油气层保护

班级：应化S091 姓名：金 娜 学号：20090390

射孔作为一种完井方法在近50年来获得了广泛而又成功的应用。为了能够在产层和井筒之间产生一条清洁的通道，使射孔对产层的伤害最小，油气井的产能最大，多年来，人们对射孔工艺、射孔损害机理、射孔参数与井产能的关系等进行了大量的理论、实验室及矿场试验研究。

人们把射孔完井这一关键的一环节称之为“临门一脚”。如果射孔对油气层产生了严重的污染，则以前保护油气层的这个努力都会前功尽弃、功亏一篑。射孔打开油层不好，虽然可以采用酸化、压裂等增产措施，但是势必花费更多的时间和资金，况且并不能保证每口井压裂、酸化后都一定能达到预期的效果。反过来讲，射孔井的采油、注水、增产措施、强化开采等工艺的设计、效果分析、评价等必须考虑到井底是复杂的射孔孔眼这一实际情况。所以，从整个钻井、开发、采油过程来看．射孔完井是这个大系统中的一个子系统。

射孔完并是目前国内外使用最为广泛的一种完井力法。其特点是先钻开生产层将油层套管下至产层底部注水泥浆固井，然后再下入射孔枪对准产层进行射孔，射孔弹射穿套管、水泥环并射穿产层—定深度，使油气经过射孔所形成的孔道而流入井底。 射孔完井方法的优点是： ①能比较有效地封隔和支撑疏松易塌的生产层。②能比较有效地封隔和支撑含水夹层及易塌的粘土夹层，只要不射开这些含水夹层和粘土夹层，就可以避免它们对生产的影响。③能够分隔不同压力和不同特性的油气可以选择性地打开产层，可以分层开分层测试和分层增产等。

一． 射孔作业对油气层的损害

优质的射孔作业在一定程度上可以抵消钻井过程对地层的损害，而对油层污染严重的射孔作业，对产能的影响则将比钻井损害的危害严重得多。实际表明，射孔作业中不能保证所有孔服都是有效的，很多情况下射孔井并没有达到最大的天然生产能力。射孔对产层的损害主要有以下几方面： 1．射孔参数不合理或产层打开不完善。

射孔参数是指孔密、孔深、孔径、相位、射孔格式等。由于射孔参数的选择不当，将引起射孔效率的严重降低。射孔参数越不合理，附加压降将越大，则油、气井的严能将越低，这种情况称为打开性质不完善井。由于可供流动的孔眼很少且集中在1／3油层段内，使得孔眼带的流速增高、附加阻力更大，并且流体向

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该地带汇流，这种情况在渗流力学上称为双重不完善井。

一舱用表皮系数S1表示，由于水动力学不完善，引起流线在孔眼附近发生弯曲，聚集成为三维空间流动而额外的增加阻力。因为S1的大小和射孔参数有关，故亦常叫为射孔几何表皮系数Sp。 2．射孔液对产层的损害

如果用正压差射孔(即井筒液柱回压高于地层压力)，在射开产层的瞬间，井筒中的射孔液就会压入射孔孔道，并经过孔道壁面侵入产层。射孔液对产层的损害包括固相侵入和液相侵入两个方面。侵入的结果将降低产层的绝对渗透率和油的相对渗透率。如果射孔弹能够穿透钻并液污染带，则射孔液的损害不但能使井底附近的产层在受到钻井液污染以后再进一步受到射孔液的损害，而且能使钻井污染区以外的未受损的产层也受到射孔液的损害。一般用表皮系数S2来表示射孔液损害的表皮效应。 3．成孔过程对产层的损害

聚能射孔弹的成形药柱爆炸以后，产生出高温〔2000~5000℃)、高压(几千至几万个兆帕)的冲击波．使凹措内的紫铜金属罩受到来自四面八方的向药柱轴心的挤压作用。在种压力下，金属罩的部分金属变为速度达1000m／s的微细金属流。这股高速的金属流遇到障碍物时，产生约3 ×１０４MPa的压力，击穿套管、水泥环及地层岩石，形成一个孔眼。但金属喷流所遇到的障碍并不白白消失，套管、水泥环、岩石受到高温、高压的累能喷流冲击后，变形、崩溃而破碎，有一部分成为碎片。 4．部分孔服的堵塞

正压差射孔时，当孔眼壁面形成泥饼后，射孔液中的固相颗粒将被过滤并沉淀在孔道中。此外，如果射孔弹的性能不良将会形成杆堵。聚能射扎掸的紫铜罩约有30％的金属质量转变为金属喷流，其余部分以较低的速度跟在喷流后面移动(称为流心)。射孔液中的固相沉淀、破碎岩屑、套管和水泥环的碎片、子弹的残渣一起堵塞已经射开的孔道。有人认为在正压差射孔时，在已经形成的孔道中，大约有l／3的孔眼是被完全堵死的，即呈永久性堵塞。部分孔眼呈永久性堵塞后，实际上减小了孔密，并使流线绕道汇流，增加了渗流阻力。一般用表皮系数54表示其表皮效应。

