射孔技术应用探讨

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枪内间隙对穿深的影响
射孔是由射孔弹产生的聚能射流 对枪身、套管、 对枪身、套管、水泥环冲击挤压 形成孔道， 形成孔道，合理的炸高对射孔弹 射流的形成具有重要作用。 射流的形成具有重要作用。 大直径的射孔枪有利于大能量射 孔弹的排布， 孔弹的排布，充分发挥射孔弹的 性能，达到最佳的射孔效果。 性能，达到最佳的射孔效果。
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有枪身射孔器
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无枪身射孔器
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根 据 井 筒 与 地 层 压 力 关 系 分
正压射孔
负压射孔
超正压射孔
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二、射孔参数优选
射孔参数主要是指穿深、孔径、孔密、相位、方位、 射孔参数主要是指穿深、孔径、孔密、相位、方位、布孔格 穿深 式等。其中穿深和孔径直接由射孔弹的结构类型和所装药量决定； 其中穿深和孔径直接由射孔弹的结构类型和所装药量决定； 是评价射孔弹性能的基础指标。而孔密、相位、方位、布孔格式则 是评价射孔弹性能的基础指标。而孔密、相位、方位、 是衡量射孔器性能的综合指标。 是衡量射孔器性能的综合指标。
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枪内间隙对穿深的影响
炸高过小 合理炸高 炸高过大
合理的炸高对射孔弹的穿深有重要影响
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枪、套间隙对性能指标的影响
枪、套间隙是指射孔枪外壁与套管内壁之间的间隔距离。若 套间隙是指射孔枪外壁与套管内壁之间的间隔距离。 间隙过大，容易影响射孔效果，而间隙过小，易造成卡枪等事故。 间隙过大，容易影响射孔效果，而间隙过小，易造成卡枪等事故。 合理的间隙至关重要。 合理的间隙至关重要。 枪套间隙较小，有利于加深穿深，研究表明，间隙/ 枪套间隙较小，有利于加深穿深，研究表明，间隙/枪外径大 于30%时，明显影响射孔弹的穿深。 30%时 明显影响射孔弹的穿深。 射孔枪下井时不是居中的， 射孔枪下井时不是居中的，大直径的射孔枪使枪身与套管之 间各方位环空的间隙差较小， 间各方位环空的间隙差较小，有利于孔深孔径均匀一致 。
低相位多方位合理布孔， 低相位多方位合理布孔，有利于后期的酸 压或防砂等作业； 压或防砂等作业； 均匀布孔可使地层中的液体在各孔眼之间 流动距离相等； 流动距离相等； 均匀的布孔对套管强度的损伤最小； 均匀的布孔对套管强度的损伤最小； 紧密布孔可以控制射孔碎屑， 紧密布孔可以控制射孔碎屑，防止射孔碎 屑进入井筒，造成污染。 屑进入井筒，造成污染。
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不同地质类型对射孔参数的选择
纵向非均质性较强的储层
地层为层状沉积或各向异性— 地层为层状沉积或各向异性—垂直渗透率和水平渗透率明显 不同，为达到与地层达到较好的沟通，高孔密是首选参数。 不同，为达到与地层达到较好的沟通，高孔密是首选参数。
裂缝性储层
深穿透、高孔密、多方位有助于与更多裂缝相交； 深穿透、高孔密、多方位有助于与更多裂缝相交；如果天 然裂缝是平行的，则定方位射孔效果最佳。 然裂缝是平行的，则定方位射孔效果最佳。
脆性硬地层
硬地层严重影响穿深， 硬地层严重影响穿深，深穿透使地层与井筒之间实现有效 沟通，而且穿孔时产生的微裂隙也能作为渗流通道。 沟通，而且穿孔时产生的微裂隙也能作为渗流通道。
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不同地质类型对射孔参数的选择
出砂地层
临界出砂状态，选用高孔密、小孔径、多相位均匀布孔。小 临界出砂状态，选用高孔密、小孔径、多相位均匀布孔。 孔径孔眼稳定性好，利于形成砂桥，挡住地层砂随液产出； 孔径孔眼稳定性好，利于形成砂桥，挡住地层砂随液产出； 高孔密可以增加井筒总的泄流面积，有利于减少出砂； 高孔密可以增加井筒总的泄流面积，有利于减少出砂；调节 相位角度，增加孔眼之间的距离，防止孔眼坍塌； 相位角度，增加孔眼之间的距离，防止孔眼坍塌；均匀布孔 各孔眼流速均匀，而且对套管强度的影响最小。 各孔眼流速均匀，而且对套管强度的影响最小。
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孔径
在需要砾石充填的易出砂地 层中，应选用大孔径， 层中，应选用大孔径，以保 证较大的充填容量。 证较大的充填容量。
稠油地层，应选用大孔径， 稠油地层，应选用大孔径， 可以减少摩阻损失， 可以减少摩阻损失，以减小 流体的携带能力。 流体的携带能力。
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孔密
孔密是衡量射孔器综合性能指标的一 个关键参数。孔密的高低不仅决定了井筒 个关键参数。 内总泄流面积的大小， 内总泄流面积的大小，而且还对地层流体 向井筒流动的状态产生影响。 向井筒流动的状态产生影响。
