射孔—压裂复合技术综述

综述了国内在射孔－压裂复合技术领域的研究概况，分析比较了几种不同类型的射孔－压裂复合装置，简单介绍了射孔－压裂复合技术的功能和应用前景。     

一体式聚能射孔——高能气体压裂复合射孔器的研制

高能气体压裂是利用火药燃烧产生高温高压气体对地层的综合作用来达到油气增产目的，该技术在国内外均大量运用，其结果各有不同，但总的说来，该技术是处理油气层比较经济有效的办法。我们将该技术进一步研究 ，使聚能射孔和压裂一步进行，研制出一体式聚能射孔－－高能气体压裂复合射孔器，该技术操作简单，成本低，综合效果明显。     

强超压深穿透射孔及压裂技术试验研究与应用

强超压深穿透射孔及压裂技术是综合了高能气体压裂技术和深穿透复合射孔技术的优势，利用高能气体压裂技术起压快速，易形成强超压区的特点和深穿透复合射孔技术射孔穿透能力强的优点，二者相互结合，进一步提高了深穿透复合射孔穿透地层的能力，提高了射孔效果，上下高能气体压裂配合工作液的双向作用提高了在地层产生裂缝拓展快速，形成了较长的裂缝，提高了地层的渗透导流能力，该技术装置经地面模拟试验，并在油井进行试验应用，证明其设计原理基本正确，结构设计合理，使用安全，效果好，具有较好的推广应用前景。     

复合射孔技术及其应用

复合射孔是射孔和高能气体压裂相结合对近井地层进行改造的一项新技术。阐述了复合射孔的增产机理,介绍了复合射孔器的结构、性能指标及施工工艺,总结了中原油田油井公司推广该的应用情况及效果。结果表明：复合忆是一项技术先进、工艺可靠、地质增效的射孔技术,具有广阔的推广应用前景。     

复合射孔技术在低渗油田的应用

通过对聚能射孔和复合射孔两种射孔技术原理进行分析和比较，说明复合射孔具有射孔和高能气体压裂的双重作用，能够显著地提高生产层的渗透性，并能避免常规聚能射孔带来的地层损害。介绍复合射孔技术在孤东油田的成功应用，说明该技术是低渗油田新井投产、老井增产的有效措施。     

低渗气藏压裂改造增产新技术

综述了国内外低渗气藏开发技术现状,分析了低渗透油气藏的地质特征和产能特征,介绍了低渗气藏的储层改造技术以及气藏压裂技术发展方向。建议加强研究和实施复合射孔完井新技术,提高气井产能。复合射孔完井新技术将射孔与压裂融为一体,用导爆索对射孔弹及复合固体推进剂同时点火,射孔弹沿不同相位爆轰射孔,推进剂爆燃产生的高压气体沿射孔孔眼压裂地层,在近井带形成的高导流孔缝网络可以大幅度增加流体的渗流面积,可对低渗气藏压裂改造增产起到显着的效果。     

复合射孔压裂效果评价方法研究进展

复合射孔压裂效果评价是复合射孔技术的重要组成部分。为适应不同条件油气层复合射孔压裂的要求,经过10多年发展,先后形成了地面混凝土靶射孔试验、室内砂岩靶模拟压裂试验、室内模拟射孔压裂试验、数值模拟等一系列复合射孔压裂能力效果分析评价方法,提高了优化设计水平和施工效果;通过合理控制高能气体峰值压力,保护了油层套管、水泥环。复合射孔压裂研究和效果评价方法在不断发展和完善,应充分结合油气层特点,开展模拟围压的复合射孔压裂试验、数值模拟以及试验及井下监测结合研究。     

轴套式射孔压裂复合装置的研究与应用

为了使复合射孔压裂装置的装药结构布置合理 ,提高装药量 ,延长对地层的作用时间 ,增强作用效果 ,研制了轴套式射孔压裂复合装置。这种装置是在常规射孔枪外套装了推进剂药柱 ,利用射孔弹射孔时产生的金属热粒子引燃外套的推进剂药柱 ,药柱在管外燃烧产生大量高温和高压气体 ,对地层实施压裂。其特点是 ,加大了装药量 ,多点引燃 ,起压速度快 ,压力高 ,射孔压裂效果好。辽河油田F5 2 - 4 2井的现场应用表明 ,该井施工前无产量 ,施工后稳定产量在1 6～ 2t/d。     