综上所述．射孔完井的表皮系数是上述四项之和。

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二． 射孔完井的油气层保护技术

一般来讲，射孔完并的产能效果主要取决于射孔枪、弹、射孔参数和射孔条件，射孔条件是指射孔工作液。 1．正压差射孔的保护油气层技术

虽然负压差射孔具有显著的优越性，应尽量采用负压差射孔。但并不是说在任何油气井条件下都可以实施负压差射孔。在某些油气井条件下，仍然需要采用正压差射孔工艺。

正压差射孔的保护油气层技术，主要有以下两个方面：一是应通过筛选实验，采用与油气层相配伍的无固相射孔液；二是应控制正压差值不超过2MPa。 2．负压差射孔的保护油气层技术

负压差射孔可以使射孔孔眼得到“瞬时”冲洗，形成完全清洁畅通的孔道；可以避免射孔液对油气层的损害。负压差射孔可以免去诱导油流工序，甚至也可以免去解堵酸化投产工序。因此，负压差射孔是一种保护油气层、提高产能、降低成本的完井方式。

负压差射孔的保护油气层技术，也可分为两个方面：一是和正压差射孔一样，也应通过筛选实验，采用与油气层相配伍的无固相射孔液；二是应科学合理地制定负压差值。

3．合理射孔负压差值的确定

负压差射孔时，首先应考虑确保孔眼完全清洁所必须满足的负压差值。若负压差值偏低，便不能保证孔眼完全清洁畅通，降低了孔眼的流动效率。但若负压差值过高，有可能引起地层出砂或套管被挤毁。因此，必须科学合理地确走所需的负压差值。合理负压值可根据室内射孔岩心靶负压试验，经验统计准则或经验公式确定。

4．保护油气层的射孔液

射孔液是射孔作业过程中使用的井筒工作液，有时它也用作为射孔作业结束后的生产测试。下泵等压井液。对射孔液的基本要求是：保证与油气层岩石和流体相配伍，防止射孔作业过程中和射孔后的后继作业过程中，对油气层造成损害。同时应满足射孔及后继作业的要求，即应具有一定的密度，具备压井的条件。并应具有适当的流变性以满足循环清洗炮眼的需要。

目前国内外使用的射孔液有六种体系：无固相清洁盐水、阳离子聚合物粘上

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稳定剂射孔液、无固相聚合物盐水射孔液、暂堵性聚合物射孔液、油基射孔液、酸基射孔液、隐型酸完井液。 5．射孔参数优化设计

要想获得理想的射孔效果，使油气井的产能最高，除了需要合理选择射孔方法、射孔压差和射孔液以外，还需要进行射孔参数的优化设计。

射孔参数优化设计需要取全取准以下资料：（1）根据射孔弹穿透贝雷砂岩靶的有效深度和孔眼直径，折算为穿透实际油气层的孔深和孔径。并进行井下温度、套管钢级、枪套间隙等因素对孔深、孔径影响的校正。（2）根据裸眼中途测试或电测井或理论分析计算等方法，求取钻井液损害深度和损害程度数据。（3）根据岩心分析，求取油气层的各向异性系数Kv／Kh。

三． 射孔完成油气层保护技术的新发展

目前，国外射孔新技术的发展如下：

1．点源射孔。在美国得克萨斯南部的Lobo低渗透油藏，采用常规射孔和压裂增产方法后，都没达到预期的产量。为了解决这一问题，工程人员根据该油藏生产测井等的一些结果，提出了一个新的射孔观念，对要水力压裂的层段，只选择对这个层段底部的一个小层段进行射孔，这种方法叫做点源射孔。点源射孔方法减少了射孔、支撑剂以及压裂液等的费用。

2．连续油管射孔。目前连续油管作业技术在美国、英国、加拿大等石油工业技术发达的国家已羟成为一项非常成熟的技术，在射孔完井上主要用于水平井和斜井。

3．TCP与有杆泵联作技术。Agiba石油公司和斯伦贝谢公司开发的TCP有杆泵联作技术在泵上装有点火头和旁通，而不是在油管和枪上装点火头和旁通，这样泵和点火头一体，可单独下井和回收。由于点火头只在要点火时才与射孔枪连接，另外油管柱也不必做很大变动，因此该系统有很高的操作安全性和灵活性。在埃及的Meleiha油田应用该技术，提高了抽油井完井的羟济效益。

4．轻气增效射孔器。目前射孔弹作用时的周围气体一般为空气。美国加里福尼亚大学的Levis用轻气代替空气，其穿深提高了40.3%，计算结果与试验结果基本一致。并且高压轻气具有压裂作用，能消除钻井伤害和射孔伤害。

5．超正压射孔和定方位射孔工艺技术。目前国外在超正压射孔和定方位射孔工艺技术方面也开展了大量的研究，并形成系列化。

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