射孔优化设计技术共55页文档
底水油藏分段射孔优化设计
摘要：射孔完井水平井产能与打开段数和程度密切相关，将油藏动态和水平井多相流联立起来得到水平井的总动态。
把油藏中流体的流动作为水平井的流入条件，用多相流模型计算井筒压力分布。
同时考虑气液比、粘度变化以及其他相关参数对流动动态的影响，借助计算机编程来模拟计算，以某油田一底水油藏水平井为例，借助数值模拟来优化设计该井射孔完井时的打开程度和射孔位置，以获得较高的产能。
关键词：底水油藏；水平井；打开程度；射孔位置理论上水平井的打开程度越大产能越大，但要在最小打开程度下获得期望的产值，节约施工费用，还必须结合射孔孔眼的位置和分段。
目前对于孔眼分布方式的研究并不多，而油田现场一般都采用均匀射孔的方式来完井，长时间的实践使人们认识到，均匀射孔方式不是最好的方式，尤其是水平井筒存在压降的情况下，更需要对孔眼的分布方式有新的认识。
周生田[1]等人已经利用油藏流体渗流模型和水平井筒内流体流动模型用理论推导来研究孔眼的分布优化问题，但研究的油藏只是无限大均质油藏。
本文成功地运用了一个表述射孔水平井流动的综合模型[2]。
格林函数和源函数的解被成功地用于推导油气藏朝射孔孔眼的三维聚集所引起的储层压力响应。
此计算模型严格地考虑了完井参数对储层压力响应和井内流体力学的影响。
由于计算模型是一非线性矩阵方程式，将它离散后用数值方法求解。
而且半解析模型也包含了不一致的机械表皮因子和非达西流的影响。
在射孔径向流和井筒径向流中，推导出了机械表皮因子和非达西流影响引起的附加压力降的表达式，通过使用牛顿—拉弗逊迭代方法编制程序快速求解计算模型。
通过实例计算来验证模型。
1水平井产能评价原理1.1油藏渗流动态主要采用格林函数和叠加原理，建立水平井油藏流入的压力响应半解析模型（是射孔打开段长度和分布的函数）[3]，可以考虑钻井污染、射孔伤害以及部分完善的影响。
1.2水平段井筒流动动态井筒动态的计算是以多相管流模型为基础，将井筒划分成两类流动段，即有油藏径向流入段和非流入段，然后再将每个段分成若干小段，依次从水平井末端向水平井始端计算，前一段的末点计算压力和流量是后一段压力和流量计算的初始条件，依次向水平井始端计算，可以得到沿水平井筒的压力和流量分布曲线。
射孔完井技术
两大发展方向
射 孔 优 化 设 计
◆ 高孔密射孔 ◆ 气体压裂 ◆ 自控式负压射孔 自控式负压射孔 ◆ 深穿透射孔 ◆ 复合射孔 ◆ 超正压射孔
→ 优化产层性能
→ 满足工程需要
◆ 射孔测试联作 43型无枪身 ◆ 43型无枪身 68型有枪身射孔 ◆ 68型有枪身射孔 ◆电缆防喷射孔 ◆ ◆ ◆ ◆ 封串、 封串、冲孔 54型无枪身射孔 54型无枪身射孔 全通径射孔 选发射孔
06.0 5
05.15 06.02 05.22 07.14 06.05
68型射孔器 68型射孔器
为进一步提高小井眼射孔深度， 为进一步提高小井眼射孔深度，测井公司 和有关单位联合，研制成功了68型小井眼射孔 和有关单位联合，研制成功了68型小井眼射孔 68 器，经过室内及现场试验，各项指标均达到了 经过室内及现场试验， 设计要求，其中射孔穿深指标达到73设计要求，其中射孔穿深指标达到73-5射孔器 73 指标，部分指标接近89型射孔器。 指标，部分指标接近89型射孔器。 89型射孔器
（一） 投棒起爆方式
多级投棒起爆器
解锁炸药 延期药
自毁炸药
多级投棒起爆管柱结构
（三）投棒/ （三）投棒/压力双效起爆方式
目 录
● 一米射孔弹 ● 高孔密射孔器 68型射孔器 ● 68型射孔器 水平井、 ● 水平井、开窗侧钻大斜度井射孔器 ● 全通径射孔器 ● 过油管张开式射孔器 ● 复合射孔技术 ● 高能气体压裂 ● 超正压射孔 ● 超负压射孔