提高致密砂岩气藏压裂效果的定向射孔技术应用研究

由于致密砂岩气藏压裂时,普遍存在的地层高破裂压力和较大的近井筒效应,降低了水力压裂的效果,可能导致压裂施工的失败。根据理论分析,结合真三轴水力压裂模拟实验,得出平行于最大主应力方向定向射孔工艺有助于降低地层破裂压力及近井筒效应,提高压裂效果。基于降低地层破裂压力作用机理分析,对定向射孔与复合射孔等高能气体压裂类射孔工艺进行比较认为,在提高压裂效果的功效上,定向射孔更隹;基于理论分析,开展了以提高致密砂岩气藏压裂效果的定向射孔工艺现场试验,达到了有效降低试验井地层破裂压力及近井筒摩阻的目的,效果明显,为致密砂岩气藏高效压裂提供了新的思路。     

压裂失败井原因分析

近年来，大庆长垣以西地区相继出现了古142等几口井压裂压不开地层或者地层压开后加不进砂等异常现象，不但没有达到压裂改造地层的目的，而且还造成人力、物力的极大浪费。从压裂裂缝形成机理出发，分析了影响压裂的地层因素、射孔因素和压裂施工因素，通过古142井和英51井实际的压裂失败层资料分析，说明这些因素对压裂施工的影响，认为在一般情况下地层压不开是地层、射孔和压裂施工三种因素综合作用的结果，或者是其中两种因素作用的结果。并对今后压裂提出了建议。     

新井定向射孔转向压裂裂缝起裂与延伸机理研究

为了提高特低渗油藏新井的压裂效果,提出了采用定向射孔技术进行转向压裂从而形成双S型水力裂缝的新方法。基于有限元三维应力分析,研究了定向射孔下水力裂缝的起裂机理。考虑任意裂缝形态、地应力和缝内液体压力分布的影响,建立了任意形状裂缝应力强度因子的确定模型;同时考虑Ⅰ型和Ⅱ型断裂,建立了复合裂缝延伸准则。提出了定向射孔水力压裂裂缝的延伸轨迹计算模型和步骤,编制了裂缝延伸的模拟软件。采用地面微震进行了3口井的现场验证,地面微震检测结果与计算结果吻合。利用定向射孔压裂技术在单个层内可以形成双S型水力裂缝,可作为提高特低渗透油田产量的一种方式。     

连续油管喷砂射孔环空分段压裂技术在苏里格气田的应用

苏里格气田属于“低孔、低压、低渗”的三低气田,需要压裂改造才能生产,其中连续油管喷砂射孔环空分段压裂技术以其自身的技术优势,成为苏里格地区水平井改造的重要方式。连续油管喷砂射孔环空分段压裂技术通过定位器、封隔器等井下工具组合实现喷砂射孔、封隔器分层、套管大批量注入和连续油管精确定位,一趟管柱可完成多种作业,具有施工周期短、成本低、压后全通径等优点。阐述了该技术的工作原理及配套工具的原理、结构。通过在苏里格一口二开水平井的成功实施,说明连续油管喷砂射孔环空分段压裂技术适用于致密气藏,为水平井多级水力压裂提供了新的技术手段。     

水力喷射压裂机理与技术研究进展

水力喷射压裂是集射孔、压裂、隔离一体化的新型增产改造技术,适用于低渗透油藏直井、水平井的增产改造,是低渗透油藏压裂增产的一种有效方法。介绍了水力喷射射孔和水力射孔裂缝起裂控制机理,分析了影响水力喷砂射孔效果的因素。综述了水力喷射压裂原理,依据Bernou lli原理,射流增压与环空压力叠加超过破裂压力产生裂缝并维持裂缝延伸。介绍了水力喷射辅助压裂、水力喷射环空压裂及水力喷射酸压等多种工艺形式。水力喷射压裂工具是现场应用成功的关键因素之一,连续油管与水力喷射压裂技术联作在油田增产作业中有一定优势。水力喷射压裂工艺在国外现场应用已经取得较好效果,在国内尚属现场试验起步阶段。指出了目前研究的不足,并对未来的研究方向做出了分析展望。     

泾河油田连续油管水力喷砂射孔环空多簇压裂技术

针对泾河油田长8油藏水平井压后初期产量低且递减快的问题,根据连续油管水力喷砂射孔环空多簇压裂的技术原理,结合压裂裂缝诱导应力场分析,对簇间距、射孔参数和施工参数进行了优化,形成了泾河油田长8油藏连续油管水力喷砂射孔环空多簇压裂施工方案:压裂簇间距15~38 m,射孔位置距离天然裂缝5~10 m,射孔喷射速度大于190 m/s,压裂施工排量4~5 m3/min,前置液比例28%~32%,段加砂量25~45 m3,平均砂比25.5%~27.0%。该技术在9口井进行了现场应用,与优化前相比,一次压开成功率提高39.3%;与单簇压裂相比,平均单井产量提高3.5 t/d。应用结果表明,连续油管水力喷砂射孔环空多簇压裂技术能实现低孔、特低渗砂岩油藏的有效开发,具备推广应用价值。      

