质可能会与地层孔喉中的粘土矿物发生反应，导致粘土矿物膨胀，从而降低有效渗透率。
渗入储层中的表面活性剂和聚合物等混合物能够改变孔喉的润湿性和有效直径，从而改变阻力，并可能限制油气的流动。
在液相渗入地层的过程中，射孔液中的固相和聚合物沉淀在射孔孔道和地层内，在孔道壁与地层之间形成一层低渗透率滤饼（或密封）。
在渗透性岩石中，形成这一密封的速度以及密封物质的特性共同决定了滤失速率、总滤失量以及射孔后地层损害的程度。
Hydro 公司、斯伦贝谢公司和MI-SWACO 公司的工程师认识到尽量减小滤失造成地层损害的重要性，于2001年开始进行联合研究，旨在开发出优化射孔液，以帮助最大程度减小正压条件下射孔后的地层损害[6]。
为了给射孔液损害程度确定一个基准，工程师首先对正压射孔中常用的水基和油基完井液进行了评价。
Hydro 石油和能源公司与MI-S W A C O 公司在位于挪威卑尔根的Hydro 公司实验室针对流体配方进行了密切合作。
对测试流体进行混配并将其送往位于休斯敦的MI-SWACO 实验室，以验证流体性质。
然后，将流体样品送往位于得克萨斯州Rosharon 的斯伦贝谢油藏完井技术中心（SRC ）进行射孔实验。
在Rosharon 实验中心，研究人员采用多种配比形式在实验装置内对六种类型的流体进行了评估（下表）。
由于已经证明锌壳聚能弹与某些水基完井液不配伍，因此对其中几种测试流体在采用锌壳和钢壳材料时的结果进行了评估[7]。
第一组试验采用的是Castlegate 砂岩岩心，其渗透率范围为600－1000毫达西。
在实验室，工程师对测试岩心在300˚F （149˚C ）温度下进行了16个小时的干燥处理。
然后将这些岩心中的流体抽空，用煤油进行饱和，并测定其原始孔隙度。
5.有关PURE 技术更多的信息，请参见：Bruyere F ，Clark D ，Stirton G ，Kusumadjaja A ，Manalu D ，Sobirin M ，Martin A ，Robertson DI 和Stenhouse A ：“New Practices to Enhance Perforating Results ”，Oilfield Review ，18卷，第3期（2006年秋季刊）：18-35。