3、检 测 靶 、 （1）钢 靶 ） 45号钢 （2）水泥靶 ） 砂：水泥：水＝4.75：2.25： 1 砂粒粒度范围：0.2mm~38mm 养护条件：4℃以上至少28天 抗压强度≥5000PSI（34.5MPa） （3）贝利砂岩靶 ） 平均密度： 2.3g/cm 平均抗压强度：6500psi （45.7MPa）
底水油藏射孔优化设计
作 者 简 介 ： 平 （ ２ ） 男 ， 东 东 营人 ， ０ ４年 毕 业 于 石 蒋 １８ 一 ， 山 ９ ２０
１ 底 水 锥 进 模 型
笔 者 借鉴 前 人 建 立 了底 水 锥进 模 型 ， 为射 孔 认
段 上部 的渗 流是 平 面径 向流 ， 射孔 段 下 部 是 径 向流
油 大 学 （ 东） 油 工 程 专 业 ， ０ ６年 获 得 油 气 田 开 发 工 程 专 业 华 石 ２０
关 键 词 ： 水 进 ； 利 油 田 底 射 优 油 底 胜
中 图分 类 号 ： Ｅ ｌ Ｔ ３ ９
文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ： ０ 卜０ ９ （ ０ ７ ０ — ０ ０ ０ １０ ８ ０ ２ ０ ）４ ０ ７～ ３
在 开采底 水 油藏 时 ， 垂 向势 梯度 的作 用 下 ， 在
油水接 触 面会发 生 变形 ， 沿 井轴 方 向势 梯 度达 到 在
和半 球 面流 的结合 ， 即远 处 地 层 向近 井地 带 的渗 流 为径 向流 ， 而近 井地 带 向井底 的渗 流是 半球 面流 （ 如 图 １所示 ） 。按 照 这一模 型 ， 在理论 推 导 中作 如下假
设 ：） 层为均 质地 层并 且具 有各 向同性 ； ） 略毛 １地 ２忽 管 力和表 皮效应 的影 响 ； ） 设 油 层底 部 的原 始 油 ３假
硕 士 学位 ， 读博 士研 究 生 ， 要 从 事 油 田 化 学 与 提 高 采 收 率 方 在 主
量 为依 据得 到 的最优射 孔 长度 并不 能保证 油井 具有 最大 的无水 采油 量 ， 且 一般 油井 的产 量 很 少会 小 而
于临界 产量 ， 以选 择 更 为合 理 的标 准 对 射孔 长 度 所
水平井射孔完井参数优化设计
水平井射孔完井参数优化设计水平井是一种常见的油气采收方式，射孔完井参数的优化设计对于提高水平井生产能力和经济效益具有重要的意义。
本文将从水平井的射孔完井原理入手，探讨射孔完井参数的优化设计，以及如何根据实际情况进行参数选择。
一、水平井射孔完井原理水平井射孔完井工艺一般包括三部分：射孔、完井和产出。
其中射孔是通过人工或机械在钻杆上安装炮管进行的，完井则是在射孔后进行的水泥注入以及管柱调整工作，产出则是通过油管将油气输送到地面。
射孔是水平井完井的关键环节，射孔长度和完井参数的选择将直接影响到水平井的产出效率。
二、射孔完井参数的优化设计1. 射孔长度水平井根据需求可以进行千米级别的射孔，但射孔长度过长会使得井底部受到压力过高，引起分支出现，在射孔时需要对井底特殊情况进行考虑。
2. 炮弹数量和炮距射孔时的炮弹数量和炮距的选择同样非常重要，对于提高射孔质量和减低成本具有重要意义。
炮弹数量的增加可以增加射孔的效率，但是同时会增加成本的花销。
炮距的设置也要根据实际情况来选择，如一些强差异的区域需要考虑较短的炮距，而一些平缓的地区则可以选择更长的炮距。
3. 射孔方向和角度射孔方向和角度的选择也影响到水平井的产出效率。
通常情况下，水平井射孔时会选择油水层的主导方向进行射孔，如出现深层裂缝的情况则需要考虑多个角度射孔，并根据地质构造进行调整。
4. 完井参数完井是在射孔后进行的填充和调整工作，通过水泥注入和管柱调整使得井壁更加稳定，促进产油。
完井参数的选择同样需要根据实际情况进行调整，如考虑地层富水或高砂含量的情况，则需要选择更加密实的水泥，而在平缓的地理条件下则可以选择更加轻松的参数。
三、如何进行参数选择1. 对井底实测数据进行分析并根据需求进行射孔长度的调整。
射孔长度不宜过长，否则会增加成本，以及引发井底压力过高等问题。
