射孔优化设计技术

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,射孔优化设计原理,天津 塘沽,2015,年,1,月,18,日,汇 报 提 纲,四、射孔参数优化方法,一、射孔优化设计问题,二、射孔工艺及其优选,三、射孔液及其优选,五、射孔优化设计软件实现,射孔完井是目前国内外使用最广泛的完井方法,利用火工器材或者其它能源的能量射开套管、水泥环和地层，沟通油、气流通道的井下作业就叫射孔,一、射孔设计优化问题,最早的采油方式是裸眼采油或者是筛管采油，随着固井工艺的产生，发展了射孔采油工艺。从,1932,年开始在油气田的勘探开发中应用射孔工艺以来，射孔弹由最初的子弹式发展成为目前广泛使用的聚能射孔弹。,射孔弹分为深穿透和大孔径两大类，能满足常温到高温地层的完井射孔需要。,射孔历史和现状,在射孔完井的油气井中，射孔孔眼是沟通产层和井筒的唯一通道。如果采用恰当的射孔工艺和正确的射孔设计，就可以,使射孔对产层的伤害最小，完善系数高，从而获得理想的产能,。,一、射孔设计优化问题,污染带,射孔优化问题,射孔工艺选择合理,射孔液与地层和流体配伍,工程安全（孔密,/,孔径）,穿透污染带（孔深）,射孔污染最小化（负压）,防砂,汇 报 提 纲,四、射孔参数优化方法,一、射孔优化设计问题,二、射孔工艺及其优选,三、射孔液及其优选,五、射孔优化设计软件实现,电缆传输射孔,油管传输射孔（,TCP TCP/DST,）,过油管射孔,二、射孔工艺及其优选,射孔工艺,正压射孔：,用高密度的射孔液使液柱压力大于地层压力,负压射孔：,用低密度射孔业或掏空液柱使井筒或者管柱压力小于地层压力,复合射孔,定向射孔,水平井射孔,.,射孔新工艺,应当根据油藏和流体性质、地层伤害情况、套管程序和油田生产条件，选择恰当的射孔工艺,射孔工艺,电缆传输射孔工艺（,WireLine Perforating),电缆传输正压射孔工艺,在油井压井后，装好井口防喷设备，用电缆下入射孔枪，通过在电缆上的校深仪器（,CCL,或者,CCL/GR,）测量出定位对比曲线，调整射孔枪深度对准射孔层位，在正压差下对油气层层位射孔，然后取出射孔枪，下油管并装好井口，进行替喷以使油气井投产。,电缆传输负压射孔工艺,这种工艺基本上与电缆正压射孔相同，只是将井筒掏空或者降低井筒的液体比重，在负压差下对油气层射孔，这种方法主要用于中、低渗油藏。该工艺具有负压清洗孔眼的优点，但对于油气层厚的井需要多次下射孔枪射孔，不能保持必要的负压。,采用该工艺射孔，在井口必须安装高压防喷设备才能施工。,射孔工艺,二、射孔工艺及其优选,优点,：,射孔定位快捷、准确；,电雷管引爆可靠性强；,作业简便快捷，一次下井可进行多层射孔。,缺点：,一般情况是正压射孔，容易对地层造成污染，影响产能；,对地层压力掌握不准时，射孔后容易产生井喷；,受电缆输送能力或者防喷管长度的限制，下枪的长度有限；,容易受外界因素干扰或错误操作而发生爆炸。,射孔工艺,射孔工艺,二、射孔工艺及其优选,油管传输射孔工艺是利用油管（钻杆）连接射孔枪下到油层部位射孔，管下部连接有封隔器、带孔管和引爆系统，油管内只有部分液柱形成射孔负压。通过地面投棒引爆、压力引爆、压差式引爆或电缆湿式接头引爆等多种方式使射孔弹引爆一次全部射完油气层。