低孔隙度低渗透率油气藏射孔技术研究 李强

低孔隙度低渗透率油气藏射孔技术研究李强

发表时间：2019-09-21T11:30:26.610Z 来源：《基层建设》2019年第19期作者：李强[导读] 摘要：随着世界和我国油气工业的发展消耗以及未来对石油的需求，那些规模大、储量大、资源丰度高、易勘探、好开采的油气资源在整个剩余油气资源总量中所占的比重越来越小，一些以前不被重视的、未列入主要勘探目标的、开发效益相对较差、勘探开发技术要求高的油气资源逐步成为全球油气勘探开发的热点。

胜利测井公司常规射孔工程部山东省东营市 257000

摘要：随着世界和我国油气工业的发展消耗以及未来对石油的需求，那些规模大、储量大、资源丰度高、易勘探、好开采的油气资源在整个剩余油气资源总量中所占的比重越来越小，一些以前不被重视的、未列入主要勘探目标的、开发效益相对较差、勘探开发技术要求高的油气资源逐步成为全球油气勘探开发的热点。用于常规油气资源勘探开发的工艺技术也可同样适用于低渗透油气资源。此外，低渗透油气资源勘探开发过程中对环境的影响是所有目前人类可开发利用的非常规油气资源中相对较小的，因而开展低孔隙度低渗透率油气资源研发的重要性日益凸显。

关键词：低孔隙度；低渗透率；油气藏射孔技术；研究

1、前言

加速开采低孔隙度低渗透率油气，开展理论和技术创新，掌握地址规律，形成一套适合我国低孔隙度低渗透率油气特征的开发理论和技术体系，使低孔隙度低渗透率油气的开发获得重大突破。将大大提高我国石油资源的利用率，确保我国石油产量的稳定和增长，维护我国石油安全，满足国民经济发展的重大需求。 严格来讲，低渗透是针对储层而言的，一般是指渗透性能低的储层，国外一般将低渗透储层称之为致密储层。而进一步延伸和概念扩展，低渗透一词又包含了低渗透油气藏和低渗透油气资源的概念，现在讲到低渗透一词，其普遍含义是指油层孔隙度低、渗透率差、喉道小，需要进行人工改造的油气田，流体渗透能力差、产能低，通常需要进行油藏改造才能维持正常生产。目前低渗透储层的岩石类型包括砂岩、粉砂岩、砂质碳酸岩、灰岩、白云岩以及白垩等，但主要以致密砂岩储层为主。低渗透油藏的基本特点为：低渗、低孔、自然产能低，常规投产甚至不出油，必须经过油层改造才能达到商业产能；原油粘度低，密度小、性质较好；储层物性差，粒细、分选差、胶结物含量高，后生作用强；油层砂泥岩交互，砂层厚度不稳定，层间非均质性强；油层受岩性控制、水动力联系差，边底水不活跃；流体的流动具有非达西流的特征。

2、低孔隙度低渗透率油气藏分类

根据《油气储层评价方法》将低渗透层的渗透率上限定为50×10-3µm2，并分别确定了含油储层与含气储层的孔隙度、渗透率评价分类标准。该标准将低渗透含气砂岩储层分为低渗透（10×10-3µm2～0.1×10-3µm2）和特点渗透储层（<0.1×10-3µm2），将低渗透油田分为三种类型：

一类储层渗透率50×10-3µm2～10×10-3µm2，为一般低渗透储层，此类储层的特点接近于正常储层。地层条件下含水饱和度为25～50%，测井油水层解释效果较好。这类储层一般具工业型自然产能，但在钻井和完井中极易造成污染，需采取相应的储层保护措施。开采方式及最终采收率与常规储层相似，但产量低，压裂可进一步提高生产能力，取得较好的开发效果和经济效益。

二类储层渗透率10×10-3µm2～1×10-3µm2，为特低渗透储层，此类储层是最典型的低渗透储层。含水饱和度变化较大（30%～70%），部分为低电阻油层，测井解释难度较大。这类储层自然产能一般达不到工业性标准，必须采取较大型的压裂改造和其他相应措施，才能有效地投入工业开发。

三类储层渗透率1×10-3µm2～0.1×10-3µm2，为超低渗透储层，此类储层由于孔隙半径很小，因而尤其很难进入。这类储层已接近有效储层的下限，几乎没有自然产能，但如果其它方面条件有利，如油层较厚、埋藏较浅、原油性质比较好，采取大型压裂改造措施，也可以进行工业开发，取得一定经济效益。 就目前世界上的工艺水平而言，0.1×10-3µm2以下的低渗透油藏也是可以开发的，但经济上可能是不行。由此可见，仅根据渗透率还不能确定油藏的可采性，还必须考虑生产层的厚度、含油饱和度、含水饱和度、原油粘度以及开发效果等经济指标。