定向射孔提高低渗透油藏水力压裂效率的模拟试验研究

水力压裂是低渗透油气田提高开采效益的最重要技术手段之一，但目前对水力压裂裂缝延伸的研究大多建立在数值模拟计算的基础上．特别是射孔对水力压裂影响规律的研究较少．使得压裂成功率较低(低于70%)。通过室内真三轴水力压裂模拟试验及数值计算，研究了定向射孔对裂缝启裂压力、启裂位置及裂缝延伸的影响规律，得到通过定向射孔可达到降低地层破裂压力，形成一条大而平整的水力裂缝，提高低渗透储层水力压裂效率及成功率的目的。     

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在低渗透油气藏的加砂压裂施工中，经常出现实际井口施工压力比设计方案所预测的压力偏高，这很大程度上归因于井筒和裂缝间的连通性差，引起井筒和裂缝间的压力损失过大。孔眼摩阻计算的准确程度直接影响破裂压力的预测，裂缝扩展的几何形态，更是限流压裂的关键参数，对压裂施工的顺利实施和压后评估有重要的影响。文章在研究分析了目前孔眼摩阻计算公式适用性的基础上，提出了考虑不同压裂液类型、粘度、排量、砂浓度、孔眼直径等参数影响下孔眼摩阻的改进模型和算法。通过5口压裂井应用结果表明，此模型和算法与实际更吻合且易于现场应用。     

多级脉冲深穿透聚能射孔仪

多级脉冲深穿透聚能射孔仪是一种针对低渗储层开发的射孔器。通过聚能射孔技术和火药压裂技术的合理组合,一次下井可以完成一次聚能射孔和两次火药压裂3道工序。通过近200口井的现场应用证明,多级脉冲深穿透射孔可以有效解除射孔压实、钻井液侵入等对地层的伤害,改善油、气、水井近井地带的渗透能力,提高油井产出和注入能力。     

ZF1-P2井双封单卡多段压裂现场应用

针对大庆油田Z6区块低渗透扶余油藏储层物性差、自然产能低、常规压裂改造增产效果差等问题,在ZF1-P2井开展水平井多段压裂现场试验,应用点源限流射孔技术进行加密布缝,采用双封单卡工艺一趟管柱完成十五段压裂施工,通过对各段加砂规模的精确控制实现了脱砂压裂。压后产液9.5t/d,产油8.1t/d,是周围直井压裂产液、产油量的6.3倍和7.4倍,是同区块压裂水平井的1.4倍和1.6倍,增产效果和经济效益显著,为大庆油田水平井多段压裂积累了经验。     

低渗透储层射孔参数对起裂压力的影响

裂缝起裂是关系水力压裂成败的关键,而射孔参数是影响裂缝起裂的关键因素之一。根据岩石力学、渗流力学、弹塑性力学,建立了低渗透储层射孔地应力力学模型,在考虑流固耦合效应及动态效应的基础上,运用有限元法,建立耦合有限元模型,并采用Newton法求解,以获得低渗透储层?历钻井?固井?射孔?压裂不同阶段后的地应力分布状态。结合岩石的破裂准则,分析射孔参数对起裂压力的影响:地层破裂压力随着方位角的增加而增大,射孔与最大水平地应力的夹角最好不超过30°;随孔眼直径增加,破裂压力降低,选择16 mm孔眼较为合适;随射孔密度增加,起裂压力整体呈下降趋势;在射孔根部起裂时,随着孔深增加,起裂压力先减小后增加,孔深为0.5 m时,起裂压力最低,在射孔尖端起裂时,随着孔深增加,起裂压力降低。此研究结果可作为低渗透储层射孔参数优化的依据。     

泌阳凹陷深层系油气层损伤因素及保护与改造技术

泌阳凹陷深层系主要指核桃园组三段下亚段V砂组至大仓房组,属于低孔低渗储层,油气层损伤因素较为复杂,其中以粘土物质分散运移及外力作用影响最大,在钻井、完井及射孔试油过程对油气层造成较大损害,使应该发现的油气层没被及时发现,同时低孔低渗油气层产能较低,必须通过有效的改造措施才能使单井产能提高。通过研究,形成了适合低孔低渗油气层保护的优质钻井液配方、合适的屏蔽暂堵及先进的聚合醇油保技术、优质射孔液及负压射孔油保技术等。改造方面,优选出耐温能力强、配伍性好、低摩阻、携砂能力强的压裂液,并推广应用先进的大型压裂工艺技术,在赵凹-安棚等地区起到十分显著的效果。