多級脈沖攜砂延縫射孔技術(shù)

1、多級脈沖增效射孔技術(shù)多級脈沖增效射孔技術(shù) 技術(shù)簡介 概述 隨著油、氣井生產(chǎn)時間增長，在產(chǎn)油原射孔段的周圍，地質(zhì)狀況逐漸隨著油、氣井生產(chǎn)時間增長，在產(chǎn)油原射孔段的周圍，地質(zhì)狀況逐漸發(fā)生著變化。首先是產(chǎn)油前鉆井工藝中，鉆井液及鉆井?dāng)D壓對井筒周發(fā)生著變化。首先是產(chǎn)油前鉆井工藝中，鉆井液及鉆井?dāng)D壓對井筒周圍地質(zhì)產(chǎn)生污染，形成鉆井污染帶。在隨后的完井工藝中下套管、固圍地質(zhì)產(chǎn)生污染，形成鉆井污染帶。在隨后的完井工藝中下套管、固水泥環(huán)等作業(yè)，對套管周圍地層也產(chǎn)生一定污染。在射孔作業(yè)中，聚水泥環(huán)等作業(yè)，對套管周圍地層也產(chǎn)生一定污染。在射孔作業(yè)中，聚能射孔彈產(chǎn)生的幾千度的高溫，幾十萬大氣壓的壓力，使射孔孔道周能

2、射孔彈產(chǎn)生的幾千度的高溫，幾十萬大氣壓的壓力，使射孔孔道周圍的巖層被壓實(shí)，又形成射孔污染。特別是在油井投產(chǎn)后，油層中的圍的巖層被壓實(shí)，又形成射孔污染。特別是在油井投產(chǎn)后，油層中的油通過天然油層裂縫流向射孔孔道，再進(jìn)入油井（流出）或被油泵抽油通過天然油層裂縫流向射孔孔道，再進(jìn)入油井（流出）或被油泵抽出井外。在這個過程中，油層有機(jī)物、高分子類聚合物以及井下微生出井外。在這個過程中，油層有機(jī)物、高分子類聚合物以及井下微生物、細(xì)菌等對油層地質(zhì)均產(chǎn)生污染。污染的結(jié)果是油流裂縫逐漸變小，物、細(xì)菌等對油層地質(zhì)均產(chǎn)生污染。污染的結(jié)果是油流裂縫逐漸變小，逐漸被堵塞，導(dǎo)致近井地帶滲透性變差，造成產(chǎn)油量逐漸降低和停

3、產(chǎn)逐漸被堵塞，導(dǎo)致近井地帶滲透性變差，造成產(chǎn)油量逐漸降低和停產(chǎn)的結(jié)果。為了改變這種狀況，消除污染，重新溝通產(chǎn)油縫隙，恢復(fù)原的結(jié)果。為了改變這種狀況，消除污染，重新溝通產(chǎn)油縫隙，恢復(fù)原油生產(chǎn)，人們發(fā)展了壓裂技術(shù)，該技術(shù)能夠克服以上不利因素，使油油生產(chǎn)，人們發(fā)展了壓裂技術(shù)，該技術(shù)能夠克服以上不利因素，使油井重新恢復(fù)生產(chǎn)。井重新恢復(fù)生產(chǎn)。各種壓裂效果比較各種壓裂效果比較n3 3、水力壓裂、水力壓裂n水力壓裂的作用原理就是對壓裂段輸入強(qiáng)大水力壓力，超過地層巖石破裂極限，產(chǎn)生開新的縫隙溝通油層天然裂縫，并隨之填加壓裂砂到裂縫中，達(dá)到增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)的效果。水力壓裂的裂縫沿水平方向發(fā)展。水力壓裂法有增產(chǎn)幅度大，

4、有效期長等特點(diǎn)。n其缺點(diǎn)是其缺點(diǎn)是n水力壓裂法存在設(shè)備費(fèi)用昂貴，施工時間長等弊病，并且在某些山區(qū)與交通不方便的地區(qū)并不適合，使得水力壓裂在低產(chǎn)井和多層段復(fù)雜地質(zhì)狀況的油氣井中并不適用。n4 4、一體式增效射孔、一體式增效射孔 n 一體式增效射孔器是利用炸藥爆炸與發(fā)射藥燃燒兩種能量結(jié)合作用的原理而設(shè)計(jì)的。當(dāng)點(diǎn)火器點(diǎn)火之后，導(dǎo)爆索爆轟起爆射孔彈，射孔彈以微秒的速度先行完成射孔過程，聚能射流射穿套管及水泥環(huán)，并在地層中形成一定長度的孔道，同時被點(diǎn)燃的發(fā)射藥裝藥，以毫秒級的速度形成一定高溫、高壓和加載速率的脈沖氣流，沿已經(jīng)射開的孔道沖擊加載，既使射孔孔道以裂縫的形式延伸擴(kuò)展，又解除了射孔污染，增大了井

