射孔工艺

一、前言二、射孔工艺简介三、射孔参数选择四、典型井例五、作业监督要点六、射孔工艺发展方向射孔是石油勘探与开发系统工程中极其重要的一项技术，射孔完井是目前国内外使用最广泛的完井方法。射孔技术是指将射孔专用仪器设备输送至井下预定深度，对准目的层引爆射孔器，聚能射孔弹被导爆索引爆后，爆轰波以7000-8000米/秒向前传播，产生高温、高压冲击波，从而穿透套管、水泥环进入地层，形成一个孔道，构成目的层至套管内连通的一项技术。油井射孔是油田重要的挖潜增油手段。胜利采油厂射孔的油井分布在补孔及新投两个部分。目前每年射孔的井次在800左右，油藏性质差异大，有高压油气藏、稠油油藏、出砂油藏、低渗油藏、非主力中低渗油藏、老区调整。随着开发难度的加大，我们对射孔的要求不仅仅是沟通地层，而是如何对地层穿得更深，对产层伤害最小，完善系数最高。以油藏性质优选射孔工艺，确定合理的射孔参数显得尤为重要，其可以更好地使油流通道畅通，减少井液的流动阻力，为提高其开发效果提供有力的技术支持。二、射孔工艺简介输送方式电缆输送射孔油管输送射孔有枪身射孔无枪身射孔二、射孔工艺简介穿孔原理聚能弹式射孔水力喷射射孔机械割缝射孔双复射孔射孔井温常温射孔高温射孔超高温射孔121121-1631631、电缆输送射孔电缆输送套管枪射孔按采用的射孔压差可分为套管枪正压射孔和套管枪负压射孔套管枪正压射孔是指射孔前井底压力高于地层压力，在井口敞开的情况下，利用电缆下入套管射孔枪后，通过接在电缆上的磁性定位器测出定位套管接箍对比曲线，调整下枪深度对准层位，在正压差下对油气层的部位射孔，取出枪后，选择工艺生产。该方法具有施工简单、成本低、深穿透、高孔密等特点。1、电缆输送射孔套管枪负压射孔与套管枪正压射孔基本相同，只是射孔前将井筒内的液面降低到一定的深度，使井底压力低于油层压力，建立适当的负压差实施射孔。此方法具有负压清洗和深穿透的特点2、油管输送射孔利用油管将射孔枪下到油层部位射孔。油管下部连有压差式封隔器、带孔短节和引爆系统，油管内只有部分液柱形成负压，通过地面投球引爆、压力或压差式引爆等各种方式射开油层。该方法具有高孔密、深穿透、负压值高，易于解除射孔对储层的伤害。3、聚能弹式射孔聚能弹式射孔是利用聚能效应进行射孔的。聚能效应是指利用装药一端有锥形或抛物线型空穴来提高装药对空穴前方介质局部破坏作用的效应。当雷管将主炸药引爆后，主炸药产生的爆轰波扎到达药罩罩面时，受到炮轰波的剧烈压缩，迅速向轴线运动，并在轴线发生高速挤压药罩内的一部分金属以非常高的速度挤出具有高能量的金属流，对目标位置进行挤压穿孔。复式枪由外枪和内枪构成。射孔枪在下井过程中，外枪承受井液的静压，在射孔时外枪还要承受环空内产生的瞬间冲击力。内枪主要承受射孔弹爆炸冲击波产生的压应力和拉应力，还要承受爆生气体的膨胀压力。外枪复式弹盲孔内枪双复射孔器4、双复射孔双复射孔器结构外枪复式弹盲孔内枪1、复式枪的特点：▼双层结构▼外枪减薄，承受外压▼内枪加厚，承受内压，保护外枪▼小直径薄盲孔，减小射流能耗，增加穿深,加速能量释放▼外枪不开泄压孔，充分利用枪内能量▼扩大射孔枪外径，减小套管与枪体间隙，对炮眼的压力增大。4、双复射孔导爆索截锥装药肩台式装药射孔弹的爆炸冲击波引爆截锥装药，同时引燃随进火药。截锥装药的聚能效应使得随进火药向轴线集中并加速运动，实现了能量的集束释放（我们认为当燃速控制适当时进入孔道的可能不仅是高压气体，同时还有燃烧过程中的火药颗粒，实现火药在孔道内的燃烧）。这种结构具有以下几个特点：增效药双复弹结构示意图4、双复射孔双复射孔弹示意图◆射孔弹采用肩台式装药结构，扩大孔径、孔容；◆增效火药与射孔弹同轴装药，高压燃气直对炮眼集束释放；◆提高火药的燃速，增大燃气压力；◆内枪全封闭，外枪不设置泄压孔，火药燃气与射孔弹剩余能量给炮眼同时加载。导爆索肩台式装药截锥装药增效药4、双复射孔5、射孔器材是指射孔施工中承载射孔弹的密封承压发射体，一般有枪身、枪头、枪尾和密封件组成射孔枪的规格型号一般以射孔枪的外径来命名。