斯伦贝谢负压射孔
射孔
钻井工程设计
5.3.完井设计的基本理论
5.3.1.完井方式
5.3.1.1射孔完井方式
套管射孔完井是钻穿油层直至设计井深，然后下面层套管至油层底部注水泥固井，最后射孔，射孔弹射穿油层套管、水泥环并穿透油层某一深度，建立起油流的通道。套管射孔完井既可选择性地射开不同压力、不同物性的油层，以避免层间干扰，还可避开夹层水、底水、气顶和夹层的坍塌，具备实施分层注采和选择性压裂或酸化等分层作业的条件。
尾管射孔完井是在钻头钻至油层顶界后，下技术套管注水泥固井，而后用小一级的钻头钻穿油层至设计井深，用钻具将尾管送下并悬挂在技术套管上，尾管和技术套管的重合段一般不小于m50，再对尾管注水泥固井，最后射孔。尾管射孔完井由于在钻开油层以前上部地层已被技术套管封固。因此，可以采用与油层相配伍的钻井液以平衡压力、欠平衡压力的方法钻开油层，有利于保护油层。此外这种完井方式可以减少套管重量和油井水泥的用量，从而降低完井成本。目前较深的油，气井大多采用此方法完井。
图5.2 套管射孔完井 图5.3 尾管射孔完井
5.3.1.2裸眼完井方式 钻井工程设计
裸眼完井的最主要特点是油层完全裸露，因而油层具有最大的渗流面积。这种井称为水动力学完善井，其产能较高。裸眼完井虽然完善程度高，但使用局限性很大，例如：不能克服井壁坍塌和油层出砂对油井生产的影响；不能克服生产层范围内不同压力的油、气、水层的相互干扰；无法进行选择性酸化和压裂等。
5.3.1.3割缝衬管完井方式
割缝衬管完井方式是钻头钻至油层顶界后，先下技术套管注水泥固井，再从技术套管中下入直径小一级的钻头钻穿油层至设计井深。最后在油层部位下入预先割缝的衬管，依靠衬管顶部的衬管悬挂器（卡瓦封隔器），将衬管悬挂在技术套管上，并密封衬管和套管之间的环形空间，使油气通过衬管的割缝流入井筒。这种完井方式油层不会遭受固井水泥浆的损害，可以采用与油层相配伍的钻井液或其它保护油层的钻井技术钻开油层，当割缝衬管发生磨损或失效时也可以起出修理或更换。
国内外射孔技术发展综述
国内外射孔技术发展综述
王海东 孙新波大庆射孔器材检验中心(黑龙江大庆,163853)
[摘 要] 文中介绍了国内射孔器发展历程及技术现状,通过对国内外射孔器及射孔工艺技术现状的分析,提出了今后我国应在射孔器性能、射孔机理研究、射孔工艺技术及射孔器材检测等方面多做研究工作。[关键词] 射孔器 射孔工艺技术 射孔机理[分类号] TE257+.11 引言射孔作业是油气田勘探和开发的一个非常重要的环节。采用射孔完井技术已有60多年的历史了,1932年,在美国加利福尼亚州洛杉矶MONTEBELLO油田首次使用射孔方式完井,这一完井方式成功地解决了油气井储集地层于井筒之间形成有控制的液流通道。从30年代起,开始采用子弹式和鱼雷式射孔器,后来又采用聚能式射孔弹,使射孔器得到不断的完善,形成多种系列的工业产品。目前,世界上对油气井已普遍采用射孔完井方式。据有关资料介绍,射孔完井方式约占油气生产井和注入井的90%以上。2 国内射孔器发展历程及技术现状1955～1957年间,我国研制出聚能射孔弹,并在四川、玉门等地区的井下射孔试验中获得成功,使我国的射孔技术上了一个新台阶。当时推广使用的射孔器有572103型和58265型。1966年又成功地研制出6721型无枪身聚能射孔弹,随后又生产出6722型和672200型等系列射孔弹。