不同类型油藏射孔方式优选及应用

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1、不同类型油藏射孔方式优选及应用new一、油田基本情况文卫马地区位于东濮洼陷北部，横跨中央隆起带和西部斜坡带两大构造单元，内部发育卫东、卫西、明5、马寨四大断裂系统，控制着该区的构造、沉积、油气运移和聚积。文明寨、卫城属中央隆起带北端的断块隆起构造，内部又被众多次级断层切割形成复杂的垒堑相间的复合断块构造；马寨油田为东倾的马寨断层和六塔断层形成的断阶带，整体划分为三个台阶，各台阶均发现了油层。 构造的复杂性和沉积类型的多样性决定了油气藏类型的多样化和油气水关系的复杂性。按油藏埋深和储层物性可划分为浅层中高渗油藏和深层低渗油气藏两大类型。浅层油藏储层物性好，低温低矿化度，原油性质稍差，地质储量38

2、87104t、占总储量的61.06%；深层油气藏储层物性差，多含气顶，高温高矿化度，但原油性质较好，地质储量2479104t、占38.94%。（表1）文卫马地区油藏特征参数表表1类型油田层位油层埋深m储量104t孔隙度%渗透率10-3um2变异系数温度0c矿化度ppm地面原油密度g/cm2地下原油粘度mpa.s浅层中高渗油藏文明寨S1-S41360-2321238317.0-28.3207-6350.78-0.9760-833.17-8.520.83-0.858.35卫城S1-S3中1500-250078717.5-28.1117-6000.6567-904.31-100.88-0.924.4

3、6-9.3马寨S3下1770-195071719.3-20.866-830.53-0.6171-737.25-14.090.82-0.867.35小计1360-2500388717-28.366-6350.53-0.9760-903.17-14.090.82-0.924.46-9.3深层低渗油气藏卫城S3下-S42700-3000212012.5-19.611.9-64.80.66-0.890-11624-300.83-0.883.26-4.25古云集S3中3230-336012213.712.30.72105-120310.79-0.80马卫305S3中-S42590-278023713.1

4、-21.020.6-54.70.8910220-320.793.8小计2590-3360247912.5-21.011.9-64.80.66-0.8990-12020-320.79-0.883.26-4.25合 计1360-3360636612.5-28.311.9-6350.53-0.9760-1203.17-320.79-0.923.26-9.3所管辖的文明寨、卫城、马寨、古云集四个油田，目前综合含水83.2%，采油速度1.21%，采出程度26.46%，工业采出程度72.80%，剩余可采储量采油速度11.05%，整体处在高含水高速开发后期。文明寨、卫城、马寨油田综合含水在80%以上，处于特

5、高含水开发后期；古云集油田处在开发初期上产稳产阶段。二、优化射孔技术的主要依据1、射孔是目前主要的完井方式。2、射孔是措施增效的重要手段。统计96年以来开发数据，补孔措施增油占年措施增油量的30%以上，2001年1-9月补孔措施增油比例为38.3%。3、油藏类型多样化和油田目前开发现状为射孔优化提供了条件。深层油藏储层低渗透，常规射孔不能有效发挥导流能力；浅层油藏胶结疏松，存在出砂现象；事故油水井多，特别是套变井给射孔施工增加了难度。目前全厂有事故油水井449口，占总井数的47.4%，其中套变井285口，占30.1%；油田层间矛盾突出，高含水期油田强弱水淹层交替出现，存在隔层薄、层间易造成水串

6、等问题；油田长期注水开发，部分井层存在污染，影响出油或注水能力；部分井层固井质量不好。4、射孔效率的提高与射孔工艺、射孔器以及储层性质有着直接的关系，通过对影响射孔效率的分析及评价，可寻找到提高射孔效率的途径。三、影响射孔效率的主要因素1、储层性质对射孔效率的影响1）高渗透疏松砂岩油藏这种储层的砂岩通常胶结不好，射孔后孔道内被砂砾充堵。因此，射孔时应优先考虑孔眼的稳定性，防止孔道被砂堵及砂粒运移堵塞，文明寨油田主体沙二下三上储层、卫城油田浅层均属该类油藏，一般采取中等孔深、中等孔密、大孔径、较小的压差射孔。2）裂缝性储集层裂缝性地层中，射孔完井的产能完全取决于射孔孔眼与裂缝系统间的连通情况，卫

