CN114458269A - 一种提高中高渗油气藏产能的射孔完井方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油气井的射孔完井方法,具体涉及一种提高中高渗油气藏产能的射孔完井方法。本发明方法在聚能射孔技术基础上创新引入高能粒子二次做功,首先利用聚能金属射流在高温高压下挤压地层形成孔道,并通过高速射流作用将高能粒子曳入到孔道内,高温云雾化高能粒子充分扩散、相互摩擦、碰撞,毫秒级时间内由爆燃到爆轰的二次做功,使孔道末端瞬间开裂,柱状孔道周边的孔壁压实层被瓦解,在近井地带形成辐射状微裂缝,解除了储层污染,有效提高了孔道的孔容和流动效率,从而提高中高渗储层近井地带导流能力和单井产能。
Description
技术领域
本发明涉及油气井的射孔完井方法,具体涉及一种提高中高渗油气藏产能的射孔完井方法。
背景技术
套管固井射孔是油气开发的主要完井方式,其目的是射穿套管、水泥环和一定地层深度,在井筒与地层间建立油流通道,穿透深度、压实带、岩心碎屑是影响射孔效果的关键因素。对于中高渗油藏,聚能射孔是目前套管固井完井方法下广泛应用的射孔技术,基本满足了此类油藏勘探和开发建产的需求,但在实际应用过程中仍存在孔道边缘产生压实带、孔道末梢发生杵堵导致有效穿深变短、孔道内烧焦层及岩石碎屑造成了二次污染、孔容受限引起的不完善等导致渗透率降低50-70%,部分井难以有效解除钻完井污染,影响了开发效果。
此外,由于常规聚能射孔方式下射孔弹的金属射流需要先穿透射孔枪、油层套管、固井水泥环,剩余的射流能量才能挤压地层形成孔道,限制了射孔孔道的深度和形态,孔道末梢基本呈现闭合状态。
中国专利申请CN109339750A,公开了一种汇聚式内盲孔燃气增效射孔装置及其使用方法。通过射孔弹的布弹形式、盲孔的开孔方式和增能炸药的布置等结构上的设计,提高了射孔穿深和射孔孔道导流面积。利用该装置进行射孔操作后,能够在地层内形成较大的纵向扇形空穴,因而大大提高了射孔孔道容积和导流面积,此外通过火炸药产生的燃气随着射孔弹同时作用,不仅破碎了射孔孔道的压实带,同时在射孔孔道内产生了微裂缝,从而提高油、气井产能。
此后,通过增效射孔装置的改进,将射孔弹的布弹形式、盲孔的开孔方式和增能炸药的布置等结构上进行优化设计,实现对射孔孔道压实带的破碎。但由于能量损失大,增加的孔穿深、孔容及破碎带处理范围有限,且无法有效改变射孔孔眼末梢的形态,难以实现导流能力和单井产能的有效提升。
总的来说,常规聚能射孔方式在有效穿深、压实带及完善程度方面需要提升。因此,在聚能射孔基础上,将做功位置延伸至聚能射孔的初次孔道内部,进行深部的二次增效做功,改善孔道末梢的裂缝形态,实现穿透更深、污染更小、完井效率更高,对于最大程度解放油气产能具有重要意义。
发明内容
本发明主要目的是提供一种提高中高渗油气藏产能的射孔完井方法,本发明方法通过聚能射孔技术和高能粒子二次做功的复合作用,在最大程度上缓解了孔道压实,优化孔道形态、改善孔道末梢杵堵,在近井地带辐射微裂缝系统,实现穿透更深、污染更小、完井效率更高,有效提高油气井产能。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
本发明方法提高一种射孔完井方法,包括以下步骤:在射孔枪内按照优化的射孔密度匹配装载聚能射孔弹、高能粒子及点火装置;
采用深穿透射孔弹对目标油藏套管、水泥环和地层实施聚能射孔;
通过高速金属射流挤压地层形成初次射孔孔道,在此基础上利用射流和负压作用将高能粒子曳入到初次孔道内;
高温的高能粒子在聚能射孔形成的初次有限孔道空间内以云雾化形式充分扩散;