80年代以后,我国的射孔弹和射孔器生产技术在吸收国外先进技术的基础上已有了长足的进步。回顾射孔器的发展历史,由机械式射孔到子弹射孔器再到聚能射孔器,20世纪50年代还生产出了液压式射孔器。如今,聚能射孔器是一项最广泛应用的技术,95%以上的射孔操作都是由它来完成的[1]。这项技术得到了很大的发展,目前,已经能生产几十种不同规格的射孔弹和射孔器。1989年中国石油天然气总公司在大庆召开了第一次全国射孔井壁取芯工作会。会议讨论了射孔器材配套研究攻关计划,提出两年内国内射孔弹实现穿深400mm、五年达到700mm的奋斗目标。1991年,西仪总厂射孔弹分厂研制的SYZ241型射孔弹混凝土靶穿深达到487mm,大庆射孔弹厂的YD8921型射孔弹穿深达到455mm,山西新建机器厂的89弹穿深达到402mm,上述三种射孔弹穿深全部超过400mm大关。1991年,兵器工业总公司第213研究所研制出适用于油气井射孔用耐热磁电雷管及其专用起爆仪,并在国内油田推广应用[2]。1994年,吉林9214厂、四川射孔弹厂、山东机器厂、辽宁双龙石油器材联营公司、新疆燎原机械厂的89弹的穿深也相继突破了500mm。1998年大庆射孔弹厂研制的YD8923型深穿透射孔器,对混凝土靶穿深达到543mm。1994年大庆油田全面推广YD89型有枪身射孔弹射孔。采油厂大面积试验结果证明,采用89型射孔弹射孔与使用482
斯伦贝谢 发展历程
斯伦贝谢 发展历程
斯伦贝谢（Schlumberger）是一家全球领先的油田服务公司，总部位于法国巴黎。该公司成立于1926年，经过近一个世纪的发展，已经成为全球油气勘探和生产领域的重要参与者。以下将详细介绍斯伦贝谢的发展历程。
一、创立与初期发展（1926-1950年代）
1. 创立：斯伦贝谢于1926年由法国工程师康拉德·斯伦贝谢（Conrad
Schlumberger）和其弟弗朗西斯·斯伦贝谢（Marcel Schlumberger）共同创立。他们利用电测技术在法国进行了一系列地球物理测量实验，为石油勘探提供了新的方法。
2. 国际扩张：20世纪30年代，斯伦贝谢开始向国际市场扩张。他们在北非、美洲和中东等地开展了一系列石油勘探项目，并逐渐建立起了自己的实验室和技术团队。
3. 技术突破：1940年代，斯伦贝谢推出了多项重要的技术突破，包括电测井技术和电阻率测井技术。这些技术的应用大大提高了石油勘探的效率和准确性，为公司的发展奠定了坚实基础。
二、全球化与多元化战略（1960-1990年代）
1. 全球扩张：20世纪60年代，斯伦贝谢进一步加强了对国际市场的开拓。他们在欧洲、亚洲和南美等地建立了新的分支机构，并与当地合作伙伴进行合资项目。
2. 服务多元化：1970年代，斯伦贝谢开始将业务范围扩展到油田服务以外的领域。他们收购了一家电缆制造公司，并开始生产用于石油勘探的电缆设备。他们还进军地震勘探和岩心取样等领域。
3. 技术创新：1980年代，斯伦贝谢在技术创新方面取得了重要突破。他们开发出了世界上第一台数字化测井仪器，并引入了计算机辅助设计和数据处理技术。这些创新使得公司能够更好地满足客户需求，提高工作效率。
三、全球一体化与数字化转型（1990年代至今）
1. 全球一体化：20世纪90年代，斯伦贝谢加强了全球一体化战略。他们通过收购和合并来整合业务，并建立了全球统一的运营模式和管理体系。这使得公司能够更好地协调各地资源，提供一体化的解决方案。