51型、60型、63型、68型、73型、89型、102型、108型、114型、127型、140型等。射孔枪5、射孔器材聚能射孔弹由弹壳、聚能药罩、炸药和导爆索组成。它的尺寸受枪身内部直径或弹壳尺寸以及枪身或套管允许变形的尺寸限制射孔弹的规格型号有51、60、63、68、73、89、102、108、114、127、140等。射孔弹DP38RDX-46-89深穿透口径黑索金射孔弹外径适合装枪5、射孔器材序号枪型弹名枪身外径（mm）孔密（孔/米）耐压（MPa）弹耐温（度）钢靶穿深（mm）水泥靶穿深（mm）套管尺寸（mm）15151511060≥15080200≥27/826060601260150115320≥31/236354632060150102290≥31/246889H681660150125400≥31/257373731660150115320≥467389731060150130420≥478989891660150130420≥51/288989892060150130420≥51/298989891360150130420≥51/21089898916100≥150130420≥51/211891278916100≥150176700≥51/21210210210216100≥150160620≥51/21310210210212100≥150160620≥51/21410210210216100≥150160620≥51/21510210210220100≥150160620≥51/21610210210216100≥150160620≥51/21710212710213100≥150160620≥51/21810210210216100≥150160620≥51/21910212710216100≥150176700≥51/22010212710219100≥150176700≥51/22110212710216100≥150176700≥51/2221028910224100≥150130420≥51/2231027310236100≥150115320≥51/2序号枪型弹名枪身外径（mm）孔密（孔/米）耐压（MPa）弹耐温（度）钢靶穿深（mm）水泥靶穿深（mm）套管尺寸（mm）24102127王10216100≥1502101000≥51/22510211410224100≥15040180≥51/22610810810816100≥150160620≥72711411411440100≥15040180≥72812712712716100≥150176700≥72912712712718100≥150176700≥73012712712712100≥150176700≥73112710212726100≥150160620≥7321278912736100≥150130420≥7331278912740100≥150130420≥734127127王12716100≥1502101000≥7358989891660150130420≥51/2368989891660150130420≥51/23789898916/2060150130420≥51/23810210210216100≥150160620≥73910210210216100≥150160620≥51/24010210210216100≥150160620≥51/24110210210216100≥150160620≥51/24212712712716100≥150176700≥74312712712718100≥150176700≥74412711412720100≥15040180≥74514014014015100≥1502301300≥74614014014040100≥15080230≥75、射孔器材6、射孔技术特点：♠深穿透、低伤害，高能效♠性能稳定可靠♠采用最新的工艺设计枪身外径（mm）孔密装药量（g）水泥靶穿深（mm）钢靶穿深（mm）钢靶入孔（mm）耐温（℃）耐压（MPa）63201540010210150105大孔径、高孔密射孔技术配合砾石充填工艺，达到防砂目的。