南海东部稠油油藏测试射孔参数优化研究

张自印，熊友明，张俊斌，韦红术，单彦魁

（1.中海石油〈中国〉有限公司深圳分公司，广东深圳518067；2.西南石油大学，四川成都610050）

南海东部稠油油藏测试射孔参数优化研究

张自印*1，熊友明2，张俊斌1，韦红术1，单彦魁1

（1.中海石油〈中国〉有限公司深圳分公司，广东深圳518067；2.西南石油大学，四川成都610050）

随着油气勘探开发的深入，在渤海、南海东部逐渐发现了较大规模的稠油油藏，稠油油藏油层浅，储层胶结不好，地层疏松，测试过程中极易出砂，测试结果不理想。通过实验和现场应用情况，结合南海东部海上油田稠油油藏的地层物性，原油性质及测试工艺，分析孔深、孔径、孔密、相位角等射孔参数对产率比的影响，从而优选出最佳孔深、孔径、孔密、相位角，并在此基础上，优选射孔枪弹，优化射孔参数组合，最终为稠油油藏提出合理的射孔工艺。

稠油测试；射孔参数；表皮系数；产能

1 概述

在海上测试作业中，套管固井完成后，利用射孔方式沟通地层和井筒之间的通道时比较普遍也是很重要的测试完井方式。但由于油藏类型及地层物性的多样化，尤其针对稠油油藏，使用常规射孔工艺及射孔参数，稠油测试效果不好，甚至难以实施地层测试，因此，研究稠油油藏的射孔工艺，优选射孔参数以提高射孔效率显得格外重要。在稠油测试中合理的射孔完井工艺，力求对地层伤害小，施工工艺简易，成本较低，井眼安全可靠。通过实验研究和现场应用得知，影响油井产能的射孔参数主要有孔深、相位角、孔密、孔径、射孔负压的选择等，考虑到稠油井的试油主要目的是为了获得产能，因此，基本的完井方法采用射孔完井，然后再在射孔套管内考虑防砂。选择合适的射孔器对预防地层出砂至关重要，射孔后的泄流面积越大，越有利于降低流体流速及携砂能力，为高产、稳产创造先决条件。本文主要阐述了通过实验研究及现场应用情况，优化出适合稠油油藏测试的射孔参数组合。

2 常规射孔的不足

针对前期稠油测试过程中，产量低、产能不稳定、稠油生产中出砂等情况，可能是由于以下射孔中存在的主要问题造成的。

（1）钻开液、完井液以及射孔液对储层的伤害；

（2）射孔参数的选取不利于产层释放最大程度的产能；

（3）对储层物性岩性认识不清，造成储层破坏；

（4）射孔参数选择不好，同时没有完善的防砂工艺，导致地层出砂等。

3 射孔参数敏感性分析

射孔井射孔孔眼是产层与井筒之间唯一的通道，流体在压差作用下，通过地层和射孔孔道流向井筒。地层压降漏斗理论证实，生产中的压降大部分集中在近井地带5m范围内，因此，射孔孔密、孔径、方位、射孔深度等参数对油层生产具有很大影响。

3.1 射孔参数对表皮系数的敏感性分析

影响油井产能的射孔参数中，射孔枪以及射孔弹性能(包括孔密、孔深、孔径、压实损害）与地层岩石和流体参数对射孔后油井的产能影响十分明显。通过射孔参数敏感性分析，弄清不同条件下射孔参数与油井产能的关系。

3.1.1 孔密对表皮系数的影响

在射孔相位角为45°，孔径为20mm时，绘制不同穿深下孔眼密度对表皮系数的影响曲线，如图1所示。

从图1可以看出，在孔眼穿透深度一定时，射孔总表皮系数随着孔眼密度的增加，逐渐减小，在孔眼穿透深度小于钻井污染带半径时，减小幅度较大；孔眼穿透深度大于钻井污染带半径时，射孔总表皮系数的减小程度不如前面明显。

3.1.2 相位角对表皮系数的影响

在射孔孔密为32孔/m，孔径为20mm时，绘制不同穿深下相位角对表皮系数的影响曲线，如图2所示。

图1 不同穿深下孔密对表皮系数的影响

图2 不同穿深下相位角对表皮系数的影响

从图2中的曲线可以看出，孔眼穿透深度在小于钻井污染带半径，射孔总表皮系数较大；孔眼穿透深度大于钻井污染带半径，射孔总表皮系数较小。在孔眼穿透深度一定时，相位角取360°，射孔总表皮系数最大；相位角取45°时，射孔总表皮系数最小。相位角依次取45°、60°、90°、180°、360°，射孔总表皮系数逐渐增大。

3.1.3 孔径对表皮系数的影响

在射孔相位角为45°，孔密为32孔/m时，绘制不同穿深下孔径对表皮系数的影响曲线，如图3所示。

图3 不同穿深下孔径对表皮系数的影响

从图3可以看出，射孔总表皮系数随着孔眼穿透深度和射孔孔径的改变，其变化的趋势一致。孔眼穿透深度在小于钻井污染带半径（污染带半径约为560mm），射孔总表皮系数较大；孔眼穿透深度大于钻井污染带半径，射孔总表皮系数较小。孔眼穿透深度一定时，射孔总表皮系数随着射孔孔径的增加，逐渐减小，在孔眼穿透深度小于钻井污染带半径时，减小幅度较大；孔眼穿透深度大于钻井污染带半径时，射孔总表皮系数随着射孔孔径的减小程度不如前面明显。

