浅谈射孔工艺的优化

于鑫

[摘 要]射孔技术是油气田开发的重要环节。为了适应不同类型油气田开发的要求，经过多年的发展，先后形成了深穿透聚能射孔、复合射孔、定向射孔、全通径射孔、负压及动态负压射孔等一系列射孔技术及其配套射孔工艺，一方面提高了射孔完井和增产改造效果及作业效率，另一方面通过合理保护储集层，延长了油气藏开发寿命。合理地射孔优化设计方法能进一步提高了射孔安全性和成功率，并使射孔技术的测试手段和现场应用更加规范。本文主要探究了射孔工艺的优化以及在油田生产中的作用。

[关键词]射孔；技术；工艺；优化

射孔技术是油气田开发的重要环节，射孔工艺在油田生产中发挥着越来越重要的作用，合理地优化射孔设计方法能进一步提高射孔的安全性和成功率。射孔是目前油田生产中主要的完井方式，也是措施增效的重要手段。但是射孔技术只有不断优化才能适应社会和时代的发展需要，因此，通过探索对射孔工艺的优化改造以提高射孔效率是关键。

一、射孔工艺的概念

1.射孔的概念。射孔是利用高能炸药爆炸形成射流束射穿油气井的套管、水泥环和部分地层，建立油气井和井筒之间的油气流通道德工艺。完井工艺的重要组成部分便是射孔，它可以影响到油气井的完井方式、产能、寿命和开发生产成本等。

2.射孔方式。射孔方式最常见的有电缆射孔（电缆射孔是在下入完井生产管柱前，用电缆下入套管射孔枪，利用油气层顶部的套管短节进行射孔深度定位，电雷管引爆射孔枪）、油管输送射孔（是用油管输送射孔枪到射孔层位进行射孔）、过油管射孔（是指在下完生产管柱，安装好井口采油树以及生产系统，坐封好封隔器，在井口采油树上安装防喷灌和电缆密封装置，用电缆从油管内下入射孔枪对油气层进行射孔）。

3.射孔方式的选择。一般情况下，射孔方式分为正压射孔和负压射孔两种，各有其特点。正压射孔是指井筒内完井液液柱压力高于地层压力的条件下射开油气层。正压射孔可以达到的效果是深穿透、大孔径和高孔密。而负压射孔技术相反，是井筒完井液压液柱压力低于地层压力的条件下射开油气层，它的作用是消除射孔液侵入地层、清除射孔孔道内的碎屑和孔道周围的压实层，可以保证井筒周围清洁通畅的油气流动。

4.正压射孔和负压射孔各有优缺点。现在的大多数油田都会配合使用正压射孔和负压射孔两种方式。

二、射孔工艺优化

1.射孔优化设计的应用。射孔优化设计是一项系统工作，要开展好此项工作，首先要全面了解目前射孔工艺的现状，地层的真实情况，射孔前各工序进行情况、油田的开发目的及要求，对射孔完井的特殊要求等内容，选择合适的方法及软件进行方案优化设计。针对不同的要求采取不同的设计原则，如：对新投入开发的区块，采用整体区块优化的方法，尽量选择合适的射孔工艺及完井液，从而在整体上保证效果；对于高含水区三次加密井，若采用限流法压裂因射开井段附近存在高含水层且隔层很小易压串，若采用常规射孔方法射孔又难以达到预期产能，因此可采用不同等级的增效射孔方式完井，以实现最大限度地解放高含水层附近油层的目的；对于高压注水区块，地层压力较高，射后易发生井喷，施工中存在安全隐患，这时压井会对油层造成伤害，又易造成环境污染，可在射孔器优化的基础上着重进行工艺优化，如采用TCP射孔方式等。总之，射孔优化工作没有绝对固定的模式，要本着从实际出发，具体问题具体分析的原则进行。

2.单井射孔技术优化根据不同射孔方式、射孔机理及适应性分析，对南6-10-P21井射孔工艺进行了论证。对渗透率较高、孔隙度大于22%的井，内盲孔射孔具有产能和成本的双重优势；当油层孔隙度小于22%时，复合射孔的油层渗透率好于普通射孔；南6-10-P21井实施内盲孔射孔后，平均日产液166.6 t，平均日产油6.4 t，平均采液强度为10.54 t/d·m，优化井采液强度和采油强度分别是未优化井的1.53倍和3.07倍。