在高温高压作用下,云雾化的高能粒子相互摩擦、碰撞,毫秒级时间内实现由爆燃到爆轰的二次做功;
极短时间的二次爆轰作用使孔道末端瞬间开裂,同时圆形孔道各方向的孔壁压实层被瓦解,实现近井地带形成辐射状微裂缝。
优选地,所述聚能射孔弹和高能粒子安装数量比例为1:1-1:2。
优选地,所述射孔密度的优化方法:综合油层套管强度安全需要和不同射孔密度下油井的产率比最优,优选射孔密度12-20孔/米。
优选地,目标油藏为中高渗油藏,渗透率大于50×10-3μm2。
进一步优选地,所述聚能射孔弹和高能粒子安装数量比例为1:1。
进一步优选地,射孔密度为16-20孔/米。
进一步优选地,所述高能粒子为民用非爆炸材料,是通过燃烧剂、燃烧调节剂、氧化剂、催化剂、溶剂等添加剂按特定配比在室内通过物料机制备形成的高能量颗粒,其中燃烧剂重量分数20-40份,燃烧调节剂5-10份,氧化剂30-40份,催化剂5-10份,溶剂20-30份。
与现有技术比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明所述方法通过聚能高速射流和负压作用将高能粒子曳入到初次射孔孔道内,高温下云雾化的高能粒子毫秒级时间内实现二次做功,将第二次增能做功的位置延伸至射孔孔道内,二次做功的能量全部集中作用于射孔孔道,与传统增效射孔技术相比,能量利用率大大提高。
(2)高能粒子毫秒级时间内实现二次爆轰做功,对初次射孔孔道的孔径和孔深进行再次改造和扩容,辐射形成微裂缝系统,最大程度缓解孔道边缘压实带,解除钻完井工作液污染,最终通过表皮系数的改善达到清洁孔道和提高孔道导流能力及流动效率的作用,实现中高渗油气藏的增产。
(3)高能粒子为民用非爆炸材料,在常温常压环境下物理、化学性能稳定,方便储存、运输,现场作业过程安全可靠。
(4)本发明方法作为一种增效射孔方法,主要应用在油气井完井领域,对缓解射孔不完善等带来的表皮效应,有效降低近井压降漏斗,提高单井产能具有重要意义,在中高渗油藏开发中具有广阔的应用前景。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明一实施例所述射孔方法实施过程图。
图2是本发明一实施例所述射孔方法辐射形成射孔孔道形态图。
图3是油井钻完井过程中对储层污染的伤害带表皮系数示意图。
图4是本发明一实施例所述射孔完井方法解除表皮效应下的产能变化图。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是示例性的,旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
中高渗油藏在套管固井完井方式下采用常规射孔方式即可投产,但常存在完善程度有限(表皮系数>0)的情况,基于此本发明提供了一种提高中高渗油气藏产能的射孔完井方法。在聚能射孔技术基础上创新引入高能粒子二次做功,首先利用聚能金属射流在高温高压下挤压地层形成孔道,并通过高速射流作用将高能粒子曳入到孔道内,高温云雾化高能粒子充分扩散、相互摩擦、碰撞,毫秒级时间内由爆燃到爆轰的二次做功,使孔道末端瞬间开裂,柱状孔道周边的孔壁压实层被瓦解,在近井地带形成辐射状微裂缝,解除了储层污染,有效提高了孔道的孔容和流动效率,从而提高中高渗储层近井地带导流能力和单井产能。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案,以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
