动态负压射孔工艺技术应用研究

动态负压射孔工艺技术应用研究

赵寿岐

中石化经纬有限公司中原测控公司 河南 濮阳 457000

摘要：储层保护是油气勘探开发生命周期中的一个关键节点，而射孔完井过程中降低储层伤害问题就成为了各方关注的焦点。动态负压射孔工艺技术作为一种在射孔后瞬间形成井内负压的新技术，能够快速形成的较大负压差可实现冲洗射孔孔道，从而改善孔道周围的渗透情况，达到解除射孔污染、降低射孔表皮、提高产量的目的。为此，通过对动态负压射孔技术工作机理和现有的射孔工具研究分析，结合国内外油田的施工情况对动态负压射孔技术的适用情况做出了系统总结，以期为今后改技术的广泛应用提供参考。

关键词：动态负压射孔工艺；射孔污染；应用情况

前言

油气作业施工现场实践表明负压射孔是降低射孔损害、减少孔道堵塞、提高油气产能的有效射孔方法。但随着低渗透油层开发力度的不断加大，在一些情况下无法达到理想负压状态。为进一步发展负压射孔技术，提高射孔技术水平，开展了动态负压射孔技术应用实践。

该技术使用一种全新的施工方法和专门的硬件设备，利用射孔后井筒内瞬间压力变化产生的动态负压获得清洁的射孔孔眼，使储层与井筒有效沟通，显著提高了油气井的产能和注水井的注入效率。

1动态负压射孔工艺原理

实验室研究表明：模拟井筒内的压力在射孔冲击波造成的瞬间变化后上升，当井内流体进入射开的枪身后下降^[1]。增大枪内空间和过流面积后，压力下降效果更为明显。在一定条件下，井筒内的动态压力可以降低到地层压力以下。这样，产生了射孔后的“动态负压”现象。动态负压射孔技术就是在深入研究射孔后的“动态负压”现象后开发出的一种在射孔瞬间清理射孔孔道的新方法，其原理是通过快速吸收井筒内的残余爆轰能量和液柱压力，使井筒内压力在射孔后瞬间下降，产生瞬间冲击回流，冲洗射孔孔道及周围压实带，减小射孔污染。

2动态负压射孔技术适用井的选择

正确选择施工井是动态负压射孔技术成功的关键，而目前该种完井方式的适用范围直接关系到应用效果，在油田井场，生产井和注入井都可作为动态负压射孔试验井。据现有的射孔工具和国内外油田的应用情况来看，主要应用在以下几种情况：

(1)需要极高负压清理射孔孔眼的低渗透性地层。因为采用静态负压的常规射孔技术一般很难达到这样大的压差。

(2)难达到驱替钻井液和完井液所需静态负压的水平井和斜井。为达到所需负压，要采用轻泥浆或惰性气体驱替井内钻井液，通常成本高，作业复杂，而动态负压射孔技术则 可以避免这些问题。

(3)对于地层压力初始压力比较低，很难建立足够大负压差的油气井，同样适用动态压射孔技术。

选择油气井是否使用动态负压射孔技术，重点在于通过提高压碎带渗透率与地层渗透

率的比值，来增加油气井产能。动态负压射孔能使该比值接近1，而常规静态负压射孔的

比值小于0.1，在最佳的情况下，也只有0.3。在选择适用井时，孔隙压力和渗透率都要考虑。采用动态负压射孔技术对储层压力低至6.7MPa，渗透率低至0.5um²的井也进行了成功射孔。但对这些井的射孔设计和作业非常困难，动态负压射孔的局限之处还有待于继续确定。

3技术现场应用及效果分析

根据动态负压射孔工艺原理，设计了常规射孔动态负压工具，并进行了工艺试验。工艺试验表明，利用该方案可在不降低井筒内初始液面高度的条件下实现动态负压值 5.68～8.59MPa,如图1所示。

图1 常规射孔动态负压 P-T 曲线

在常规射孔动态负压试验成功的基础上，进行了复合射孔动态负压工艺研究。由于复合射孔是增压过程，而动态负压是降压过程，如何解决这一矛盾是实现该工艺的关键。通过研究，一体式复合射孔作用时间一般在 20ms 以内。为此，设计了复合射孔动态负压工具。利用该工具，可在射孔后15～40ms 内实现动态负压（典型 P-T 曲线见图 2）。

图2 复合射孔动态负压 P-T 曲线

3.1在开发评价井上的应用

为评价动态负压射孔技术对地层污染的改善情况，在相关开井进行了常规动态负压射孔试 验，试验后对该井进行了测试及试井解释。解释结果表明，常规动态负压射孔后平均表皮为-0.92 （见表1）。为对比试验效果，收集分析了试验井邻井常规负压射孔后的解释数据（见表2）。从表中可以看出，应用动态负压射孔技术，解除射孔污染的效果要好于静态负压射孔技术。

表 1 常规动态负压射孔后试井表皮

表 2 不同射孔方式试井表皮对比

3.2在生产井上的应用

为验证动态负压射孔提高单井产能的效果，在油田多个区块的生产井上进行了试验应用。在试验中用井下射孔压力测试仪（P-T仪）进行了压力测试，结果显示射孔后都实现了较大的动态负压值（见表3）。射孔后的投产数据表明：与常规射孔相比，常规动态负压射孔后油井采液强度提高19%；与静态负压射孔相比，常规动态负压射孔后油井采液强度提高 7%～11%；与复合射孔相比，复合动态负压射孔后油井采液强度提高 7%～15%(见表4)。

表 3 动态负压射孔 P-T 测试结果

表4 采液强度对比表

4结论

（1）动态负压射孔技术是一种在射孔后快速形成负压的技术。

（2）利用动态负压射孔技术，可解除射孔污染，降低表皮，提高单井产能。

（3）由于在射孔前不须要降低井筒内初始液面高度，使射孔前的准备更加简单。

参考文献：

[1] 牛超群.油气井完井射孔技术[M].石油工业出版社．2004.06.