西南石油采油工程课件 第二讲 油气开采理论

油气井射孔完井技术油气井射孔完井技术ThePerforatedCompletionTechniqueforOilWells李海涛西南石油大学石油工程学院ThePerforatedCompletionTechniqueforOilWells李海涛西南石油大学石油工程学院西南石油大学souwestpetroleumuniversity„引言„射孔工艺技术及其发展„射孔损害评价„油井产能与射孔参数的规律研究及影响分析„射孔负压设计方法„油井射孔完井优化设计方法„稠油油藏射孔完井设计„射孔对套管强度的影响„引言„射孔工艺技术及其发展„射孔损害评价„油井产能与射孔参数的规律研究及影响分析„射孔负压设计方法„油井射孔完井优化设计方法„稠油油藏射孔完井设计„射孔对套管强度的影响油气井射孔完井技术油气井射孔完井技术西南石油大学souwestpetroleumuniversity油井产能与射孔表皮系数的关系0.01.02.03.04.0-505101520射孔表皮系数油井产能比西南石油大学souwestpetroleumuniversity2.1射孔完井与油层保护2.2聚能射孔器¾基本结构¾炸药的使用¾成孔机理¾影响聚能射孔弹性能的主要因素2.3射孔枪类型及其特征2.4现代射孔工艺2.1射孔完井与油层保护2.2聚能射孔器¾基本结构¾炸药的使用¾成孔机理¾影响聚能射孔弹性能的主要因素2.3射孔枪类型及其特征2.4现代射孔工艺2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展西南石油大学souwestpetroleumuniversity聚能射孔技术的产生及发展(1)机械射孔器：慢、费时、成本高、穿孔深度受限(2)子弹射孔器：1926年获专利、1932年底首次使用，电缆操作。1950年普及。(3)液压射孔器：50年代由泵服务公司研制，施工较复杂（喷砂）(4)聚能射孔器：50年代初由军用转化，采用高能炸药而不用推进剂。系列化发展程度很高（60余种枪型），射孔完井主流产品（95%以上）。2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展西南石油大学souwestpetroleumuniversity聚能射孔技术的产生及发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展西南石油大学souwestpetroleumuniversity2.1射孔完井与油层保护‰油气井生产地层能量损失主要集中在近井地带2.1射孔完井与油层保护‰油气井生产地层能量损失主要集中在近井地带2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展油井平面径向稳定渗流时,压力分布规律为:油井平面径向稳定渗流时,压力分布规律为:rrpppperrwfeerwelnln−−=r,(m)MPaPePwf有污染说明:(1)井底附近3米内的压力降为全程压力损失之半(2)油层伤害将带来额外的能量损失说明:(1)井底附近3米内的压力降为全程压力损失之半(2)油层伤害将带来额外的能量损失西南石油大学souwestpetroleumuniversity2.1射孔完井与油层保护‰射孔是沟通地层与井底的重要手段，优化射孔是提高油气井一次完井效率的有效途径，也是提高勘探开发综合效益的重要技术之一。2.1射孔完井与油层保护‰射孔是沟通地层与井底的重要手段，优化射孔是提高油气井一次完井效率的有效途径，也是提高勘探开发综合效益的重要技术之一。2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展射孔过程中的储层保护思路：（1）使用优质射孔液（2）进行合理射孔压差设计（3）优化射孔参数（4）使用合适的射孔工艺射孔过程中的储层保护思路：（1）使用优质射孔液（2）进行合理射孔压差设计（3）优化射孔参数（4）使用合适的射孔工艺西南石油大学souwestpetroleumuniversity2.2聚能射孔器2.2聚能射孔器‰聚能射孔器简介基本构成聚能射孔弹的结构射孔弹的安装方式‰炸药的使用‰聚能弹聚能效应与成孔过程(成孔机理)‰影响聚