7、城深层、马寨油田卫95、305块、古云油田等油藏，前期开发井均采用压裂投产，开发区内人工裂缝普遍存在，从监测资料看，主体裂缝多为垂直缝，对于这类油藏首先应考虑采用垂直裂缝面的方向射孔。另外，与强水淹层保留足够的隔层，同时，重点强调射孔穿透深度。穿透深度的增加不管对平行裂缝还是对垂直裂缝的孔眼都有利于射孔效率的大幅度提高。而孔密对垂直裂缝是一个次要因素。3）各向异性地层储集层岩石的垂直渗透率低于水平渗透率，称为各向异性。各向异性地层对射孔的效率影响很大，为了改善这种影响需要提高孔密。文、卫、马、古油田储层纵向上泥、砂岩交互，层内及层间韵律性明显，增加孔密可使产能增大。4）低渗透储层地层致密、低产

8、、低渗透，不经过酸化压裂就形不成工业油流，这类地层仅靠高射孔效率无法达到增产目的，只有采用酸化压裂等增产措施才有效。因此在射孔时深穿透、高孔密的效果已经不明显。为配合好压裂施工应重点考虑大而圆的孔径，900的相位角。同时，层间差异较大的油井，适当增加渗透性差储层孔密，减少渗透率相对较好储层的孔密，以保证压裂效果。5）钻井与固井造成的损害带损害带近井周围地层，由于有害的钻井液、固井液体侵入储层造成损害，影响储层产能。采取深穿透的射孔器能穿过这个损害带，这样可减少对产能的影响。2、射孔参数对射孔效率的影响 不同类型射孔枪技术参数表 表2射孔参数是指孔深、孔密、孔径、相位角、布孔格式等。石油大学等科

9、研院所系统地研究和分析了射孔参数对射孔效率的影响：1）射孔深度的影响射孔深度是油井产量的一个重要因素，在未受损害的地层中，射孔深度增加油井生产能力显著增大(见图1)。图1 地层无损害时产率比与井深关系经过钻井损害又被射孔压实带损害地层，未射穿钻井损害带厚度时，产率比随穿透深度的增加而增加(见图2)；射穿损害带厚度产量将大幅度的增加。在10孔/米的孔密下，Kc=0.3(射孔压实带损害程度)，Kd=0.8(钻井损害程度),在钻井损害带厚度为25cm的地层中,若穿透深度为20cm时，产率比则为0.53；若穿透深度为30cm时，产率比则为0.74，产量增加21%，若穿透深度为35cm时，产率比则为0.

10、87，产量增加13%。2）孔密的影响孔密也是影响油井产量的一个重要因素，在孔密较小时对油井生产能力的影响较为明显。当孔密 为10孔/米时产率比 0.646,孔密增至16孔/米时产率比为 0.742,增加10%左右。当孔密由25孔/米增至31孔/米时,在同样增加6孔的情况下,产率比只增加4%。所以它是一条减速递增的曲线，不可能随孔密的增加而无限增加（见图3）。3）孔径的影响由于目前弹型的射孔孔眼直径变化范围较小，因此孔径对油井产率比的影响不明显。但在射孔穿透深度较浅时对油井产率比的影响要比射孔穿透深度时的影响大（见图4）4）相位角的影响相位角是影响产率比的一个重要参数，在射孔深度相同时，900相

11、位角最好，其次为1800，00度相位角产率最低，1200与900相位角在产能方面是相当的。（见图5）5）钻井损害带和压实带的影响在射孔孔眼未穿透钻井损害带的情况下 ，钻井损害程度对油井产率比的影响最严重。当钻井损害带的渗透率降为初始给定值的50时，油井产率比下降的幅度比当压实带的渗透率降为初始给定值的50所造成的产率比下降幅度大(见图6)。在射孔孔眼穿透钻井损害区的情况下，压实损害程度对油井产率比的影响最为严重（如图7）。当压实带的渗透率降为初始给定值的50时，油井产率比下降的幅度要比钻井损害带的渗透率降为初始给定值的50所造成的产率比下降幅度要大得多。这就表明，当孔眼穿透钻井损害带以后，压实