优化井为南6-10-P21，完井方式采用内盲孔射孔；对比井为南6-10-P22，完井方式采用复合射孔；采用电缆输送，其他设计参数优化井与对比井完全一样。

对渗透率较高、孔隙度大于22%的井，内盲孔射孔具有产能和成本的双重优势，因此射孔施工时应首选内盲孔射孔技术；对孔隙度接近22%的井，应结合复合射孔的有效期及成本、渗透率、地层压力、地层物性、负压等情况综合考虑是否使用内盲孔射孔。

由于复合射孔形成的是径向裂缝，为避免裂缝沟通油、水层引起窜层，形成指进现象，在油层和水层之间的夹层小于5 m 时，或者油层含水饱和度较高时，应使用内盲孔射孔。

对南6-10-P21井实施内盲孔射孔方式不仅达到了该区块产能指标要求并且降低了开发成本。

3.区块射孔优化。根据开发生产井成块连片、相同区块地质条件基本一致的特点， 对开发生产井采取了区块优化的方式。在肇212区块、芳148区块、杏1-3区等区块进行了应用， 并取得了较好的应用效果。

根据推荐的射孔优化方案（射孔器材为83枪装89弹，孔密为16孔/m，格式为90度螺旋布孔，输送方式为电缆输送，负压8MPa。对于140mm套管井射孔优化设计方案给出最终的推荐方案：102枪装127彈， 16孔/m ， 90度螺旋布孔， 负压8MPa。因为是同一区块井， 采用相同的射孔液配方。），确定了该区块的单井射孔完井方式，并在肇212 区块的123 口井上进行了应用。在区块投产后，我们收集了肇212区块的射孔后投产资料，首先进行了预测产量准确性分析：114mm套管井预测产量为3.1t/d，实测产量为3.15t/d；140mm套管井预测产量3.4t/d，实测产量3.99t/d。由此可以看出预测产量与实测产量之间的误差在20 %以内，证明软件计算的结果是准确可靠的。

对于114 mm 套管井在肇212区块上采用YD-83枪装89-Ⅲ弹深穿透射孔后，其有效采油强度比台105区块用YD-60射孔提高28.3 %；对于140 mm 套管井在肇212区块上采用YD-89Ⅲ弹射孔后，其有效采油强度比台105区块采用YD-89弹射孔提高38.4%；这充分说明了射孔优化设计在油田开发中对于提高油井产能及开发效果具有重要的作用。

4.参数优化

（1）孔深与孔密。射孔孔密较小时，孔眼间干扰虽然较小，但因孔眼间距较大，油气通道少；如增加孔密，由于降低了表皮因子，就会带来明显的增产效果，尤其当孔深超过污染带后，孔密比孔深对增产作用更重要，孔密越大，产率比越高，即产量提高幅度越大：因此，在射孔枪允许的条件下，应尽量增加孔密。当然，孔密较大时，孔眼间干扰也随之增大，在一定程度上会抵消孔密增加带来的增产效果。经模拟计算，合理的孔深应不小于950mm；孔密应为16孔/m。

（2）相位角与孔径。由相位角、孔深对气井产率比的影响分析可知，相位角为0°时，增产效果最差，相位角增大，产率比上升。经模拟计算，合理的相位角应为90°。

由不同射孔直径对产率比的影响分析可知，随着射孔孔眼直径的增加，产率比也相应增加。经模拟计算，合理的孔径应为13 mm。

（3）射孔枪。在射孔方案设计时，应根据套管尺寸选择射孔枪。射孔枪外径要尽可能大，以减少间隙，增加穿透能力，但外径又不能过大，以防作业风险。

随着国内外油气藏开发类型的不断丰富，油田开发难度不断增大，对配套技术的发展提出更高的要求，射孔技术已经逐渐由一种单一的完井方法逐渐成为油气藏开发过程中的重要环节。在保护储集层，提高产能和作业效率，改善非常规油气田开发效果，恢复老油田产能、延长油田开采寿命，最大化挖潜剩余油，提高油田最终采收率等方面发挥着越来越重要的作用。通过射孔优化设计可以指导油田开发射孔方案的制定， 为油田的经济高效开发提供理论依据， 达到提高油井产能的目的。