能弹性能的主要因素‰聚能射孔器简介基本构成聚能射孔弹的结构射孔弹的安装方式‰炸药的使用‰聚能弹聚能效应与成孔过程(成孔机理)‰影响聚能弹性能的主要因素2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展西南石油大学souwestpetroleumuniversity2.2.1聚能射孔器简介2.2.1聚能射孔器简介‰基本构成（BasicComponents）弹架、射孔弹、导爆索、雷管说明：（1）3米枪从引爆到成孔--大约需要3毫秒（2）800米枪从引爆到成孔--大约需要0.25秒引爆可以忽略枪长度的影响‰基本构成（BasicComponents）弹架、射孔弹、导爆索、雷管说明：（1）3米枪从引爆到成孔--大约需要3毫秒（2）800米枪从引爆到成孔--大约需要0.25秒引爆可以忽略枪长度的影响2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展西南石油大学souwestpetroleumuniversityLinerLinerCaseofcontainerCaseofcontainerMainexplosivechargeMainexplosivechargePrimeChargePrimeChargeDetonatingCordGrooveDetonatingCordGroove组成：金属罩．主爆药柱．起爆药饼．外壳．导爆索。类型：无枪身射孔弹，有枪身射孔弹,无杵堵射孔弹，有杵堵射孔弹。说明：导爆索由氯乙烯塑料管内充填黑索金炸药而成，引爆速度可达8400米/秒。2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.2.1聚能射孔器简介2.2.1聚能射孔器简介‰聚能射孔弹的结构‰聚能射孔弹的结构西南石油大学souwestpetroleumuniversity单个射孔弹从引爆到完成射流共需50us,只有25%的药形罩材料转化为射流,其余的只形成尾部段塞,对成孔无贡献,反而造成堵塞.现代高性能射孔弹药形罩采用压制金属粉末,大大地降低了对地层的伤害.大孔径射孔弹,药形罩面常常采用半球形或抛物线形。单个射孔弹从引爆到完成射流共需50us,只有25%的药形罩材料转化为射流,其余的只形成尾部段塞,对成孔无贡献,反而造成堵塞.现代高性能射孔弹药形罩采用压制金属粉末,大大地降低了对地层的伤害.大孔径射孔弹,药形罩面常常采用半球形或抛物线形。2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.2.1聚能射孔器简介2.2.1聚能射孔器简介‰聚能射孔弹的引爆‰聚能射孔弹的引爆西南石油大学souwestpetroleumuniversity说说明：射孔弹由导爆索串联在一起，其弹头有一定明：射孔弹由导爆索串联在一起，其弹头有一定方向性，弹与弹之间的夹角有方向性，弹与弹之间的夹角有00oo3030oo4545oo9090oo120120oo和和180180oo等。等。相相位：相邻弹与弹之间在平面上投影的夹角。位：相邻弹与弹之间在平面上投影的夹角。排列方式：平面布孔排列方式：平面布孔交错布孔交错布孔螺旋布孔螺旋布孔2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.2.1聚能射孔器简介2.2.1聚能射孔器简介‰射孔弹的安装方式‰射孔弹的安装方式西南石油大学souwestpetroleumuniversity2.2.2炸药的使用2.2.2炸药的使用‰炸药的分类:低爆和高爆(LowandHighExplosive)低爆炸药(也称推进剂Propellant)反应速度相对较低(450-1300m/s),如弹药、烟花、火箭助推燃料。高爆炸药反应速度高(4500-9000m/s),根据其对引爆的敏感性分为易挥发类和不易挥发类。易挥发类：称主爆炸药，对烟花、摩擦、冲击十分敏感，只有点火头(雷管）才会用到。不易挥发类：称次级主爆炸药，对烟花、摩擦、冲击不敏感，需要高压或电流才会引爆，相对较安全，射孔弹和导爆索都采用此类炸药。‰炸药的分类:低爆和高爆(LowandHighExplosive)低爆炸药(也称推进剂Propellant)反应速度相对较低(450-1300m/s),如弹药、烟花、火箭助推燃料。