术语解释
中高渗油藏:是指渗透率大于50×10-3μm2的砂岩油藏。
以下实施例所用高能粒子为民用非爆炸材料,是通过燃烧剂、燃烧调节剂、氧化剂、催化剂、溶剂等添加剂按特定配比在室内通过物料机制备形成的高能量颗粒,其中燃烧剂重量分数20-40份,燃烧调节剂5-10份,氧化剂30-40份,催化剂5-10份,溶剂20-30份。其中燃烧剂、燃烧调节剂、氧化剂、催化剂及所用溶剂均为民用非爆炸材料的常规用品。
实施例1
所述射孔完井方法包括:在射孔枪内按照优化的射孔密度匹配装载聚能射孔弹、高能粒子及点火装置,射孔弹和高能粒子安装数量比例为1:1;
采用深穿透射孔弹对目标油藏套管、水泥环和地层实施聚能射孔,通过点火装置实现射孔枪内点火。
点火后,具体反应过程如图1所示:
通过点火装置实现射孔枪内点火,聚能射孔弹通过高温、高压的金属射流挤压地层形成孔道开始聚能射孔;高压金属射流挤压地层完成聚能射孔,形成了初次射孔孔道,同时超高速射流尾部形成的涡流场引力及负压作用将高能粒子以数倍音速曳入到射孔孔道内;高温的高能粒子在聚能射孔形成的初次有限孔道空间内以云雾化形式充分扩散;在高温高压作用下,云雾化的高能粒子相互摩擦、碰撞,毫秒级时间内实现由爆燃到爆轰的二次做功;极短时间的二次爆轰作用使孔道末端瞬间开裂,同时圆形孔道各方向的孔壁压实层被瓦解,实现近井地带形成辐射状微裂缝。
所述射孔方法辐射形成射孔孔道形态,如图2所示,通过聚能射孔弹高速射流和爆炸产物“风洞效应”的作用力,将后效粒子曳入到射孔孔道内,高温下云雾化的高能粒子毫秒级时间内实现二次做功,将第二次增能做功的位置延伸至射孔孔道内,二次做功的能量全部集中作用于射孔孔道,与传统增效射孔技术相比,其能量利用率大大提高;
在聚能射孔孔道基础上,对柱状孔道周边和末端进行二次做功,实现孔径、孔深扩容改造并辐射形成微裂缝系统,在孔道的横向(末梢开放式)、侧向(孔道周围微破裂)建立了与地层联系的具有一定导流能力射孔孔道,改善了油气井完善程度。
中高渗油藏油气井钻完井过程受到钻井液、完井液及射孔压实带影响等造成的地层伤害作用下,地层表皮系数为St,套管固井射孔投产的产量为:
式中:K为地层渗透率,10-3μm2;h为油层厚度,m;Pe为原始地层压力,MPa;Pw为井底流动压力,MPa;re为油井泄流半径,m;rw为油井井筒半径,m;μ为地层原油粘度,mPa.s;B为地层原油体积系数,无因次;C为与油井泄油形状有关的系数,无因次。
在本发明的射孔方法下,有效改善完井井筒的完善程度,解除了各种储层伤害,综合表皮系数St=0,此时射孔投产的对应产量为:
在本发明的射孔方法下,射孔处理之后完井井筒的完善程度比较理想,往往出现表皮系数St<0的情况,此时射孔投产的对应产量则大于qp0,实现了油井产量的大幅提高。油井在钻完井过程中,包含射孔作业对油气储层污染伤害带的表皮系数,如图3所示。
实施例2
以某中渗透油藏F区块矩形(井距:排距=2:1)泄流区同层的两口井F-1与F-2井为例,区块原始地层压力27.8MPa,泄流半径80m,井筒半径0.1m,地层原油粘度5mPa.s,地层原油体积系数1.2,泄油形状对应系数为0.668。F-1井储层埋藏中深2810m,油层渗透率52×10-3μm2,油层厚度14.5m;F-2井储层埋藏中深2785m,油层渗透率57×10-3μm2,油层厚度15.6m。F-1井采用本发明实施例1所述的射孔完井方法,射孔厚度14.5m,射孔密度16孔/米,每发射孔弹配套一发高能粒子,F-2井采用常规射孔完井方法,射孔厚度15.6m,射孔密度16孔/米。
