一种新型后效射孔技术及应用

胡文丽，徐新华，闫正和，牛胜利，李黎，李威，王维锋

(中海石油(中国)有限公司深圳分公司,广东 深圳 518000)

南海东部海域古近系勘探资源量丰富，预测资源量上亿方，但古近系储层埋深大，压实作用强，储层物性差，单井常规射孔产能低，且受海上平台空间和经济性限制，增产措施手段单一。为此，需要找到一种简单、有效的增产手段以较好地改善储层物性，增大泄油面积，有效减小储层污染来提高古近系低品位储层的产能。

1 后效射孔技术工艺

图1 后效体装置

后效射孔技术通过安装在射孔弹上的后效体(见图1)对孔道、储层实施有效做功。后效射孔技术的成功设计在于对2个能量释放点分仓进行处理，分别作用于不同目标靶向：第一靶向是射孔弹的能量释放点在开垦孔道的同时，由高速射流引起的涡流场引力将后效装药的高能粒子拽入到孔道内[1]；第二靶向是使这些被云雾化的高能粒子在孔道内聚集、碰撞、相互作用，引起局部灼热点火，很快完成从爆燃到螺旋爆轰的转型。在孔眼周边造出微裂缝，扩大油层泄油通道(见图2)。后效体为特制的不含爆炸基源的聚合物，能够有效解除射孔孔道压实带，清除射孔孔道污染。

通过射孔工艺创新，较好地避免了常用射孔技术普遍存在的射孔压实带污染地层、射孔弹能效利用率不高等问题。此外，相比复合增效射孔，后效射孔技术的优势还主要体现在：①后效体在地层孔道中连环爆轰，在地层中做功，减小射孔枪内环空压；②后效体不属于爆炸品，运输安全性高，还具有运输及时、方便的特点[2]；③由于后效射孔独特的作用方式，在孔内做功的同时，后效体可提高和扩大射孔孔眼的穿深和孔径，解除压实带，增大能量释放波及范围(见图3)，不影响射孔作业原有指标；同时破除射孔后的地层压实带，消除了地层污染；④能量利用率高(射孔时，射孔弹先打开地层孔道，随后后效体被拽入并引爆，整个爆炸过程在射孔孔道内完成，所有爆炸能量均作用于地层孔道[3])；⑤耐温性能优异，对于特殊的高温井(160～280℃)，也有很好的适应性。

图2 后效射孔示意

图3 常规射孔和后效射孔孔道对比

图4 后效射孔等效径向复合油藏模型

后效射孔技术适用范围广，老油田增产增注、低孔低渗油气田开发、不利于大型压裂的小层开采和配合酸化压裂等措施井的施工，均可应用该技术。

2 后效射孔技术增产机理

将后效射孔储层等效为近井地带半径为R1的高渗、径向储层及以外的原生储层，如图4所示。依据复合油藏流量等效原理，建立后效射孔产能计算模型。

半径为R1的圆柱面流量Q1:

(1)

井底流量Qw:

(2)

后效射孔孔道通过的流量Qhx=Q1=Qw，由式(1)、(2)推导出:

(3)

利用指数函数、对数函数简单运算法则，对产量公式进行适当变形：

(4)

即：

(5)

从式(5)可知，后效射孔产能与复合油藏渗透率比值以及射孔弹穿深比正相关。随着射孔弹穿深的增加，近井地带渗透率的提升，后效射孔产能逐渐增大。调研当前后效射孔弹性能，其穿深较普通射孔弹增加约25%；主流后效射孔弹穿深约1.5m左右，穿深比在15～20倍左右；后效射孔一般能够提升近井地带储层渗透率2～3倍。

3 矿场应用

后效射孔技术自2017年5月在南海东部海域古近系应用以来，通过增加射孔弹穿深，改善近井地带渗透率，解除压实带污染，低品位储层产能测试比采油指数高达7.74m3/(MPa·d·m),创历史新高。此外，还大大改善了低效井的生产效果。

3.1 在J凹陷古近系低渗井产能测试中的应用

南海东部古近系多为复杂断块储层，沉积相主要为辫状河三角洲，储层埋深大(中深3498.5～4817m),压实作用强，储层物性差，测井孔隙度8.1%～16.7%，渗透率3.5～44.8mD。

早期古近系低渗评价井采用常规射孔测试产能低，射孔压实带污染程度高，比采油指数不超过0.5m3/(MPa·d·m)，表皮因数高达21.4。由于评价井产能没有达到经济门槛，油田开发评价一直难以推进。J凹陷A油田古近系低渗井A-1d率先应用后效射孔技术后，近井地带渗透率由原来的39.6mD增加到80.5mD,比采油指数为3.03m3/(MPa·d·m)，表皮因数为1.22。后效射孔后储层的复合油藏渗透率比值为2.0，射孔弹穿深比为17.5。之后对B油田古近系恩平组储层进行产能测试的另一口低渗井B-1d继续采用后效射孔技术，近井地带渗透率由原来的44.8mD增加到138.6mD，比采油指数高达7.74m3/(MPa·d·m)，表皮因数为-0.36。后效射孔后储层的复合油藏渗透率比值为3.1，射孔弹穿深比为19.5。后效射孔技术的应用既实现了降本，更达到了提质和增效的目的，成功推动低品位储层进入开发评价阶段。

3.2 在E油田古近系低效井中的应用

E油田古近系恩平组储层沉积相为辫状河三角洲，纵向油层多，共11层，油藏埋深较大(2760～2977.0m)。储层非均质性强，恩平组物性较差，孔隙度14.0%～17.5%，渗透率22.0～497.9mD，整体为中孔、中低渗储层。

恩平组自2010年3月开发以来，截至2018年年底，总井数9口，在生产井数6口，采出程度17.2%。油田初期采用定向井开发，但产量递减快，产能低。低效定向井E-4H3和E-9a于2018年8月采用后效射孔技术后生产效果大大改善，增产倍数超出25倍，含水率降低60个百分点以上，结果见表1。

表1 后效射孔技术在古近系低效井的应用效果统计

后效射孔作业施工工序简单，无需大型设备配合，且作业时间短，费用低，增产效果显著。以上2口井的后效射孔作业时间分别为9.77d和13.29d，作业费用为110万元，其中后效体费用为30万元，仅仅占全部射孔费用的27%，占全部油井作业费的比例不足8%，是可靠的“短、平、快”措施，相对于其他增产措施具有很大的成本优势。

4 结论

1)提出了一种绿色高效的新型后效射孔技术，大幅度提高了射孔孔径和孔道容积，消除了射孔压实污染，形成的微裂缝能明显增加单井产量，可以较好地改善开发效果。

2)通过后效射孔增产机理研究，认识到后效射孔产能与复合油藏渗透率比值以及射孔弹穿深比正相关，随着射孔弹穿深的增加，近井地带渗透率的提升，后效射孔产能逐渐增大。

3)后效射孔技术在南海东部古近系储层应用效果显著，低渗评价井比采油指数创历史新高，且显著改善了低效生产井的生产效果，为古近系低品位储层提供了一条有效增产途径。对于海上油田，由于受到场地空间和经济性的限制，相对于其他增产措施，后效射孔技术优势明显，值得推广应用。