高爆炸药反应速度高(4500-9000m/s),根据其对引爆的敏感性分为易挥发类和不易挥发类。易挥发类：称主爆炸药，对烟花、摩擦、冲击十分敏感，只有点火头(雷管）才会用到。不易挥发类：称次级主爆炸药，对烟花、摩擦、冲击不敏感，需要高压或电流才会引爆，相对较安全，射孔弹和导爆索都采用此类炸药。2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展射孔弹炸类型:常规(RDX、HMX),特殊炸药(高温深井)HNS、PYX常规引爆速度分别为7800、9000、6900、7500m/s。射孔弹炸类型:常规(RDX、HMX),特殊炸药(高温深井)HNS、PYX常规引爆速度分别为7800、9000、6900、7500m/s。西南石油大学souwestpetroleumuniversity2.2.3聚能弹聚能效应与成孔机理2.2.3聚能弹聚能效应与成孔机理利用爆炸时具有方向性的特点，将炸药作成凹槽状，爆炸是迅速的物理化学热反应，温度高达2000o~5000o。由于温度极高，产生了极热的气态物质，该物质迅速膨胀到原体积２００～９００倍，将处于强烈压缩状态的势能瞬间变成动能该动能冲击波的速度可达200M~800M/S，使爆炸点周围压力急剧升高，可达几万～几时万个大气压，由于锥形凹槽的聚焦作用，在焦点上聚能射流具有昀大的密度和昀大的穿透能力，很容易穿透套管、水泥环，并在地层中形成孔眼。射孔完成后，射孔孔道中将会填有弹药碎屑、岩屑、水泥碎屑等残留物，同时会形成一个低渗透损害带。利用爆炸时具有方向性的特点，将炸药作成凹槽状，爆炸是迅速的物理化学热反应，温度高达2000o~5000o。由于温度极高，产生了极热的气态物质，该物质迅速膨胀到原体积２００～９００倍，将处于强烈压缩状态的势能瞬间变成动能该动能冲击波的速度可达200M~800M/S，使爆炸点周围压力急剧升高，可达几万～几时万个大气压，由于锥形凹槽的聚焦作用，在焦点上聚能射流具有昀大的密度和昀大的穿透能力，很容易穿透套管、水泥环，并在地层中形成孔眼。射孔完成后，射孔孔道中将会填有弹药碎屑、岩屑、水泥碎屑等残留物，同时会形成一个低渗透损害带。2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展机理描述机理描述西南石油大学souwestpetroleumuniversity2.2.3聚能弹聚能效应与成孔机理2.2.3聚能弹聚能效应与成孔机理2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展西南石油大学souwestpetroleumuniversity深穿透射孔弹射流过程深穿透射孔弹射流过程大孔径射孔弹射流过程大孔径射孔弹射流过程2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展西南石油大学souwestpetroleumuniversity国内深穿透射孔弹性能分析国内深穿透射孔弹性能分析9007961100986108510809861053020040060080010001200昀大穿透深度mm山东泰安吉林双林山西新建川南机械双龙四川大庆大庆ˆDP52RDXˆ127DP38ˆ127DP37ˆ5-SDP41NMX-55ˆDP48RDX-1胜利ˆSDP43RDX-55-127ˆDP52RDX-2(127)ˆDP54RDX-1(140)西南石油大学souwestpetroleumuniversity国外国外深穿透射孔弹性能分析深穿透射孔弹性能分析113812231201136782910190200400600800100012001400昀大穿透深度mmHalliburtonOWENSchlumbergerTITANGOEXINNICORˆ45/85SPFHMXSDPˆSDP-5000-400ˆ51JUJHMXˆEXP-4539-324Tˆ34gECG-TAL-TMDP-325Fˆ10.3601西南石油大学souwestpetroleumuniversity国内大孔径低碎屑射孔弹性能分析国内大孔径低碎屑射孔弹性能分析17.018.828.618