当孔密太低， 当孔密太低，流体流过单个 孔眼的流速和流压较高， 孔眼的流速和流压较高，流 体阻力较大，携砂能力增强。 体阻力较大，携砂能力增强。
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相位、方位和布孔格式 相位、
相位、 相位、方位和布孔格式是决定射孔 器综合性能的重要参数： 器综合性能的重要参数： 相位是指相邻两发射孔弹之间的 夹角； 夹角； 方位是指井筒俯视面上孔眼个数； 方位是指井筒俯视面上孔眼个数； 布孔格式则是指单位面积内射孔 弹的排布方式。 弹的排布方式。
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不同孔密相位方位布孔格式展开图
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相同孔密（16孔 相同孔密（16孔/米）射孔器 不同相位方位布孔在5 不同相位方位布孔在51/2″套管展开图
60° 60°
90° 90°
135°/45° 135°/45°
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相位、方位和布孔格式 相位、
在相同孔密的条件下， 在相同孔密的条件下，合理的相位和均匀的 布孔具有以下优点： 布孔具有以下优点：
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射孔发展过程
最早的完井方式是裸眼或者筛管完井，随着固井工艺 的产生，发展了射孔采油工艺。20-固井，26-子弹射孔研 究，32年应用子弹式射孔，46年研究聚能射孔弹。52年应 用聚能射孔至今。 聚能射孔是靠聚能射流穿透射孔枪、套管、水泥环后， 在井筒与地层之间形成通道。
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电缆输送射孔（WCP） 电缆输送射孔（WCP）
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不同地质类型对射孔参数的选择
低渗地层
此类地层仅靠射孔效率无法达到增产目的，须后期进行Байду номын сангаас化 压裂等措施。射孔时应首先考虑深穿透，兼顾高孔密、低相 位、多方位，在井筒周围均匀密集形成射孔孔道，使注入酸 液均匀，压裂液沿射孔孔道产生裂缝，提高酸化压裂效果。
孔、渗较好的砂岩储层
穿深是次要指标，孔密对产能影响较大
压实带
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孔径
孔径是影响井筒渗流面积的重要参数之一 枪、套管、水泥环及地层孔径大小关系：射孔弹引爆后 套管、水泥环及地层孔径大小关系： 的金属射流依次穿过枪、套管、水泥环直至穿透地层， 的金属射流依次穿过枪、套管、水泥环直至穿透地层， 入口处的孔径逐步递增，其大小关系为枪＜套管＜水泥 入口处的孔径逐步递增，其大小关系为枪 套管＜ 环＜地层
射孔参数的选择主要从地质的角度考虑
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穿深
穿深是整个射孔过程中的前提指标。 穿深是整个射孔过程中的前提指标。聚能射孔是靠聚能 射流挤压成孔，孔道周围存在着射孔压实带， 射流挤压成孔，孔道周围存在着射孔压实带，使地层渗透率 下降，而靠近孔眼端部的压实最小， 下降，而靠近孔眼端部的压实最小，流体初始流动区域主要 通过孔眼端部进入井筒，随着流体对孔眼的冲洗作用， 通过孔眼端部进入井筒，随着流体对孔眼的冲洗作用，压实 带的渗透率逐步改善，因此穿深越深，与原始地层沟通越好， 带的渗透率逐步改善，因此穿深越深，与原始地层沟通越好， 对于产能的建立越有利。 对于产能的建立越有利。
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不同地质类型对射孔参数的选择
管柱防砂，选用高孔密、小孔径、多相位均匀布孔， 管柱防砂，选用高孔密、小孔径、多相位均匀布孔， 防砂效果更好。 防砂效果更好。
需要砾石充填，选用大孔径、高孔密。既保证流动面 需要砾石充填，选用大孔径、高孔密。 积，又保证较大的充填容量
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不同地质类型对射孔参数的选择
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过油管射孔（TTP） 过油管射孔（ ）
优点： 优点： 能进行负压射孔， 能进行负压射孔，对地层污染小
缺点： 缺点： 枪、弹受油管内径的限制，穿深 弹受油管内径的限制， 浅、孔径小，影响产能；施工过 孔径小，影响产能； 程中，易发生阻、 程中，易发生阻、卡等工程事故
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管柱传输射孔（TCP） 管柱传输射孔（ ）
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三、工程参数优选
射孔施工中所涉及的工程参数主要是指： 射孔施工中所涉及的工程参数主要是指： 套管尺寸、井温、输送方式、井筒压力、井径等 套管尺寸、井温、输送方式、井筒压力、井径等。
