水平井射孔技术的进展

水平井射孔技术的进展
在高角度或水平油井进行射孔作业，对于任何油田服务公司都是一项严峻的技术挑战。

为了保持井眼和射孔通道的稳定性所采取的按最大地应力方向射孔的手段，更为射孔作业提高了难度。

如何在通过狗腿严重井眼时保障射孔方位，最终高质量地完成射孔作业，需要根据有效的科研数据进行详细的前期准备工作。

从地质力学观点看，为了维持井眼和射孔通道的稳定性，射孔最理想的方向是在地层最大应力方向上。

由此我们所遇到的第一个难题是，在高角度和水平井段上怎样才能够保障射孔的方向。

油藏的机械特性可以从地层的声波和密度数据中分析得出。

如果是在非常软或未压实地层，由于地层的应力接近各向同性，应力大小差别不大，在这种情况下实施定向射孔作业是不适宜的。

机械特性分析结果还可预测在临界压差情况下油井是否会出砂。

临界压差是指油藏的平均压力与井底流压之间的差别，如果高于临界压差，由于射孔或地应力所引起的松动的砂粒就会开始移动。

为了防止油井出砂以及延长油井的寿命，临界压差必须从油田生命周期的角度来考虑。

当油藏压力下降时，油藏的净垂直应力和净横向应力均增加，从而导致横向应力的增加。

横向应力增加到一定程度时，弱的胶结岩石就会开始崩解，这时为保障射孔稳定性所允许的压降就会很小。

由于油藏衰竭引起的应力变化与油藏的深度、面积、厚度和油藏及其周围地层的弹性特性有关。

尽管我们通过大量的计算和分析，确定了油井的射孔方向，但如果不能够检验射孔枪确实是在被确定的方向上发射的，那么射孔作业就不能算是成功的。

需要考虑的其他几个问题有扭转和拉伸，如何将射孔枪安全地输送到目的层，尤其是通过狗腿严重的井眼，这需要扭转和拉伸模拟软件来对射孔枪、油井轨迹和仪器的跳动情况进行模拟。

为了满足在水平井中射孔作业的需要，需要开发一套水平井定向射孔系统。

对这套系统的要求是，能够穿过狗腿严重井段，能够使射孔弹定位，能够证实射孔弹被发射到预定的方位上。

基于上述要求，系统应该有一个可以转动的机械装置，即使是在复杂的弯曲井段也能够满足射孔枪定位的需要。

这个系统必须小而坚固，能够承受住在被输送到目的层时所产生的扭转和拉伸力量，系统还应该有一个验证射孔方位的装置。

贝克-阿特拉斯公司利用现有的先进技术以及为这套系统而开发的技术，完成了这套系统由理论到现实的转化。

新开发的技术包括，射孔枪采用偏心设计，偏心设计可以帮助在复杂情况下判断枪身的方位；在每一支射孔枪的顶端增加一个可旋转的连接器，避免附加的旋转系统，在现场连接更方便；安装在旋转连接器上的射孔识别指示器，它可以准确地确定射孔枪在点火时候的位置和方位，还具有检验枪身是否被准确定位，检验油井的倾角是否在旋转器能够使用的范围等功能。

在水平井中能够对射孔枪准确地定向，向油水界面相反的地层中射孔是十分必要的。

到目前为止，这种水平井定向射孔系统已经在挪威、德国、北非和英国的一些油田的高角度和水平井中在负压和平衡压力环境中应用了67次，控制油井出砂和出水，稳定井眼和射孔弹通道，从而延长油井寿命和提高油井产量。