5、眼至油層溝通的范圍，從而大大提高了射孔效率。n其缺點(diǎn)是其缺點(diǎn)是n壓裂用藥量較小，壓裂持續(xù)時間較短，效果有限。壓裂用藥量較小，壓裂持續(xù)時間較短，效果有限。Stimgun特點(diǎn)：特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 壓裂藥劑包覆在射孔槍槍身外，氣體能量可以直接作用到井筒內(nèi)。解決了大藥量情況下的炸槍問題不足：1、采用裝小槍與小射孔彈的方法，降低了射孔穿深效果；2、作業(yè)過程中由于藥劑裸露，容易發(fā)生事故（在舊井和套損井的施工中，曾多次發(fā)生事故） 增效射孔技術(shù)主要類型：增效射孔技術(shù)主要類型：一體式增效射孔；一體式增效射孔；滑套式增效射孔；滑套式增效射孔；對稱式增效射孔；對稱式增效射孔；雙復(fù)式增效射孔；雙復(fù)式增效射孔；發(fā)展趨勢：發(fā)展

6、趨勢：多級脈沖與超正壓增效射孔等。多級脈沖與超正壓增效射孔等。技術(shù)簡介技術(shù)簡介1作用原理作用原理2應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍3技術(shù)特點(diǎn)技術(shù)特點(diǎn)4產(chǎn)品組成及型號產(chǎn)品組成及型號5試驗(yàn)現(xiàn)場試驗(yàn)現(xiàn)場6油田應(yīng)用油田應(yīng)用7Contents 多級脈沖攜砂延縫增效射孔技術(shù)是一項(xiàng)集復(fù)合射孔完井與高能多級脈沖攜砂延縫增效射孔技術(shù)是一項(xiàng)集復(fù)合射孔完井與高能氣體壓裂攜沙技術(shù)三位一體的高效完井技術(shù)。通過一次下井施工完氣體壓裂攜沙技術(shù)三位一體的高效完井技術(shù)。通過一次下井施工完成三道工序。在射孔的同時，利用順序燃燒的多級固體推進(jìn)劑產(chǎn)生成三道工序。在射孔的同時，利用順序燃燒的多級固體推進(jìn)劑產(chǎn)生多次脈沖高溫、高壓氣體，以沖擊加載的形式沿

7、射孔孔道擠壓震動多次脈沖高溫、高壓氣體，以沖擊加載的形式沿射孔孔道擠壓震動地層地層. 使射孔孔道以裂縫的形式延伸擴(kuò)展使射孔孔道以裂縫的形式延伸擴(kuò)展,并反復(fù)加載并反復(fù)加載,沖刷地層并攜沖刷地層并攜帶巖支撐劑進(jìn)入地層，防止地層生成的多條裂縫閉合。對于新井可帶巖支撐劑進(jìn)入地層，防止地層生成的多條裂縫閉合。對于新井可以增加原油產(chǎn)量，對于污染嚴(yán)重的老井可以解除近井地帶的污染，以增加原油產(chǎn)量，對于污染嚴(yán)重的老井可以解除近井地帶的污染，改善近井地帶滲透性能，從而提高油氣井完善程度，實(shí)現(xiàn)射孔完井、改善近井地帶滲透性能，從而提高油氣井完善程度，實(shí)現(xiàn)射孔完井、增產(chǎn)、增注的目的。增產(chǎn)、增注的目的。 中國中國專利，專

8、利號專利，專利號200610104468.0； 中國中國專利，專利號專利，專利號ZL 200620136342.7l 破壞聚能射孔壓實(shí)帶。破壞聚能射孔壓實(shí)帶。l 在井筒周圍地層中壓開多條不受地層最小主應(yīng)力控制的裂縫。在井筒周圍地層中壓開多條不受地層最小主應(yīng)力控制的裂縫。l 裂縫延伸方向剪切應(yīng)力分量使裂縫產(chǎn)生微錯動，裂縫延伸方向剪切應(yīng)力分量使裂縫產(chǎn)生微錯動，l 裂縫不能完全閉合；裂縫不能完全閉合；l 射孔穿深與壓開的裂縫長度可以超過污染帶范圍。射孔穿深與壓開的裂縫長度可以超過污染帶范圍。 l中低滲透砂巖、碳酸鹽巖中低滲透砂巖、碳酸鹽巖l 鉆井污染嚴(yán)重的高孔滲地層，可有效消除污染，解堵鉆井污染嚴(yán)重