3、油气藏开发中射孔面临的问题及解决方法

3.1结合水力压裂射孔应重点考虑的问题

非常规油气藏一般都要采用水力压裂完井，因此射孔不仅仅要关注解决近井带的问题，需要更好地配套压裂工艺，使压裂效果达到最优化。

目前各种压裂参数的选择主要集中在如何科学引导压裂裂缝延伸方向产生主裂缝的同时有效沟通天然裂缝和压裂诱导缝,即产生有效的缝网系统。有效缝网系统的形成取决于原地应力各向异性的大小、射孔参数、压裂施工的参数、裂缝间距及裂缝几何尺寸等，射孔参数是影响有效缝网系统形成的主要因素之一。常规聚能射孔大多采用螺旋布孔方式，射孔后，在井筒套管内表面形成螺旋状均布排列的多个孔眼，这种布孔方式用于直井和水平井中时，对最终的水力压裂效果大不一样。

3.2常规射孔方式的不足点及分析

实施水力压裂的套管井，采用常规射孔方式的不足主要表现在以下三方面：（1）对水平井压裂的影响

水平井采用常规射孔，压裂裂缝往往遵循水平井井筒方向与最小主地应力方位的关系。水力压裂后形成哪一种裂缝形态,取决于地应力状态与水平井井筒方位的相互关系，如果井筒平行最小主应力方向，则产生与井筒相垂直的横向裂缝，如果井筒与最小主应力方向垂直，则产生与沿井筒方向延伸的纵向裂缝，裂缝形态不能人为控制。

水平井井筒方位对裂缝走向的影响（2）对直井（或斜井）压裂的影响在直井钻井过程中，大多数情况下井眼轨迹都不会正好垂直于储层的裂隙方向、节理方向或最大主应力方向。而常规射孔一般采用螺旋布孔方式，射孔孔眼只能垂直于井轴并在井壁上按相位均布排列，孔眼无法指向较易压开的储层的裂隙方向、节理方向或主应力的方向，不仅造成压裂实施难度大，而且影响产能。

（3）对于薄层开发无法实施压裂的井对于薄层开发不便实施水力压裂的井，由于常规射孔穿深受限，对储层渗透率极低页岩气和煤层气，无法获得产能。

3.2提出三项射孔技术解决方案及方法

（1）定面射孔技术与水平井泵送分段多簇射孔工艺该技术能够降低水平井井筒方向与最小主应力方位的关系对裂缝走向的影响，在不受地应力影响的情况下，引导水平井压裂裂缝向垂直于井筒横向扩展，以加大储层与井筒之间的泄流面积，提高产能。

（2）直井（斜井）定射角定方位射孔工艺该技术能够在井筒与储层存在一定夹角的情况下，通过调整枪内射孔弹夹角和转动射孔管柱，使射孔方向指向较易压开储层的裂隙方向、节理方向或主应力的方向进行射孔，以降低压裂实施难度，加大储层有效泄流面积，提高产能。

3.3提出三项射孔技术解决方案及方法

（1）水平井多级复合深穿透射孔技术该技术适用于薄层开发不便实施水力压裂的井，采用复合射孔技术原理，在射孔形成孔道的同时，利用多级火药分级燃烧产生的高温高压气体对地层实施脉冲式气体压裂，裂缝长度可达5米以上，射孔后可直接投产。

4、低孔隙度低渗透率油气藏射孔技术

我国非常规油气藏开发尚属起步阶段，目前射孔大多参照采用现有常规工业油气藏的成熟技术。但是，对于非常规油气藏特殊的地质特征和压裂工艺，如果照搬应用，就有可能会出现问题，达不到预想的效果。所推荐的定面射孔技术与水平井泵送分段多簇射孔工艺、直井（斜井）定射角定方位射孔技术及工艺、水平井多级复合深穿透射孔技术是在对低孔隙度低渗透率油气藏有限的认识中研究总结出的三项成套技术，希望对低孔隙度低渗透率油气藏的增产起到一定的作用。

4.1直井（斜井）定射角定方位射孔工艺 4.1.1定射角射孔技术原理

定射角射孔是依据测井资料所解释的储层倾斜角和主应力方向，通过调整枪内射孔弹夹角和转动射孔管柱，使射孔方向指向较易压开储层的裂隙方向、节理方向或主应力的方向进行射孔，以降低压裂实施难度，加大储层有效泄流面积。理论上射孔弹射向裂隙方向、节理方向或垂直最大主应力方向，射孔穿深将比其他方向要大得多。而且，沿主应力方向射孔，射流更容易破碎地层的岩体，改善孔眼周围的渗透性，提高射孔效率，获得较高的产能。

4.1.2技术特点及优势

采用国内外超穿深透射孔弹，射孔弹最大穿深1500mm；不同于常规射孔枪多相位的螺旋布弹方式，采用180°两相位，孔眼都正对预定方向，密集型孔眼纵向排列，有效降低地层的破裂压力；射孔弹射角可在0°～35°之间任意可调；可与复合射孔结合，对地层进行预压裂，降低地层破裂压力，以降低水力压裂泵压；与定方位射孔工艺结合形成一套完整的直井射孔定射角定方位射孔工艺。

4.1.3产品规格及主要性能指标