存在钻完井污染及射孔压实伤害的情况下,表皮系数往往大于0,通过增效射孔方法可以有效缓解近井地带伤害(St=0)或者获得负的表皮系数(St<0),即提高了井筒完善程度,实现大幅度增产。以F-1井为例,在投产之前,对于潜在钻完井及射孔压实伤害(St>0)和解除伤害(St≤0)后在不同生产压差下对应的产能预测如表1和图4所示。
由表1和图4可知:在相同生产压差下,随着表皮系数的降低,受储层污染程度逐渐改善,预测产能呈现逐渐增加趋势;油井以10MPa生产压差为例,污染表皮系数为5情况下,产能为26.6t/d,解除污染后表皮系数为0时对应产能为29.9t/d,产能增幅12.4%,而增效射孔技术对应的在获取表皮系数St<0时对应产能增幅更多,在St取-5情况下其产能达34.1t/d,其产能增幅28.1%。
表1不同生产压差对应下表皮系数与预测产能关系
按照上述,实际油井完井过程中,F-1井采用本专利所述的射孔完井方法,射孔厚度14.5m,射孔密度16孔/米,每发射孔弹配套一发高能粒子,F-2井采用常规射孔完井方法,射孔厚度15.6m,射孔密度16孔/米。在射孔投产之后,两口井采用相同的泵抽生产制度,F-1井采用专利所述的射孔完井方法后初期(第一个月)平均日产液31.8t/d,米采液指数为0.219t/(d.m.MPa),对比井F-2井采用常规射孔完井方法后初期峰值平均日产液24.8t/d,米采液指数为0.159t/(d.m.MPa)。同一区块,相同泵抽生产制度下,生产初期米采液指数增加0.06t/(d.m.MPa),即本专利所述射孔完井方法与常规射孔完井方法相比,其产液的增幅为37.7%。
由上述内容可知,对于套管完井的中高渗油藏而言,通过本发明的聚能射孔和高能粒子二次做功射孔完井方法,可以有效增加油井产能。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种射孔完井方法,其特征在于,包括以下步骤:在射孔枪内按照优化的射孔密度匹配装载聚能射孔弹、高能粒子;
采用深穿透射孔弹对目标油藏套管、水泥环和地层实施聚能射孔;
通过高速金属射流挤压地层形成初次射孔孔道,在此基础上利用射流和负压作用将高能粒子曳入到初次孔道内;
高温的高能粒子在聚能射孔形成的初次有限孔道空间内以云雾化形式充分扩散;
在高温高压作用下,云雾化的高能粒子相互摩擦、碰撞,毫秒级时间内实现由爆燃到爆轰的二次做功;
极短时间的二次爆轰作用使孔道末端瞬间开裂,同时圆形孔道各方向的孔壁压实层被瓦解,实现近井地带形成辐射状微裂缝。
2.根据权利要求1所述方法,其特征在于,所述聚能射孔弹和高能粒子安装数量比例为1:1-1:2。
3.根据权利要求1所述方法,其特征在于,所述射孔密度的优化方法:综合油层套管强度安全需要和不同射孔密度下油井的产率比最优,优选射孔密度12-20孔/米。
4.根据权利要求1所述方法,其特征在于,目标油藏为中高渗油藏,渗透率大于50×10-3μm2。
5.根据权利要求2所述方法,其特征在于,所述聚能射孔弹和高能粒子安装数量比例为1:1。
6.根据权利要求3所述方法,其特征在于,射孔密度为16-20孔/米。
7.根据权利要求1、2、5任一项所述方法,其特征在于,所述高能粒子为:民用非爆炸材料,通过燃烧剂、燃烧调节剂、氧化剂、催化剂、溶剂等添加剂按特定配比在室内通过物料机制备形成的高能量颗粒。
8.根据权利要求7所述方法,其特征在于,其中燃烧剂重量分数20-40份,燃烧调节剂5-10份,氧化剂30-40份,催化剂5-10份,溶剂20-30份。
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