,油管传输射孔（,TCP,）,射孔工艺,射孔工艺,二、射孔工艺及其优选,油管输送射孔的优缺点：,优点：,可与,DST,进行联作；,输送能力强，一次下井可射孔数百米；,能根据油气层岩性特点，设计负压值；,射孔后可释放射孔枪；,能在大斜度井和水平井中进行作业。,缺点： 返工时间长，对火工器材要求耐温高。,射孔工艺,射孔工艺,二、射孔工艺及其优选,过油管射孔器可以用电缆输送，也可以用连续油管输送,电缆过油管射孔是在下完生产管柱，安装好井口采油树及生产系统，封隔器后，在井口采油树上安装防喷管和电缆密封装置，用电缆从油管内入射孔枪对油层进行射孔。,过油管射孔的定位同电缆射孔一样，以射孔段顶部的套管短节作为射孔校深点，完井管柱的底端必须在射孔段顶部套管上方，根据不同的井况采用不同的射孔器。,过油管射孔由于受完井油管内径和井下工具尺寸的限制，只能用小直径射孔枪和小药量的射孔弹或则无枪身射孔器射孔，为了满足孔径和穿深的要求，往往使用无枪身射孔器。,连续油管传输可用于大斜度井和水平井，校深方法可使用内存式,GR,仪器来进行深度校正。,射孔工艺,过油管传输射孔,射孔工艺,二、射孔工艺及其优选,过油管射孔优缺点,优点：,能形成负压或平衡压力射孔，对油气层损害小；,射孔作业安全，适用于高压油气井；,射孔后能马上进行生产。,缺点：,射孔枪和射孔弹尺寸受油管内径限制，穿深度浅，对油气井产量有一定影响；,射孔枪与套管之间间隙大，影响射孔孔径和穿深；,每次下井射孔枪长度受防喷管长度限制；,无枪身射孔弹夹射孔后容易变形，对起出电缆有一定影响。,电缆输送使用电雷管起爆，连续油管输送采用压力点火头起爆（即撞击引爆）。,射孔工艺,二、射孔工艺及其优选,工艺优选考虑因素,二、射孔工艺及其优选,1,）地层性质,射孔方案设计时要考虑的地层性质，主要包括岩性（砂岩、石灰岩、白云岩）、深度、孔隙流体（气、油、水）和压力。如果要预测射孔弹所产生的穿透深度，则必须首先掌握地层的声速、体积密度和抗压强度。其它需要收集的信息包括：地层是否有裂缝存在；是否含有泥质条带；是否是重复完井的地层；在邻近井中是否有相同的完井地层；如果有，地层的性质怎样；完井的对象是什么；井的状态如何；所用的射孔设备和技术怎样；效果如何等。这些关于地层的信息有助于选择射孔枪、射孔弹和压力设备。,2,）井的状态,地层性质和完井类型决定着射孔过程中孔眼的几何因素，而井的状态通常决定着射孔枪的尺寸和类型。在射孔中必须考虑的井眼的状态包括井眼管材的条件、尺寸、规格、管道中的障碍物、井眼的倾斜、固井质量和流体类型等。,工艺优选的原则,二、射孔工艺及其优选,（,1,）对井斜不超过,20,、地层压力较低、无负压射孔要求、井身规则无变形、无油帽、原油粘度低、清水或压井液粘度低、射孔段小的井，可选用电缆输送射孔工艺；对井斜不超过,20,、地层压力高、无负压射孔要求、井身规则无变形、无油帽、原油粘度低、清水或压井液粘度低的井，可选用电缆输送密闭式射孔工艺；,（,2,）对井斜大于,20,、地层压力高或不清楚、原油粘度较高、需进行负压或超正压射孔的井，应选用油管输送射孔工艺；在井斜不大于,35,时，可选用机械投棒起爆方式的起爆装置；当井斜大于,35,时，应选择压力起爆方式的起爆装置；,（,3,）当井内有泥浆、稠油时，应选择密闭式起爆装置加开孔器的组合管柱进行油管输送射孔；,（,4,）当井内有油管，因某些原因不宜起出而又需要射孔时，可选择电缆输送张开式过油管射孔工艺或电缆输送无枪身过油管射孔工艺；,（,5,）在井内射孔段以上套管有变形，但变形处最小直径大于,80mm,时，可选择电缆输送张开式过油管射孔工艺。