12、损害是影响油井产能的关键所在，而钻井损害已无关紧要了。因此改善射孔器的性能，提高穿透深度使之超过钻井损害带，可以减缓钻井损害的影响。在这种情况下，研究如何减轻压实带损害比防止钻井损害更重要。四、优化射孔技术的主要做法及效果1、引进高能复合射孔新技术，解除因钻井及射孔造成的固相堵塞 1）技术原理西安通源公司在YD-127石油射孔和高能气体压裂的研究基础上，借鉴国内外石油射孔的科技成就，在常规射孔的基础上，发展了射孔与压裂复合，大幅度提高渗透流面积和地面直通程度的新技术，该技术利用射孔弹爆轰的一次能量射孔及高能材料爆燃的二次能量压裂。两次射流有明显不同的特征，前者表现为高速金属射流在地层内挤压成孔

13、，并在孔眼周围形成压裂带；后者表现为各相位弹孔以极高的升压速度导致射孔周围裂缝的起裂和延伸。从而有效地增加了渗透面积，并达到了高导流的目的。2）技术指标：API标准地面混凝靶有效裂缝1.5m；平均孔径大于等于12 mm；射孔相位900，发射率98%。复合射孔穿透能力强，且对储层具有一定改造作用，在选井上，主要应用在马寨及卫城油田卫95、10、22等中低渗透油藏。2001年1-9月实施油井高能复合射孔重炮21口井，其中新井口，平均单井日增油9.3吨，老井措施13口，平均单井日增油4.6t,较2000年常规射孔单井多增油1.8 t/d（表3-1，-2）。对油井卫30、95-157、-178等三口井

14、实施重炮，单井日增油能力3.0吨。实施水井重炮2口，有效2口，日增水能力110m3,欠注井卫95-45重炮后，在注水压力不变的情况下，日增水量60 m3。对4口井补孔层进行测试，表皮系数均在-1.130.52之间，（卫10-31井测试资料附图1，附表1），而常规89-1射孔后地层表皮系数一般不低于2.0，表明复合射孔后完善程度较高。2001年复合射孔油井效果对比表（老井） 表3-1 2001年复合射孔油井效果对比表（新井） 表3-2相同区块同层位井射孔效果对比，复合射孔比常规89-1射孔效果明显见好。统计卫10块低渗油藏卫10-31和新卫10-9井射孔效果，在层位相同、厚度接近的情况下，卫10

15、-31复合射孔后日增液3.6t，日增油5.5t，采液强度0.37t/d.m,与常规射孔的新卫10-9相比，采液强度增加0.28 t/d.m。 表4油井卫209井，原生产层位沙三下9，16.7m/6层，日产液4.8t,日产油0.7t，含水85.0%,2000年6月对沙三下10沙四，8.1m/3层补孔,日增液7.2t，日增油7.1t，年累计增油374t,该井测试资料见附图2,附表2。卫95-159井为马寨卫95块南部的一口注水井，原注水层段沙三下6-7，17.3米/12层，射孔前吸水厚度7.7米/4层，弱吸水层相对吸水9%，强吸水层相对吸水85.7%。2000年5月对沙三下6-7，10.7米/9层

16、弱吸水层进行复合射孔重炮后，弱吸水层相对吸水增加到71.5%，强吸水层相对吸水下降到29.5%，吸水剖面得到有效改善。（附图3）2、在近井地带污染严重及裂缝发育区油井运用1m弹技术，增加射孔深度任何射孔器，当其枪身与套管之间存在间隙时，都将影响射孔的深透深度。对于子弹射孔器，射孔间隙超过12mm时，子弹射出的速度和穿透能力将要受到极大损失。经计算，当间隙为0时比间隙为12mm时穿透深度增加15%；当间隙增加到25mm到50mm时，比间隙为12mm时的穿透深度降低25%和30%，对于聚能射孔器，过大的射孔间隙同样导致穿透深度降低。一般来讲，聚能射孔器的射孔间隙采用012.7mm可获得的穿深。自2

17、000年以来，我们在钻井泥浆比重大于1.25，泥浆伤害较严重的储层，较多采用了102枪身射孔，泥浆浸入储层电性特征为：一是电阻率值下降，二是自然电位差值较正常测试值减小。普通102型射孔枪混凝土靶穿深达600mm，高于89-1枪穿深指标420mm。2001年4月，我们又引进了穿深能力较强的1米弹射孔技术，该射孔弹装入102枪身中，其混凝土穿深可达856mm，孔径15. 0mm，孔密为16孔/m，相位角900，穿透深度与目前普遍应用51/2套管中的89型射孔枪相比，实际提高幅度高达70%。实施17口井，其中新井5口，平均单井日增油6.0t，老井补孔12口,平均单井日增油4.9吨。与2000年常规