2. 根据地质环境及地层实际状况选择炮弹数量、炮距、射孔方向和角度。
在射孔方向上，需要考虑主导方向进行射孔，同时对于地质构造呈折线和平缓曲线段区域需要进行特别的处理。
射孔优化介绍
中海油田服务股份有限公司
CHINA OILFIELD SERVICES LIMITED
射孔优化参数设计
射供油半径
射孔优化基础知识
探井供油半径可利用下式计算：
ri=3.79(KT/φμC1)1/2
式中 ri——供油半径，m;
K——地层渗透率，μm2;
T——试油设计总开井时间，h;
μ——原油粘度，mPa s;
射孔优化参数设计
2、污染程度
射孔优化基础知识
通过室内钻井液污染试验或通过区域评论估算油气层污染程度。如果没有室内钻井液污染试验室，可
由下述方法进行定量评价。
（1）油层：
当产层深度≤3000时：
若[ΔP/Ps] [K-0.203 T0.668]>1.731 312, 则Kd/K0=0.2~0.35;
若[ΔP/Ps] [K-0.185 986] [Rmf/Rw]0.116 025] [μmfμ0]-0.030>0.06378,
射孔优化参数设计
射孔优化基础知识
2、射孔弹在地层条件下穿透深度、孔径的确定及压实数据的确定
我们通过进行贝雷靶或混凝土靶打靶实验来获得射孔弹穿深与孔径的数据，因其抗压强度、孔
隙度、渗透率等各项指标与实际地层条件下的数据不可能相同，因此对这一数据需要进行折算。
（1）、孔隙度折算法
当（ΦB/Φs）<1时：
压力为15-24 Mpa时应将地面孔径、穿深乘以0.95。若井底压力大于25Mpa
时应将地面孔径、穿深再乘以0.95。
(7）产层套管级别和层数校正
若为N80套管，地面数据应乘以0.95;为P110套管，应乘以0.90。双
层套管时，地面孔深乘以0.6，地面孔径乘以0.85；三层套管时地面孔深乘
第五章 射孔
1
第五章 射 孔 第一节 射孔器与射孔工艺 第二节 射孔参数与设计 第三节 射孔质量检测与评价 第四节 特殊射孔技术
2
第五章 射 孔
¾ 世界各主要产油国广泛使用的 完井方法，70％～90％。 ¾ 射孔：利用射孔器，射穿套管、 水泥环直至产层，沟通井筒与 产层间的流体通道，这种技术 称为射孔。 ¾ 炮弹射孔的孔眼也称为炮眼。 ¾ 射孔完井方式下，孔眼是联系 油层和井筒唯一通道。
第五章 射 孔
第三节 射孔质量检测和评价 数据测量与处理 ① 穿孔深度 ② 堵孔深度 ③ 套(油)管的孔眼直径 ④ 内毛刺高度 ⑤ 试验数据的处理： 暴露于靶上、下两端的孔道为无效穿孔 完全穿透靶的数据，不计入平均穿孔深度 各孔未穿透厚度平均小于76mm时，试验无效。
3
第五章 射 孔
第一节 射孔器与射孔工艺 ¾ 射孔器指完成射孔工作的设备、装置及其组合。 有聚能射孔器、水力射孔器、复合射孔器等，最 常用为聚能射孔器。 ¾ 射孔工艺指选择射孔完井方式所采用的射孔方法 ¾ 超正压射孔、正压射孔、负压射孔、复合射孔等 ¾ 按射孔器材下入井筒的方式还可以分为过油管射孔、 电缆传输式射孔等。
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第五章 射 孔
第一节 射孔器与射孔工艺 2-2 电缆输送式过油管射孔
¾ 保护油层的射孔技术。 ¾ 油管下入到所要射孔井段上 部，电缆输送小直径射孔 器，穿过油管下到射孔井 段，在套管中定位射孔。 ¾ 可采用有枪身射孔器和无枪 身射孔器。
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第五章 射 孔
第一节 射孔器与射孔工艺
2-3 油管输送式射孔 • 油管柱尾端携带射孔器下井射孔方法(简称TCP)。 • 与电缆传输射孔器差别不大，上世纪80年代引进。 油管输送式射孔特点 (1) 采用射孔效率强、大直径、高孔密、深穿透射孔器。 (2) 整个枪串的完全引爆是关键。 (3) 大井段射孔时，枪与枪现场连接，要求射孔器接头连 接方便、可靠，连接长度要短，以减少射孔盲区。 (4) 作业时间相对增长，要求射孔器有更好耐温性能 射孔器与射孔工艺
