射孔完井工藝技術(shù)教材

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1、射孔完井工藝技術(shù)教材王永福2004年8月概述第一章射孔器及其檢測技術(shù)第二章射孔深度控制系統(tǒng)第三章射孔工藝技術(shù)第四章射孔過程中的油氣層保護(hù)技術(shù)第五章國內(nèi)外射孔新技術(shù)目前國內(nèi)外完井方式主要有套管或尾管射孔完井、割縫襯管完井、裸眼完井、裸眼或套管內(nèi)礫石充填完井等。其中套管射孔完井是目前國內(nèi)外使用最廣泛的完井方法。其基本原理是在一口井鉆井、固井完成后，利用射孔器射穿油層套管、水泥環(huán)并穿透至油層一定深度，從而建立井筒與地層間的油氣流動(dòng)通道。該種完井方式的優(yōu)點(diǎn)是可選擇性地射開不同壓力、不同物性的油層，以避免油層間干擾，還可避開夾層水、底水和氣頂，避開夾

2、層的坍塌，具備實(shí)施分層注、采和選擇性壓裂或酸化等分層作業(yè)。自大慶油田投入開發(fā)以來，射孔完井工藝技術(shù)大體上經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一，以SQ691跟蹤射孔儀、泥漿壓井、WD67-1型射孔器射孔為標(biāo)志的準(zhǔn)確打開油氣層射孔工藝技術(shù)階段；第二，以清水壓井過油管射孔、負(fù)壓射孔、射孔液應(yīng)用為標(biāo)志的保護(hù)油氣層射孔工藝技術(shù)階段；第三，以深穿透射孔、復(fù)合射孔、DB-Ⅱ型數(shù)字化射孔儀應(yīng)用為標(biāo)志的解放油氣層射孔工藝技術(shù)階段。近十年來，國內(nèi)通過深化射孔理論研究，完善配套工藝，增加射孔彈新品種并形成系列化等，縮短了射孔技術(shù)與世界先進(jìn)水平的差距，總體水平已接近國際先進(jìn)水平。

3、概述第一章射孔器及其檢測技術(shù)第二章射孔深度控制系統(tǒng)第三章射孔工藝技術(shù)第四章射孔過程中的油氣層保護(hù)技術(shù)第五章國內(nèi)外射孔新技術(shù)射孔器射孔器是用于油氣井射孔的器材（或裝置）及其配套件的組合體，其作用是打開井下封閉油氣層的套管、水泥環(huán)并深入油氣層，建立井筒與油氣層間連通的通道，其性能的好壞直接影響到射孔完井效果。一、射孔器發(fā)展概況（一）機(jī)械切孔器1910年，用一個(gè)機(jī)械刀片在套管上旋轉(zhuǎn)鉆孔，機(jī)械切孔器用鉆桿下井，然后打開切刀，當(dāng)切刀繞銷釘旋轉(zhuǎn)時(shí)，靠鉆桿的上提力切入套管壁。這種穿孔法速度慢、成本高，水泥環(huán)超過25mm厚時(shí)效果不佳。（二）子彈射孔器192

4、6年，SidMine首先發(fā)明了子彈射孔方法，美國蘭威爾斯公司（現(xiàn)在西方阿特拉斯公司）獲得了專利，于1932年首次用于油井套管射孔，在加利福尼亞Montebello油田一口800m深的井，用了8天時(shí)間，下井11次，共發(fā)射80枚子彈。該射孔方法比機(jī)械切孔方法進(jìn)一步，廣泛使用了二十多年，目前國外仍有應(yīng)用。（三）聚能射孔器高能炸藥的聚能效應(yīng)早在1945年，Mohaupt和R.H.Melemore等在美國福特沃斯成立了油井炸藥公司（WellExplosives,Inc.—現(xiàn)今哈里伯頓·威立克斯公司的前身），開發(fā)了油氣井聚能射孔彈，1946年首次在裸眼

5、井中射孔，1948年在密西西比二口套管井中射孔。聚能射孔彈穿透力強(qiáng)，效率高，從此聚能射孔技術(shù)在石油工業(yè)中得到了迅速發(fā)展。（四）其它1、復(fù)合射孔器上個(gè)世紀(jì)八十年代，隨著高能氣體壓裂技術(shù)的完善與發(fā)展，將聚能射孔與高能氣體壓裂相結(jié)合形成了復(fù)合射孔器。射孔后，利用推進(jìn)劑的快速燃燒產(chǎn)生高溫高壓氣體，對地層進(jìn)行造縫。九十年代，復(fù)合射孔器得到了很大的發(fā)展。復(fù)合射孔器按結(jié)構(gòu)形式可以分為一體式、分體式、外套式、二次增效等。2、水力噴砂射孔器上個(gè)世紀(jì)六十年代初以來，水力噴砂射孔在國外逐步成熟，美、俄等國相繼用它在準(zhǔn)備進(jìn)行水力壓裂的地層、聚能射孔效率不高并且地質(zhì)

6、和技術(shù)條件復(fù)雜的地層進(jìn)行射孔，以及在一些特殊條件下使用。這種方法是借助于含有分選好的石英或其它磨料的高壓液流進(jìn)行井下射孔。液流通過噴嘴的速度約150～250m/s，流量約1L/s～6L/s，槍外徑約80～230mm，槍身用油管下入井中，井口泵為2～8臺(tái)大功率泵。該技術(shù)在俄羅斯使用較多，約占其射孔作業(yè)的5%。3、激光射孔器這種方法將地面激光發(fā)生器產(chǎn)生的高功率相干光束通過光纜導(dǎo)向沿著井軸到達(dá)預(yù)定射孔深度，然后通過設(shè)在此處的激光接受器將光束橫向折射到被射位置，光束連續(xù)聚焦在折射光束軸的聚焦點(diǎn)上，形成射孔孔眼。預(yù)計(jì)激光射孔器的射孔穿透深度可達(dá)457

7、mm，可按要求射開多個(gè)孔眼，孔徑為9.5mm至25.4mm，此外激光射孔器的孔眼定位相當(dāng)準(zhǔn)確，使每個(gè)孔眼都能對準(zhǔn)油氣層。這種射孔方法可最大限度地降低對油氣層的損害。但到目前為止，未見現(xiàn)場應(yīng)用情況報(bào)道。雖然，射孔器的種類較多，但目前射孔仍以聚能射孔器或以其為基礎(chǔ)發(fā)展起來的復(fù)合射孔器為主。二、聚能效應(yīng)在談聚能射孔器之前，首先要了解聚能效應(yīng)。為了說明聚能效應(yīng)，首先看一組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)的目的是比較不同裝藥結(jié)構(gòu)穿鋼板能力。為了提高聚能效應(yīng)，就設(shè)法避免高壓膨脹引起的能量分散，在聚能過程中動(dòng)能是能夠集中的，勢能（位能）則不能集中，恰恰相反能起分散作用，如

8、果設(shè)法把勢能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能，就能大大地提高能量的集中，那就是在藥柱的錐形表面加一個(gè)銅罩，爆轟產(chǎn)物在推動(dòng)罩壁向軸線運(yùn)動(dòng)過程中，就將能量傳遞給了銅罩，由于銅的壓縮性很小，因此勢能增加很少