18、89-1枪射孔相比，单井多增油1.2t/d（表5-1，-2）。从侧卫11-21等3口1米弹射孔井测试资料看，表皮系数在0.80.02之间，完善程度较高（附表3，附图4）。由于1米弹射孔孔径及孔密较适用于高渗透疏松砂岩储层，在文明寨油田应用较多，17口井中，文明寨油田9口。 2001年1米弹射孔油井效果对比表（老井） 表5-1 2001年1米弹射孔油井效果对比表（新井） 表5-2 1米弹射孔与常规射孔效果对比表 表6明侧250井，于2000年9月投产沙二下3，6.1米/1层，无液量，2000年12月补孔沙二下2-3，9.7米/5层，合采开抽后液量不到5t，日产油仅1.5t，2001年6月对沙二下

19、1，13.9m/10层射孔，然后进行全井段酸化，日产液量、日产油量仍未明显增加，到2001年9月补孔前，该井日产液量 4.9t，日产油量0.2t。对该井分析后，认为该井地层压力系数0.40.5，但钻遇油层泥浆比重高达 1.171.19，存在钻井泥浆污染的可能性，于是采用1米弹射孔，射孔后日产液量增加36.5t，日产油量上升5.9t，综合含水下降13.0%，年累计增油414t，目前日产油量仍稳定在6.0t以上。（附图5）3、使用燃气式超正压射孔技术燃气超正压射孔是由西安石油学院研制开发的新型内射孔技术，其作用过程是：首先引燃燃气升压弹，通过延时盒的延时，当压力达到理论设计值（高于地层破裂时），引

20、爆射孔系统完成射孔。最终引燃压裂弹，产生二次压裂。燃气式脉冲压裂射孔具有以下特点：1）大大提高了高温高压气体的能量利用率和压裂效率燃气式超正压射孔是首先产生高压，当高压达到一定值时再进行射孔。这时高压立即作用于射孔壁上，使孔径扩大，孔道稳定，同时，高压也作用于射流产生的射孔顶端，降低射孔顶端的压力集中，加深了射孔深度。紧接着最下面的火药再一次形成一个高压，对射孔层段形成二次脉冲压裂。使射孔本身诱发的微裂缝得以继续扩展。2）增加了近井地带泄油面积和流动效率燃气式脉冲压裂射孔技术是在井筒周围形成射孔相位上的几条可控裂缝，射孔深度达1m以上，裂缝达到5m。这种技术的射孔裂缝模式增加了近井地带泄油面积

21、和流动效率，降低压力损耗和表皮因子。3）可以实现隔层同时施工。4）较适用于中低渗透和低压油气层，尤其是解除近井带污染，效果明显。在选井方向上，我们选取压力系数在0.85以下，井段跨度在20m以内油井进行试验，目前实施4口井（侧95-32、卫2-15、明381、明408），其中侧95-32初期日增油10.9t，卫2-15日增油6.2t，明381日增油4.4t。卫2-15井射孔后测试，表皮系数为0.01，完善程度较好（附表4，附图6）。由于该射孔技术对储层具有一定的改造作用，我们目前在卫城及马寨油田中低渗透层进行试验，以后将对该技术进行全面评价。 2001年超正压射孔油井效果对比表（老井） 表7

22、超正压射孔与常规射孔效果对比表 表8明408井明15块南部的一口油井，原生产沙二 下2 1645.9-1673.3 ， 12.2m/3 ，工作制度57*1511.35*3*6，日产液33.8吨，日产油0.7吨，含水98%，动液面990米，属于高含水低效井，通过对该井仔细分析，认为该井主要出水层为 1667.3-1673.3m 6.0m/1。10份对该井提出了打塞重炮措施，打塞封堵 沙二下 1667.3-1673.3m 6.0m/1，重炮沙二下1645.9-1654.0 6.2m/2,11月初措施实施后，该井日产液22.1吨，日产油21.9吨，含水1%，10天累计生产原油218吨，取得了很好的效