,汇 报 提 纲,四、射孔参数优化方法,一、射孔优化设计问题,二、射孔工艺及其优选,三、射孔液及其优选,五、射孔优化设计软件实现,射孔液,三、射孔液及其优选,射孔施工过程中采用的工作液称为射孔液，它是完井液中的一种。由于射孔孔眼穿入油层一定深度，有时它的不利影响甚至比钻井液的影响更为严重,射孔液对油气层的伤害主要体现在,射孔液固相颗粒的伤害、射孔液虑失造成的伤害和射孔液速敏伤害,三个方面,因此，要保证最佳的射孔效果，就必须研究出适合于油气层及流体特性的优质射孔液,1,）密度可调节：为在套管枪射孔时有效地控制井喷，射孔液的密度必须适合油气层压力，既不能过大也不能过小，过大易压死油井，过小易发生井喷。,2,）腐蚀性小：要求射孔液减少对套管的腐蚀，同时也要避免产生不溶物，防止不溶物进入射孔孔道，对产层造成损害。,3,）高温下性能稳定：采用聚合物配置的射孔液，要求在高温下聚合物不降解而保持性能稳定；对盐水配置的射孔液，要防止随温度的变化而产生结晶。,4,）无固相：防止堵塞孔道。,5,）低滤失：减少进入储层的液体，降低对油层的损害。,6,）成本低、配置方便。,射孔液优选原则,三、射孔液及其优选,射孔液总的要求是保证与油层岩石和流体配伍，优选射孔液要考虑的主要因素是地层的敏感性类型，地层敏感性类型可以根据测井资料求取,1,）无固相清洁盐水射孔液 ：由各种盐类及清洁淡水加入适当添加剂配制而成 ，不适用裂缝地层、渗透率较高且速敏效应严重的油层,2,）聚合物射孔液：在无固相清洁盐水射孔液的基础上，根据需要添加不同性能的高分子聚合物配制而成，适用于可能产生严重漏失（裂缝）或滤失（高渗透）及射孔压差较大、速敏较严重的油层,3,）油基射孔液：是以油包水型乳状液或直接采用原油或者柴油加入一定量的添加剂作为射孔液，该体系可以避免油层的水敏作用,4,）酸基射孔液：由醋酸或稀盐酸加入适合不同要求的添加剂配制而成，酸敏矿物较多的油层要慎用,5,）乳化液射孔液：采用表面活性剂将水包柴油形成乳状液密度约为,0.89g/cm3,作为射孔液。耐温高，从射孔开始到投产不再使水基射孔液与油层接触，减少伤害,汇 报 提 纲,四、射孔参数优化方法,一、射孔优化设计问题,二、射孔工艺及其优选,三、射孔液及其优选,五、射孔优化设计软件实现,四、射孔参数优化方法,射孔参数优化的核心,在保证工程安全的前提下，考虑防砂，最大限度地释放地层的能量，使地层通过孔眼向井筒的流动效率最大化,孔密,孔径,相位角,格式,压差,四、射孔参数优化方法,射孔参数优化的核心,在保证工程安全的前提下，考虑防砂，最大限度地释放地层的能量，使地层通过孔眼向井筒的流动效率最大化,工程安全,套管抗挤毁压力,孔眼深度,穿透污染带深度,孔眼污染,负压差降低孔眼污染,防砂,负压差不能太大,确定枪弹组合及射孔参数,确定正压,/,负压以及负压大小,产率比和产量预测,产能最大化射孔优化设计流程,射孔方式及负压设计,（考虑出砂）,射孔弹穿深,/,孔径校正,套管损害评价,产能及表皮系数,指标预测,产能最大化射孔优化设计方案,射孔弹和孔密优化,产率比和表皮敏感分析,选取多种射孔弹,污染深度,根据套管尺寸和污染深度计算结果，选择穿深大于污染深度的多个射孔弹作为优化设计的开始,。,选择多种射孔弹，进行孔深,/,孔径校正和套管损害评价，在保证工程安全的条件下，确定每种射孔弹可以允许的最大安全孔密。