大孔径的目的就是要产生尽可能大的射孔孔眼来增加油气往井筒内的流入，孔眼越大流动的截面积越大，油气流入井筒受到的阻力越小。同样，砾石充填时受到的阻力也越小，配合适当粘度的携砂液，可以更有效地通过射孔孔眼充填砾石。01234567891011121314151617012345012345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940410123456789普通射孔孔眼大孔径、高孔密射孔孔眼114大孔径技术指标适用套管外径：177.8mm射孔枪外径：114mm相位：45°/135°孔密：40孔/米检测套管外径：177.8mm耐温：180°/2h耐压：100MPa102大孔径技术指标适用套管外径：139.7mm射孔枪外径：102mm相位：45°/135°孔密：24孔/米检测套管外径：139.7mm耐温：180°/2h耐压：100MPa名称药量（g）孔密孔/米耐温℃耐压Mpa水泥靶穿深(mm)钢靶穿深(mm)水泥靶入口孔径(mm)钢靶入口孔径(mm)102大孔径23241801002006520.818114大孔径23401801002006520.818140大孔径3940180100260802320该技术采用管柱（油管）输送方式，将射孔器输送到目的层，然后利用已校正的固放磁测井管柱，准确校正射孔深度后用加压方式引爆射孔枪。水平井射孔分为定向和非定向射孔：定向射孔是防砂完井的射孔方法。它采用了三定向即射孔弹与射孔枪的定向、射孔枪与射孔枪的定向、射孔枪在水平井段的定向。其原理是重心自动平衡原理，枪身的顶端装有活络接头和方向检测装置，保证了射孔的定向精度。它又分为外定向和内定向两种工艺，射孔孔眼方位角度与套管，枪身大小有关，可以根据要求设定为45度、60度等。水平井外定向射孔技术水平井内定向射孔技术一、前言二、射孔工艺简介三、射孔参数选择四、典型井例五、作业监督要点六、射孔工艺发展方向1、射孔原理分析射流破甲可分为3个阶段1、开坑阶段，即开始阶段。射流头部碰击静止的靶板，产生百万大气压的压力从碰撞点响靶板和射流中分别传入冲击波，靶板自由界面崩裂2、准定常阶段:射流在靶板中建立三高区（高温高压高应变率），此后对靶板穿孔，此阶段能量变化缓慢，破甲参数变化不大，孔直径变化不大穿孔深度绝大部分属于此阶段3、3、终止阶段：射流速度降低，靶板强度的作用越来越明显，后射流推不开前面已经释放能量的残渣，扩孔能力，直至射流破甲终止。射孔参数是指：孔深、孔密、相位、孔径等参数。1、射孔枪、射孔弹的选择2、射孔液的选择3、射孔方式的选择4、负压值的选择5、孔密的选择6、相位角的选择1、射孔枪、射孔弹的选择大量的研究及现场实践证明当射孔枪与套管的间隙为1/3-1/2in(8mm-12mm)时，射孔弹不但能发挥出其最大穿深，并且孔眼呈均匀径向分布，而且枪与套管都留有空间，枪径偏小，可以避免枪径胀大给施工带来不安全。因此不同尺寸的套管要选择不同尺寸的射孔枪89枪在5-1/2″套管射孔，射孔枪与套管之间有32.3mm-35.2mm间隙。选用大套管、小直径射孔器射孔后孔眼在套管上的分布示意图1、枪与套管间隙合理，孔眼在套管上呈均匀分布,减少射流的界面效应和射流能量损失。2、射孔不能削弱套管抗挤压强度，保证套管安全。套管尺寸（mm)套管内径(mm)通井规(mm)射孔枪型89.576.57060、6395827663、68140124118102、89178159150102、114、108245220208140、1591、射孔枪、射孔弹的选择射孔弹是影响射孔的主体，射孔枪是射孔弹的载体。我