23、益。（附图7） 4、对各向异性地层及页岩夹层的油气层，增加射孔数由于受历史因素影响，以卫城油田为主的油井，大多采用10孔/m射孔，2000年卫230、37-11等6口井重炮后，增产幅度平均在2.0t左右，2001年我们在孔密设计上全部采用了每米16孔的方案（补孔压裂井除外）。5、射孔井采用90o相位角射孔6、对补孔压裂措施井，优化补孔选层在优化射孔选层上：一是选取压力系数在0.75以上的储层;二是与严重水淹层及大断层隔层小储层,采用避射方式,保留15米左右隔层。如，卫272井，对沙四3-4进行压裂改造，为避免压开沙四347号层以上强水淹层，制定射孔方案时，48-50号层留作隔层，压裂后井温显示

24、隔层部分被压开，而47号层以上未压开，开抽后日产油量11.7吨,综合含水15.0%（见附图8-1，-2）。新卫224井上返回采，回采部位与注水层段泥岩隔层仅6米，打塞后口袋仅4米，为防止压串原注水层，同时预防因口袋小，压裂液进入地层后，沉砂造成部分油层砂堵，射孔时，我们把沙三下4的四个小层8.5米做为隔层，同时提高压裂液携砂能力，加砂量控制在0.m3/m以内,压裂后日产油量14.5吨；三是对层间差异较大油井，继续采取限流排炮，侧侧229-4井限流压裂日增20.9吨。7、针对浅层油藏胶结疏松、容易出砂的特点，在射孔时适当控制射孔密度如明一西块明1-17和明1-18井射开沙一下浅层油层时，将孔密控

25、制到10孔/米，出砂速度0.07350.0884m/d.m，与孔密16孔/米井相比，出砂速度下降了近一半。明一西块同层位不同射孔密度对出砂速度的影响 表98、对目前不采取改造措施油井，在补孔选层上，为了今后注采调整及分层改造需要，也采取了与水层及强水淹层留足隔层的做法，新卫22-16等6口井在射孔时，进行了避射。 五、效果评价1、优化射孔技术增油效果明显2001年1-10月份，实施油井补孔和补孔压裂等措施92井次，累计增油3.4860104t, 预计全年增油量4.7014104t，措施有效率88.5%，占措施增油量35%。与去年同期相比，补孔总井数增加5口，年累多增油0.6579104t，平均

26、单井多增油83t，措施有效率提高4.9个百分点，为全厂综合递减的控制起到了重要作用。2、复合射孔、1m弹、超正压油井射孔30口（不含新井），占油井射孔总工作量的38.0%,1-10月份累计增油1.2235104t，预计全年增油量1.8945104t，占射孔增油量的49.0%，较普通射孔单井多增油155t。3、复合射孔等新技术完善程度高，测试资料表明，射孔后表皮系数一般在-1.130.53，而普通89-1枪射孔，地层表皮系数一般不低于2.0。4、经济效益显著110月份实施老油井补孔、补压等措施工作量92井次，总投入672万元，预计年增油量4.7014104t，吨油售价按1500元计算，当年创产值

27、7052.10万元，吨油成本按433元计算，创利润4344.39万元，投入产出比1：10.49。其中油井复合射孔13井次，投入91.65万元，预计年增油8827t，投入产出比1：14.45；油井1米弹射孔13井次，投入74.56万元，预计年增油量7949t，投入产出比1：15.99；超正压射孔4井次，投入44.81万元，预计年增油量2169t，投入产出比1：7.26。（表10） 2001年油井补孔经济效益评价表 表10 六、下步工作方向1、与测井公司及科研院所合作，引进试验其它射孔新技术。如：高孔密射孔枪（孔密超过20孔/米），全通径射孔等；2、对目前已得到应用的超正压射孔等新技术继续进行评价和推广；3、对文、卫、马、古油田开展钻井液及射孔压实地层伤害评价。不同类型油藏射孔方式优选及应用编写：吕兰顺 郭明安审核：潘远基 吴旭光复核：左代容 周文耀审定：徐树汉中原油田分公司采油三厂二年十一月十二日目 录一、油田基本情况二、优化射孔技术的主要依据三、影响射孔效率的主要因素四、优化射孔技术的主要做法五、效果评价六、下步工作方向17 / 17