射孔参数优化设计
ｍ 应再乘 以 ０９ 。 ｍ， ．５ （） ２射孔液静水压力校正。根据研究表明， 射孔 液压力增大会使孔深和孔径减小。 （） 层套管 级别 和层数校 正。若 为 Ｎ ０套 ３产 ８ 管， 地面数据应乘以 ０ ９ ； ．５ 若为 Ｐ １ ， １０ 应乘以 ０９ 。 ．０ 双层套管时， 地面孔深应乘以 ０ ６ 地面孔径应乘以 ．， ０８ ； ．５ 三层套管时 ， 地面孔深应乘以 ０ ４ 地面孔径 ．，
筒
的所有信息。有限元法求解步骤如下 ： ①单 元 剖分
将求解区域 ｎ（ 包括 油藏原始区域、 钻井 污染
１ 油 层 及 射 孔 孔 服 模 型
区域和射孔压实 区域） 剖分为 Ⅳ单元 （ ＝１ ． ｉ …
Ⅳ）如 图 ２所示 。 。
基本渗流偏微分方程 ：
ａ （ ）ａＴ ＝ｃ （ ｘ ＋ （ ） ｊ ａ ＋ ） ： ５
２０ 年 １ ０８ ０月
油
气
井
测
试
第ｌ ７卷 第 ５ 期
射孔参数优化设计
宋 时权 李 晶晶 许 志伟 黎 亮。
（ ． 江大学石油工程学 院 湖北荆州 ４ ４ ２ ； ２ 延长油气勘探公司天然气勘探开发部 １长 ３０） ． ３ １ １ 陕西延安 ７ ６ ０ ； １０ ０
其 鲁 ： ： 中Ｔ 鲁 ： 鲁
式 中： 、 ——渗透率在各方向上的分量 ；
９ ５ 孔 隙度 ； ——
，
、、
／ ， ＼
＼ ／
、
ｃ——油藏流体压缩系数 ；
— —
油藏流体粘度 ；
图２ 沿井壁展开孔 眼网格 划分平 面图
ｐ ——油藏流体压力 ； ｚ￡ 、——分别为空间和时间坐标。
优化射孔工艺技术,提高区块开发效果
变 化 大 的井 ， 用油 管 输送 打 压射 孔 ， 采 以保证 施工 成
功 率 。 ０ ５年 共 实 施 侧 钻 井 射 孔 工 艺 ４井 次 ， ２０ 目前 单
井 日液 ３ ． 日油 ５ １ ｍ。综 合含 水８ 。 ５ ９ｎ ， Ｉ ．９ ， ５ 具体 见
表 ３ ： １ ２ 变 密 度 射 孔 工 艺 ．
１ 优化 低 渗 、 低渗 油 藏 射 孔 工艺 ， 高压 裂 改造 特 提
效果
收稿日期ｌｏ５ ２ １ ２０—１－ ５
。
．
作者简介 ； 张春栋 （９ ６ ，９ ８年毕 业干ｔ庆石 油高等专科 学校石油与天然 气开幕专 业． １ ７ 一） １ ９ 助理 工程师 ．现在胜利 油田
纯梁采油厂 采油工艺研究所从事新技木推 广工作 ．
１ ５ 其 他 射 孔 工 艺 ．
近两 年 ， 于 投 产 的 开 发 区 块普 遍 存 在 油 层渗 由 透率低 （ １ ＜ ０＊１ ｍ０ 、 层 薄 （ 薄 ０ ５ ） 油 层 ０ ）油 最 ．ｍ 、 物 性 差 、 体 不 纯 ， 一 套 层 系 中 各 小 层 间 物 性 差 异 砂 同 较 大 的 实 际 情 况 。 对 储 层 开 发 特 点 和 难 点 。 了 提 针 为 高 压 裂 工 艺 的 高 效 性 。 大 限 度 地 提 高 区 块 油 藏 采 最 收 率 ， 们 对 射 孔 工 艺 进 行 了 优 化 。对 同 一 开 发 层 我 系 ， 油 层 有 多 层 而 各 层 之 间 破 裂 压 力 有 一 定 差 别 产 的油 井 ， 过 控制 各 层 的射 孔 孔 数及 孔径 的办 法 ， 通 在
在纯 粱 采 油 厂各 区块 油 田开 发 中 ， 实施 压 裂 改
XX项目测井、射孔方案优化设计
XX工程测井、射孔优化方案设计一、装备选型：选用中国石油测井自主研发的EILog05成套测井装备。
EILog 快速-成像测井成套装备由综合化地面仪器、高速数据传输仪器、集成化常规测井仪器、系列化成像测井仪器及套管井测井仪器、特种仪器和工具组成。