,在孔深,/,孔径校正的基础上，计算每种射孔弹在不同孔密时对应的产率比和表皮系数。,根据不同射孔弹在不同孔密情况下的产率比和表皮系数，选择产率比最大的射孔弹作为优化设计的射孔弹，并依据该射孔弹对应的最大安全孔密上限，确定所选射孔弹的最大孔密。,根据射孔设计优化选择的射孔弹和孔密，预测射孔后的产率比、产量和表皮系数，综合考虑储集层的孔渗性以及井下设备的承压能力，进负压设计，并依据储层敏感指数优选射孔液，选择射孔方式，形成最终的射孔方案。,优化流程,四、射孔参数优化方法,套管尺寸,收集了射孔优化设计所需的后台数据库中,343,种套管,23,种枪型,37,种射孔弹,后台数据库,技术参数,四、射孔参数优化方法,优化实施的射孔器材条件,优化实施的射孔器材条件,市场提供的射孔弹参数分布情况表,参数,区间值,分布情况,孔径,(mm),8.64-20.07,8.64-12mm,之间,23,个,12.19-20.07mm,之间,6,个,孔密,(,孔,/m),16-39,16-20,孔,/m,之间,14,个,30-39,孔,/m,之间,15,个,孔深,(mm),380-980.4,380-700mm,之间,16,个,724.9-980.4mm,之间,13,个,相位角,45,-135,45 9,个,60 9,个,90 3,个,1358,个,四、射孔参数优化方法,污染深度计算,式中：,L,d,污染深度，,cm,；,r,w,油井半径，,cm,；,B,结构系数（,=1.291,）；,A,0.06476,，回归常数；,钻井液密度与地层压力系数之差；,H,井深，,m,；,T,钻井液浸泡时间，,h,；,r,L,钻井液失水，,ml,；,k,渗透率（径向），,10,-3,m,2,；,孔隙度，,%,；,P,钻井压差，,MPa,；,钻井液粘度，,mPa.s,。,四、射孔参数优化方法,在射孔优化中考虑套管损害评价，我们采用,套管抗挤毁压力系数安全值,0.95,，计算对井中套管，不同射孔弹所对应的极限孔密，作为孔密的上限约束条件，目的是保证工程的安全。,（五）射孔产能优化设计方法研究,60,的相位比相同孔密的,0,、,120,或,90,相位角的套管侧向抗挤压强度都高,套损评价,四、射孔参数优化方法,孔深校正,四、射孔参数优化方法,依据渗透率折算方法,式中：,AP,校正参数,K,f,、,K,B,地层、贝雷靶渗透率,孔深校正,四、射孔参数优化方法,1,）孔眼未穿透钻井损害带,产率比预测,四、射孔参数优化方法,2,）孔眼穿透钻井损害带,A,孔眼穿透深度，,mm,；,B,孔密，孔米；,C,孔径，,mm,；,D,相位角，度；,F,钻井损害深度，,mm,；,G,钻井损害程度，小数；,H,压实带（射孔损害带）厚度，,mm,；,I,压实程度，小数；,W,回归常数，无量纲,不同油层的有效清洗负压差也是不同的，针对特定的地层，只有负压差达到某一界限，才能够得到比较纯净的孔眼，并可以消除孔眼附近的压实带，这就是负压射孔所需要的,最小负压差,过大的负压差会造成油气层机械破损、产层出砂、套管破裂、井内封隔器或其它仪器脱落等，,最大负压差,不能造成以上的问题。,太小无实效，过大有隐患,负压差设计,四、射孔参数优化方法,压差单位为兆帕；,k,为产层渗透率，毫达西。