【钻采技术】斯伦贝谢NGI 非传导泥浆地质成像仪
金正纵横信息咨询有限公司
1【钻采技术】斯伦贝谢NGI非传导泥浆地质成像仪
斯伦贝谢公司NGI非传导泥浆地质成像仪（nonconductive-mudgeologicalimager）重新定义了油基泥浆中的成像，利用简单的电极排列以及创新的机械设计，可提供高清、全覆盖8英寸钻孔中的图像。该系统所形成的微电阻率图像是地层地质的真实再现。与传统的适用于油基泥浆的成像仪不同，该成像仪不受无意义的人为因素、仪器覆盖面的影响，成像分辨率较高。NGI成像仪采用创新的探头通过测量8个电极板上192个微电极的交流电，提高对竖直和横向特征的敏感度，从而大大提高图像的分辨率。因为NGI成像仪在井孔中可单独采用每个电机板，而不是把电极板臂作为扶正器，所以可在斜井或井孔恶劣的情况下，减少电极板应用的不一致性，且NGI成像仪可在工具下入过程中取得主要数据。井底测井减少了黏滑事件（stick-and-slipevent）的频率和严重性以及它们对成像质量的影响，同时可在测井早期提供全面的信息，节约钻井时间和多余的下钻次数。该系统需要Techlog井筒软件平台配合对图像进行解释。该产品应用广泛，地质学家可据此完成多种任务如区分通道并测定它们的方向。新的2D和3D成像方法可在较大的井孔中提供360°覆盖并产生虚拟核心配电板图像。可根据PetrelE&P软件平台上采用Techlog制作的流程完善模型并做出明智决定。图8NGI非传导泥浆地质成像仪
应用案例一家作业商从尤蒂卡页岩油藏某区块采集了85个井壁岩心，用于实验室分析，以支持地层评价、增产设计和储量估算。不过，如果能够准确地定位取芯点，则能够将实验室测量结果与具体的薄层相匹配。这样的话，能更深入地了解岩心测量结果与测井读数之间的关系，从整体储层性质的角度，全面了解每个岩心的代表性。
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2尤蒂卡页岩带有天然裂缝，一般是近垂直的短裂缝。如果能获得这些裂缝的成像，提供精确的指导信息，则能够计算出使天然裂缝系统与水力压裂裂缝发生交互所需要的开启压力。然而，对于使用油基泥浆在页岩中所钻的井来说，现有的微电阻率成像器通常无法取得很好的效果。NGI非导电泥浆地质成像器可提供全景逼真微电阻率图像和油基钻井液中的浸入数据，真实反映地层的地质情况。这款设计新颖的成像器，其特点是有一个创新性探头设计，带有192个安装在极板上的微电极，在8英寸井眼中，可实现98%的圆周覆盖。和传统成像器所使用的微电极相比，这些微电极要小一些，空间分辨率高——垂向和横向尺寸分别为0.24英寸×0.13英寸（6毫米×3毫米）。工具特有的处理程序与标准井筒图像处理流程相辅，生成高质量的极具代表性的图像。NGI成像器避免了非常规储层常见大斜度井和水平井中成像器极板不连续的问题，降低了接触不良的风险。图9NGI成像结果
海上油气田完井手册-油气水井防砂
第一节 出 砂 预 测
多数疏松或较疏松的油层有出砂现象。油气井出砂会造成磨蚀井下、地面设备和工具(如泵、
分离器、加热器、管线等)，桥堵或堵塞井眼，降低油气井产量或迫使油气井停产。我国海上发
现的疏松或较疏松油气藏较多。
科学地进行出砂预测，为防砂提供了可靠的决策依据。出砂预测研究回答的问题是：
（1）油气水井在其生命期内(包括投产及小产后期)是否出砂?