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间隙对射孔器的影响
油层套管下入井中固井后， 油层套管下入井中固井后，其内径尺寸决定了所能使用 射孔器的最大尺寸，从而间接的影响了射孔的性能指标。 射孔器的最大尺寸，从而间接的影响了射孔的性能指标。 枪内间隙对性能指标的影响 枪套间隙对性能指标的影响
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枪、套间隙对性能指标的影响
E D
大直径射孔枪
C D C
小直径射孔枪
C B A B C
C—居中 A、E—靠边 、 靠边
射孔器在井筒内的实际状态
B、D—偏心 、 偏心
射孔器在井筒内的理想状态
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枪、套间隙对穿深的影响
为例，计算几种不同枪型的比值： 以51/2″为例，计算几种不同枪型的比值： 73枪 73枪：（121-73）/2/73×100%=33 % 121-73）/2/73× 89枪：（121-89）/2/89× 89枪：（121-89）/2/89×100%=18 % 121 102枪：（121-102）/2/102× 102枪：（121-102）/2/102×100%=9.3 % 121 66 % 36 % 19 %
射孔技术应用探讨
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二○○九年三月 ○○九年三月
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一、射孔基本概念
二、射孔参数优选
三、工程参数优选
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一、射孔基本概念
射孔及其作用
利用机械、化学或者其它能量打开套管、 利用机械、化学或者其它能量打开套管、水泥环 和地层，沟通油、气流通道的井下作业称为射孔。 和地层，沟通油、气流通道的井下作业称为射孔。 射孔的最终目的是为产层与井筒之间建立可靠、 射孔的最终目的是为产层与井筒之间建立可靠、 有效的通道，从而获得最大的产出效果。 有效的通道，从而获得最大的产出效果。
常规电缆输送射孔
射 孔 方 式
过油管射孔
管柱传输射孔（TCP） 管柱传输射孔（TCP）
油管输送 钻杆输送
挠性管输送
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电缆输送射孔（WCP） 电缆输送射孔（ ）
优点： 优点： 作业简便快捷，一次作业可进行 作业简便快捷， 多层射孔；定位快捷、准确 多层射孔；定位快捷、 缺点： 缺点： 通常为正压射孔， 通常为正压射孔，易对地层造成污 染，影响产能； 影响产能； 对地层压力掌握不准时， 对地层压力掌握不准时，射孔后容 易发生井喷； 易发生井喷； 受电缆输送能力或者防喷管长度的 限制， 限制，一次下枪的长度有限
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不同孔密时井筒横剖面图
低孔密流动状态
高孔密流动状态
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不同孔密时井筒纵剖面图
低孔密流动状态
高孔密流动状态
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不同孔密时流体的流压和流速状态
在同等条件下充满液体的容 器中，当孔密不同时， 器中，当孔密不同时，流体 的流压、流速是不同的， 的流压、流速是不同的，液 体排出的时间也不同
优点： 优点： 负压射孔，减少地层污染； 负压射孔，减少地层污染； 不受射孔井段长度限制， 不受射孔井段长度限制，可一次完成 数百米井段射孔； 数百米井段射孔； 适用于水平井或大斜度井施工作业； 适用于水平井或大斜度井施工作业； 易与其他工艺进行联合作业。 易与其他工艺进行联合作业。
缺点： 缺点： 对下井器材的使用要求高； 对下井器材的使用要求高；
稠油地层
应选用大孔径及高孔密，可以减少摩阻损失， 应选用大孔径及高孔密，可以减少摩阻损失，降低流体 的携带能力；对于需强采的地层， 的携带能力；对于需强采的地层，有利于提高产量
通过以上分析看出，穿深和孔密是射孔作业过程 通过以上分析看出，穿深和孔密是射孔作业过程 中最重要的两个参数。 中最重要的两个参数。
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各参数之间的关系
穿深和孔密对于自然完井是最重要的。随着穿深的增加， 穿深和孔密对于自然完井是最重要的。随着穿深的增加，其 影响成比例增加；孔密是1.5倍的指数影响作用。 影响成比例增加；孔密是1.5倍的指数影响作用。 1.5倍的指数影响作用 当不能实现深穿透时采用高孔密尤为重要。自然完井中，孔 当不能实现深穿透时采用高孔密尤为重要。自然完井中， 径是最不重要的射孔参数，增加孔径通常是以损失穿深为代 径是最不重要的射孔参数， 价。孔径增加10％约牺牲20％的穿深。 孔径增加10％约牺牲20％的穿深。 10 20 相位方位布孔方式合理选择。 相位方位布孔方式合理选择。