,清洗孔眼所需要的最小负压差主要与产层渗透率有关：,地层最小有效负压差随渗透率的变化趋势,负压差设计,四、射孔参数优化方法,产层所能承受的最大负压差与产层,相邻泥岩的声波时差,及体积密度具有密切关系，根据泥岩声波时差计算的公式为,根据邻近泥岩层的体积密度计算公式为,最大负压差,负压差设计,四、射孔参数优化方法,根据以上分析，负压射孔设计和施工都必须同时考虑清洗地层最小负压差和地层和井下设备所允许的最大负压差，对于低压油气层，甚至将全井淘空也达不到所要求的负压差。,油气井没有出砂的历史,油气井有出砂的历史,为负压射孔设计负压差,负压差设计,四、射孔参数优化方法,根据测井解释可以确定产层邻近泥岩层的体积密度和声波时差，进而可确定负压射孔的设计压差。则根据流体力学原理，便可对具体的井建立负压射孔的压力分布剖面。,负压差设计,四、射孔参数优化方法,汇 报 提 纲,四、射孔参数优化方法,一、射孔优化设计问题,二、射孔工艺及其优选,三、射孔液及其优选,五、射孔优化设计软件实现,区域地质及工程背景,构造单元管理,地层单元管理,区块温压场数据管理及分析,区块原油性质数据管理及分析,区块钻井污染分析及参数管理,技术参数的管理,射孔弹技术数据管理,套管技术数据管理,基础数据管理,五、射孔优化设计软件实现,设计井层数据的管理,油气藏流体性质数据,储层物性数据,储层相渗数据,压力数据,钻井污染数据,设计结果数据的管理,设计结果的显示,设计结果的输出（打印、输出为其它文件格式）,设计井层及设计结果数据管理,五、射孔优化设计软件实现,启动,穿深,/,孔径校正,优化设计,显示浏览,储层物性、钻井污染及其它参数的计算,防砂负压差,输入地质及工程背景数据,输入射孔弹及套管技术参数,设计井层数据的输入,直接打印,输出为,Word,文件,设计结果,软件操作流程,软件操作流程,五、射孔优化设计软件实现,系统主要有井数据管理、射孔段数据、射孔优化设计、系统管理和帮助文件五部分组成，界面显示主要为井数据模块已添加的数据。,软件整体结构布局,井管理,井基本参数,井身结构,测井解释结果显示,区块管理,系统管理：主要进行区域地质和工程参数管理,主要三大部分细分十项，包括：构造单元、地层单元、区域温度和压力状况、区域油气性质数据、区域钻井污染数据、套管参数和射孔器参数管理以及数据库的管理。,系统管理,系统管理,十项系统管理,井数据管理,井基本信息添加,在井数据需要修改的,时候，可以通过“修改井数据” 按钮重置。,井数据管理,钻完井数据添加,钻完井数据输入,井数据管理,储层物性和测井数据,充分利用测井资料,优化设计,射孔段管理,射孔层段输入,射孔段参数管理,对于已经输入数据，程序自动调用，,没有的数据，程序提供另行计算模块和参考邻井数据获得。,优化设计,层段参数,输入,地质,工程,原油物性,测井,污染深度和污染程度的计算,污染深度、污染程度和地层原油粘,度都可以通过计算得出，系统已经添加,了这些模块，输入所需的数据即可。,优化设计,当前要设计层位的选择,针对含油层进行设计,程序提供对射孔液类型、射孔液密度和射孔工艺进行选择及输入。,优化设计,射孔液及射孔工艺选择,优化设计,选择射孔枪和射孔弹的组合,程序提供已经输入的所有适合的射孔枪弹组合，设计者选择射孔枪、弹的组合,优化设计,射孔器敏感参数计算,不同射孔枪弹组合产率比对比,优化设计结果,红河,52,井,选择最优、最合理射孔枪、弹进行产量计算和负压差计算，形成射孔方案,优化设计书,红河,3,井,计算结果数字化,红河,3,井,谢谢！,祝新春快乐，万事如意！,