（2）何时出砂？
一、出砂机理及影响因素
1.出砂机理
—般来说，地层应力超过地层强度就有可能出砂。地层强度决定于胶结物的胶结力、流体
的粘着力、地层颗粒之间的摩擦力以及地层颗粒本身的重力。地层应力包括地层结构应力、上
覆压力、流体流动时对地层颗粒施加的推力，还有地层孔隙压力和生产压差形成的作用力，因
此地层出砂是由多种因素决定的。
2.出砂的影响因素
1)岩石强度低。此为最重要的影响因素。—般认为单轴抗压强度低于7.0MPa的岩石为弱
固结岩石，有可能出砂。胶结物的种类性质和数量，对岩石的强度起着至关重要的作用。地层
岩石遭到破坏而出砂，其本质是胶结物被破坏，形成分散的砂粒。胶结物的破坏，除了剪切和
拉伸等机械力的作用外，还受到液体的溶蚀、电化学作用的伤害，有些本来不出砂的井在酸化
或产水、注水后出砂，就是这个道理。
2)地层压力的衰减。地层压力的衰减相对增大了岩石的有效应力。
3)生产压差或生产速度过大。
4)地层流体粘度大易出砂。
5)油气井含水量的增长，出砂的可能性增大。某气田的产层段砂岩，当岩石含水后，其强
度降低80％～95％。
6)不适当的增产措施(酸化和压裂)。
7)操作管理措施不当，例如造成井下过大的压力激动等。
二、出砂预测方法和系统
出砂预测方法有四类，分别为现场观测法、经验法、实验室模拟法和数值计算法。从目前
的研究水平来看，很难用单一方法准确预测一口井在生产全过程中是否出砂和何时出砂，只有
通过多种预测方法才能使预测结果比较可靠。
斯伦贝谢的PowerV自动垂直导向钻井系统
PowerV是一种旋转导向工具，可实现在旋转钻进中对井斜和方
图5-11 PowerV简图
位进行控制。该工具应用泥浆驱动导向块作用于地层来控制井眼轨迹。在钻井工程作业中，PowerV既可独立使用，也可与MWD/LWD联合使用，与地面实现实时传输功能。
PowerV主要有两个以下部分组成：1）电子控制部分：电子控制部分是一根无磁钻铤及固定在其内部轴承上的电子仪器组件组成，直接连接在机械导向部分上部。控制部分可在钻铤内自由转动，当钻具组合随整个钻柱转动时，它可保持相对静止状态，将工具面摆在设计
图5-12 内部结构图
图5-12 内部结构图
的方向上。其控制功能通过以下组件实现：进行测量定位的内部传感器；电子扭矩仪。
2）机械导向部分：机械导向部分与控制部分通过一引鞋相连。导向部分有三个导向/推力（Pad）组成。它可以通过伸缩来作用于井壁实现变钻进方向的目的。 控制部分可以控制装在导向部分内的一个旋转阀，该旋转阀在导向部分中的相对位置决定那一个导向/推力块来作用于地层。通过将控制部分控制在一个
特定的角度上，当导向部分旋转时能使不同的导向/推力块来作用于同一个方向的地层上，这样就以 图5-13导向/推力块图
使钻进朝同一个固定方向进行。
PowerV下入井底钻进后，电子控制部分的内部传感器（磁力仪和重力加速仪等）测量到井斜和方位，与地表设定的设计工具面进行比较，然后通过引鞋（控制部分）及与之相连的控制导向轴（导向部分）控制旋转阀，决定那个导向/推力块在设计的方向伸出作用于井
图5-14 旋转阀
壁，实现对井眼轨迹的控制。
当PowerV起出井眼后，可以通过编程口下载出存储在控制部分内部存储器内的数据然后对数据进行详细分析，确定工具在井下的工作情况。
PowerV防斜打直机理