上面研究射孔参数对射孔总表皮系数的影响得出，所有射孔参数（孔眼穿透深度、孔眼密度、相位角、射孔孔眼孔径）当中，孔眼穿透深度对射孔总表皮系数的影响最大。孔眼穿透深度小于钻井污染带半径时，射孔总表皮系数取值较大；孔眼穿透深度大于钻井污染带半径，即射孔深度穿透污染带后，射孔总表皮系数急剧减小，进一步增加孔眼穿透深度，射孔总表皮系数继续减小。其它3个参数中，孔眼密度和射孔孔眼孔径对射孔总表皮系数的影响受到孔眼穿透深度的制约，在孔眼未穿透钻井污染带，射孔总表皮系数随着孔眼密度和孔径的增大，有较明显的减小；在孔眼穿透钻井污染带，孔眼密度和射孔孔眼孔径的变化对射孔总表皮系数的影响不如前面明显。总体来说，在射孔弹穿深一定的情况下，射孔总表皮系数的大小与孔眼密度和射孔孔眼孔径的大小成负相关，即随着孔眼密度和孔径的增大，射孔总表皮系数减小。另外相位角依次取45°、60°、90°、180°、360°，射孔总表皮系数逐渐增大。

3.2 射孔参数对产能的敏感性分析

3.2.1 孔密对产能的影响

在射孔相位角为45°，孔径为20mm时，绘制不同穿深下孔眼密度对产能比的影响曲线，如图4所示。

从图4可以看出，产能比的大小随着孔眼穿透深度和孔眼密度的增加而增大。

3.2.2 相位角对产能的影响

在射孔孔密为32孔/m，孔径为20mm时，绘制不同穿深下相位角对产能比的影响曲线，如图5所示。

从图5可知，产能比的大小随着孔眼穿透深度和相位角改变，其变化的趋势基本一致。其值的大小，随着孔眼穿透深度增加而增大。孔眼穿透深度一定，相位角为360°时，产能比最小；相位角取45°，产能比最大。仍然建议相位角取45°、60°、90°中的一种。

3.2.3 孔径对产能的影响

在射孔相位角为45°，孔密为32孔/m时，绘制不同穿深下孔径对产能比的影响曲线，如图6所示。

图4 不同穿深下孔密对产能的影响

图5 不同穿深下相位角对产能的影响

图6 不同穿深下孔径对产能的影响

从图6可知，产能比的大小随着孔眼穿透深度和射孔孔眼孔径改变，其变化的趋势一致，即随着孔眼穿透深度和射孔孔眼孔径的增加产能比增大。

4 射孔参数及测试工艺优化

这里选取南海东部测试作业的一口稠油井作为例子，在钻井作业前，就对测试方案进行研究，优选射孔工艺及参数，提前准备好相应射孔器材。设计油层套管尺寸为Ø244.5mm，根据射孔参数对表皮系数及产能的敏感性分析，推荐以下9种射孔方案以供参考，见表1。

表1 推荐射孔方案

（1）该稠油井实际根据推荐方案1选择射孔器材。选择的测试射孔器材为7″射孔枪，孔密39孔/m，穿深1351mm，孔径Ø10.92mm，相位45°。

（2）测试管柱中增加了自动丢枪装置，增加了双级压力控制循环阀。

（3）测试过程中合理控制生产压差，地层产液连续稳定，且没有出砂。

该井测试取全取准了各项地质资料，达到了地质测试的目的。另外，根据测试压力资料回放，试井解释该井测试表皮系数约0.53，虽然比测试前预测的表皮系数略高，但是达到了完井质量控制标准，井筒与地层沟通良好，地层基本没有污染或堵塞，完井质量优。

5 结论

上面研究了各射孔参数（孔眼穿透深度、孔眼密度、相位角、射孔孔径）对产能的影响，并结合现场实际应用情况。结果表明：稠油测试作业中，所有射孔参数，孔眼穿透深度对产能的影响最大。孔眼穿透深度小于钻井污染带半径时，产能比较小；孔眼穿透深度大于钻井污染带半径，即孔眼穿透污染带后，产能比显著增加。然而进一步增加孔眼穿透深度，产能比与孔眼穿透深度的关系曲线趋于平缓，增幅不大，因此，在实际生产过程中不应一味追求深穿透来提高产量。其它3个参数中，孔眼密度和射孔孔径对产能的影响相对于相位角对产能的影响较大，且产能随着孔眼密度和射孔孔径的增加而逐渐增大。相位角取360°时，产能比最小，相位角取45°，产能比最大。相位角依次取45°、60°、90°、180°、360°，产能比逐渐减小。所以，今后稠油油藏测试射孔，为增加测试产能，减少出砂，确保测试的成功率，一般以高孔密、大孔径、足以穿透水泥环及钻井污染带的穿深为原则选择射孔器材，相位角取45°、60°、90°中的一种。即稠油测试射孔参数权重为孔径、孔密＞孔深＞相位，相对于传统防砂完井射孔理论孔径＞孔密＞相位＞孔深，本研究是对传统完井射孔防砂理论的补充和完善，对海上平台稠油油藏的测试和稠油油藏的开发具有借鉴和指导意义。

[1]关利军.南海东部浅层疏松砂岩稠油地层测试技术[J].油气井测试，2013，22(3）:58-61.

[2]万仁溥.现代完井工程[M].3版.北京:石油工业出版社.

[3]牛超群，张玉金，李振方，等.油气井完井射孔技术[M].北京:石油工业出版社，1994：104-119.

[4]马永峰，撞建山，张绍礼.油气井测试工艺技术[M].北京:石油工业出版社.

TE5

A

1004-5716(2015）05-0047-04

2014-05-08

2014-06-03

张自印（1985-），男（汉族），四川通江人，工程师，现从事地层测试及完井方面的工作。