能完成裸眼井测井、套管井测井、工程测井，以及射孔和取心等作业。
集成化快速组合测井仪具有稳定性好、纵向分辨率高、探测深度大等特点。
组合测井能力强，测井效率高，一次下井取得全部常规测井资料，测井作业时效平均提高50% 以上。
二、测井效劳系列优化方案：〔一〕裸眼测井系列1、常规测井：包括四岩性、多电阻率、三孔隙度测井、工程测井和三参数测井。
2、优化工程介绍：1〕岩性密度PE：通过岩性密度测井得到的PE曲线，可精细划分岩性。
不同岩石的PE值不同，存在明显差异，而且PE受孔隙度的影响小，所以根据PE值可更加准确的划分岩性。
2〕阵列感应测井(MIT)：提供3 种纵向分辨率〔30cm、60cm、120cm〕、5 种径向探测深度〔25cm、50cm、75cm、150cm、225cm〕共计15条的地层电阻率曲线。
可有效地描述地层剖面的电阻率特征，提供地层视电阻率、地层含水/含油饱和度的二维剖面成像图，能够分析薄层和层内非均质性，直观清晰地描述泥浆侵入特征，判断油水层性质。
他甚至可以在录井和全烃无显示，井眼垮塌，孔隙度曲线失真的情况下，准确识别油层，防止油层漏失。
与常规双感应八侧向测井相比，它的优势在于：纵向分辨率高，分辨率统一，能精细描述侵入剖面，直接识别流体性质，准确确定地层真电阻率。
该项测井技术成熟，目前在大庆、吉林、长庆、华北、青海、吐哈等油田已投产120多支，累计测井6000多口，已成为发现、识别油气层的利器。
3〕三孔隙度测井：测井取全、取准三孔隙度测井资料对贵公司油田勘探开发是十分必要的。
由于三孔隙度测井采用了不同的工作原理，在不同的岩性地层有着不同的响应，但在确定地层孔隙方面有着密切的相关性，在计算岩性地层孔隙度及渗透率方面有着比其它测井资料更直接更准确的优势，能更直观的判定储集层的含油性、可动油气和可动水。
射孔优化设计
射孔优化设计软件应具备的功能
射孔井类型选择 各类参数输入 参数分析修正
表皮系 产率比 数计算 计算
负压 设计
地层敏感性分析 套管强 及射孔液优选 度分析
射孔方案优选
输出图表成果
射孔井类型选择
目前应用射孔优化设计软件的油田非常普遍, 但大部分都是针对常规井储油层而进行的,没有详 细分类.我们开发软件时要本着超前的原则,考虑到 这个因素. 但要建立在调研和理论研究的基础上.国 内石油院校在这方面走在了前面.
射孔格式不同对油井产能的影响亦不同 ，总的 看来，螺旋排列与交错排列格式在产率比方面基 本相当，效果最好，平面布孔效果最差。
四、射孔参数对油井产能的影响
非达西流砂岩射孔气井的产能 不仅与射孔参数有关，还与流体 性质、地层渗透率、生产压差等大，当射孔穿透污染 带时，孔密的作用非常显著。
四、射孔参数对油井产能的影响
符合达西渗流油藏的油井
1、孔深对产能的影响 产率比随孔深的增大而增大。但孔深超过污染 带后，孔深对产能的影响幅度幅度趋缓。
2、孔密对产能的影响
产率比随孔密的增加而增大。但孔密增加到一定 程度后，再增加孔密，其产能增加的幅度将变小。 一般常规井10~20孔/米是比较合适的孔密。
2、孔深对气井产能影响
随着孔深的增加，产率比增加 ，但孔深超过 污染带后，孔深对产能的影响幅度明显变小。 渗透率K＞10×10-3μm2 产率比增幅明显减小。 孔深较浅时，稳流较严重。
3、孔径对于气井产能的影响
孔径对于气井产能的影 响是非常明显的，特别 是当射孔穿透污染带时 作用更加显著。
4．地层渗透率对射孔气井产能的影响
三、射孔液对产能的影响
射孔液对地层的伤害主要包括固相侵入和液相 侵入两个方面。侵入的结果是降低地层的渗透 率。如果射孔弹射穿钻井泥浆污染带，地层在 受到钻井伤害以后，再进一步受到射孔液的伤 害。液相侵入地层的伤害主要表现在：地层粘 土矿物发生水化、膨胀、分散、运移；与地乳 化及化学沉淀；发生水锁及贾敏效应；岩石的 润性反转等。流相的侵入不仅降低地层的绝对 渗透率，还可能使油的相对渗透率大大降低 。