PowerV在井下工作后，电子控制部分的内部传感器（磁力仪和重力加速仪等）测量到井底的井斜和方位，与设定的工具面（180度，重力低边）进行比较，控制引鞋的方向，使机械导向部分的三个导向/推力块在每个转动周期当转到上井壁（高边）时在泥浆液压作用下伸出，作用于上井壁，改变钻头作用方向，切削下井壁（低边），实现降斜的目的。PowerV的最大优点就是可利用导向/推力块对井壁的作用力主动防斜，可使用攻击性更强的钻头，完全释放钻井参数（如钻压），极大地提高机械钻速。同时PowerV实现了在旋转钻进中改变井眼轨迹，避免了使用马达滑动钻进带来的弊端（如ROP低，井眼不清洁，短起下多等），使井眼轨迹更加光滑，有利于完井作业。目前PowerV（垂直钻井技术）正在钻井工程界广泛推广应用，塔里木油田在国内开创性地第一次引进并实践使用此技术。
斯伦贝谢公司新一代测井仪器—Scanner家族
斯伦贝谢公司新一代测井仪器—Scanner家族
斯伦贝谢公司新一代测井仪器Scanner家族于2006年正式投入油田服务，其家族成员包括MR Scanner、Rt Scanner- Scanner 、Sonic Scanner、 Flow
Scanner、Isolation Scanner。各种仪器已在油田投入使用，取得了很好的效果，为研究疑难储层提供了重要手段。我们将该家族各仪器的性能逐一介绍如下：
1．新型核磁共振测井仪MR Scanner
斯伦贝谢公司2006年新推出了Scanner家族的成员—核磁共振仪器MR
Scanner，该仪器采用偏心梯度设计，具有多种探测深度、测量结果不受井眼条件的影响、能进行流体表征等特点。在低阻、低对比度储层的评价中具有较大优势。
MR Scanner 测井仪的主要优点包括：测量结果不受储层破坏带的影响；可以通过径向剖面来识别流体及环境的影响；可以应用到井眼不规则或者薄的泥饼储层评价中；降低了钻井时间。
MR Scanner 仪器的主要特性
偏心，梯度设计；
多种探测深度，最深可达4 in, 而且测量结果不受井眼大小及形状的影响；
纵向分辨率为7.5 ft；
最大测速可达 3600 ft/h；
具有良好的油气表征能力；
可以得到不同探测深度下的横向弛豫时间(T2)、纵向弛豫时间(T1)以及扩散分布。
2．三分量感应测井仪 Rt Scanner
Rt Scanner仪器可以同时测量纵向和横向电阻率以及地层倾角和方位角的信息。它能够提供多种探测深度上的三维测井信息。通过这些信息增强了储层的含烃和含水饱和度解释模型的精度，使计算的结果更符合地层实际情况。尤其是在薄层,各向异性或断层中的计算结果将更加准确。
该仪器具有六个三维的芯片,每一个芯片上面都安装了三个定位线圈以测量不同深度地层的纵向电阻率Rt和横向电阻率Rh。在每两个线圈之间都安装了三个单轴接收器用以完全表征从三维芯片上传递到井眼中的信号。除了测量电阻率之外，Rt Scanner仪器还可以用来测量地层的倾角和方位角以进行构造解释。
动态负压基本作用机
第2章动态负压基本作用机理
自从斯伦贝谢公司在20世纪90年代提出动态负压射孔技术以来，国内外许多学者都对动态负压效应基本作用机理进行了较为深入的研究，但是，到目前为止，人们对动态负压效应基本作用机理的认识还存在较大的分歧，无法形成统一的认识，指导生产实践。特别是在我国国内，对动态负压射孔技术的研究才刚刚起步，只有个别几家油田公司对动态负压射孔技术进行了先导性的模仿实验，对动态负压效应基本作用机理的认识均还处在入门阶段，严重缺乏基础理论支撑和现场经验指导。为了改变这一现状，本章将全面总结有关动态负压效应的所有基本作用机理，并将其划分为宏观作用机理和微观作用机理两大类，进行一次全方位、深层次的讨论和分析。当然，针对动态负压效应基本作用机理还不完善的地方，我也提出了一些新的认识[20]。
2. 1动态负压效应宏观作用机理
2.1.1压实带渗透性能的改善
一般情况下，储层本身含有大量的、可移动的微小颗粒，如图2-1所示。起爆射孔时又会粉碎部分岩石颗粒，形成压实带，使射孔孔眼周围岩石中微小颗粒的百分含量更高，如图2-2所示，导致储层渗透性能大幅下降。而动态负压射孔技术熊够在井筒中快速形成一个负压差，使地层能量透过射孔孔眼以流体返排的形式(均匀流)得到瞬间释放，渗流示意图如图2-3所示。在达到最大动态负压之前，泄流流量将逐渐增大，从而对储层岩石(尤其是压实带)孔隙及裂缝表面的冲刷作用也不断增强，进而将侵入孔隙及裂缝内部的微小颗粒以及部分自生矿物带出孔隙，解除微小颗粒对孔喉的封堵，进而提高孔眼周围岩石的渗透性能。
图2-1 射孔之前的储层状况 图2-2 射孔之后储层及孔眼周围的状况
图2-3 储层流体以均匀流的形式流入射孔孔道示意图
2. 1. 2应力突变致使在射孔孔道周围形成了微裂缝网
起爆射孔时，我们知道井筒射孔段压力会骤然升高，射孔孔道的形成过程在本质上也是岩石应力平衡状态受破坏和再平衡的过程。常规射孔技术可能会维持这一新的应力平衡状态进行油气生产，但是，动态负压射孔技术在射孔孔道的形成过程中，又会使井筒压力陡然降低。这种强烈而又迅速的压力波动，可能会使孔道新建立起来的应力平衡状态再次遭到破坏，促使射孔孔道周围的岩石产生脆性断裂或者脱落，从而在射孔孔道周围形成次生裂缝网，提高压实带以及原状岩石的渗透性能。但是，需要说明的是，尽管该种作用机理目前还无法用实验所证实，我们也不能否认该种作用机理存在的可能性。目前该种作用机理所扮演的角色更多的是，对利用动态负压射孔技术的油气井所表现出来的超完善井的特征的一种合理的解释。某油田4口油井的动态负压射孔效果评价结果如表2-1所示。
第六章射孔介绍
第六章 射 孔
射孔是利用高能炸药爆炸形成射流束射穿油气井的套管、水泥环和部分地层，建立油气层和井筒之间的油气流通道的工艺。射孔是完井工艺的重要组成部分，它对油气井的完井方式、产能、寿命和开发生产成本等都有重大的影响。
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弹。射孔弹分为深穿透型和大孔径型两种，能满足高温、中温、低温地层的完井射孔需要。射孔方式分为电缆射孔、油管输送射孔和过油管射孔。
海上油气田开发费用昂贵，根据不同地层物性条件选择合理的射孔工艺和优化射孔参数（孔径、孔密、相位、孔深），对增加产能和减少修井补射孔作业，提高油气田开发生产效益有重大的影响。
第一节 射孔方式和选择
一、射孔方式
1．电缆射孔
电缆射孔是在下入完井生产管柱前，用电缆下入套管射孔枪，利用油气层顶部的套管短节进行射孔深度定位，电雷管引爆射孔枪。在井筒液柱压力高于地层压力的条件下射开生产油气层。
电缆射孔枪有开孔枪和高效枪及高孔密枪等。开孔枪简称PPG（Pore Plug
Gun），高效
枪简称HEG（High Efficiency Gun）。PPG和HEG的射孔相位均为90°，最大射孔孔密为13孔／m。高孔密枪简称HSD（High Shot Donsity）的射孔相位有120°、90°、60°、45°、30°，最大射孔孔密为39孔／m。射孔弹有深穿透（DP）和大孔径（BH）两种。
（1）电缆射孔优缺点
1）优点。
①射孔枪和射孔弹的种类多，能使用大直径射孔枪和大药量射孔弹，满足高孔密、深穿透、大孔径的射孔要求。
②射孔定位快速、准确。
③电雷管引爆可靠性强。
④作业简便快捷，能连续进行多层射孔。