9、的高孔滲地層，可有效消除污染，解堵l適用于低滲油氣井的水力壓裂、酸化作業(yè)前的預(yù)處理措施，提高適用于低滲油氣井的水力壓裂、酸化作業(yè)前的預(yù)處理措施，提高 了壓裂、酸化作用的效果了壓裂、酸化作用的效果l適用于滲透率較低的油氣井投產(chǎn)作業(yè)和注水井投注的增產(chǎn)措施適用于滲透率較低的油氣井投產(chǎn)作業(yè)和注水井投注的增產(chǎn)措施l適用于適用于微裂縫發(fā)育的油氣井的投產(chǎn)措施微裂縫發(fā)育的油氣井的投產(chǎn)措施l適用于老油田的挖潛改造措施適用于老油田的挖潛改造措施l低滲透或特低滲透性油層的射孔改造低滲透或特低滲透性油層的射孔改造l 采用了延遲點(diǎn)火技術(shù)，和火藥燃速控制采用了延遲點(diǎn)火技術(shù)，和火藥燃速控制技術(shù)，使多級火藥依次分段燃燒，形成

10、多個技術(shù)，使多級火藥依次分段燃燒，形成多個壓力脈沖，對地層反復(fù)加載，使造縫效果大壓力脈沖，對地層反復(fù)加載，使造縫效果大大提高；多個壓力脈沖的作用大提高；多個壓力脈沖的作用, ,造成井內(nèi)液造成井內(nèi)液體震蕩，持續(xù)壓力高，作用時間長。體震蕩，持續(xù)壓力高，作用時間長。l 具有較高的比沖具有較高的比沖l 在低壓環(huán)境中能夠穩(wěn)定燃燒在低壓環(huán)境中能夠穩(wěn)定燃燒l 具有較寬的燃燒速度范圍具有較寬的燃燒速度范圍l 密度大密度大l 使用溫度范圍寬使用溫度范圍寬l 原料來源廣泛豐富原料來源廣泛豐富l 生產(chǎn)工藝多種多樣，能采用擠壓或澆鑄成型生產(chǎn)工藝多種多樣，能采用擠壓或澆鑄成型l 采用了加砂技術(shù)，在火藥中加入了耐高溫采用

11、了加砂技術(shù)，在火藥中加入了耐高溫防腐的巖石裂縫支撐劑（支撐劑為特別燒制的防腐的巖石裂縫支撐劑（支撐劑為特別燒制的陶瓷圓球，尺寸與水力壓裂砂相同，和推進(jìn)劑陶瓷圓球，尺寸與水力壓裂砂相同，和推進(jìn)劑混合在一起），火藥中的支撐劑隨著高溫高壓混合在一起），火藥中的支撐劑隨著高溫高壓的氣體一起進(jìn)入了地層裂縫中，阻止了地層裂的氣體一起進(jìn)入了地層裂縫中，阻止了地層裂縫的閉合，從而達(dá)到了更好的出油和氣的效果?？p的閉合，從而達(dá)到了更好的出油和氣的效果。攜砂進(jìn)入地層攜砂進(jìn)入地層 在套管壁上粘附的支撐劑在套管壁上粘附的支撐劑 裝配單元槍后的實(shí)驗(yàn)裝置裝配單元槍后的實(shí)驗(yàn)裝置 陶粒在藥劑中陶粒在藥劑中1 1、相對密度較低，

12、便于施工泵送；、相對密度較低，便于施工泵送；2 2、價格便宜、價格便宜1 1、強(qiáng)度較低，開始破碎的壓力約為、強(qiáng)度較低，開始破碎的壓力約為20MPa20MPa，不適合在中高、，不適合在中高、 閉合壓力的壓裂層中使用；閉合壓力的壓裂層中使用；2 2、圓球度較差，表面光潔度較低，對支撐裂縫滲透率有不利、圓球度較差，表面光潔度較低，對支撐裂縫滲透率有不利 影響；影響；3 3、抗壓強(qiáng)度低、抗壓強(qiáng)度低, ,破碎后將大大降低裂縫的導(dǎo)流能力；圓球度破碎后將大大降低裂縫的導(dǎo)流能力；圓球度 、表面光潔度較差，加之受嵌入、微粒運(yùn)、堵塞、壓裂液、表面光潔度較差，加之受嵌入、微粒運(yùn)、堵塞、壓裂液 傷害（濾餅和殘?jiān)┘胺?/p>

13、達(dá)西流、時間等因素的影響，其傷害（濾餅和殘?jiān)┘胺沁_(dá)西流、時間等因素的影響，其 導(dǎo)流能力可降低到原來的導(dǎo)流能力可降低到原來的1/101/10或更低一些?；蚋鸵恍?由于在砂子表面包裹了一層高強(qiáng)度樹脂，使閉合壓力由于在砂子表面包裹了一層高強(qiáng)度樹脂，使閉合壓力分布在較大的樹脂層的面積上，減少了點(diǎn)負(fù)荷，這樣即使分布在較大的樹脂層的面積上，減少了點(diǎn)負(fù)荷，這樣即使壓碎了包層內(nèi)的砂子，外面的樹脂層仍可以將碎塊、微粒壓碎了包層內(nèi)的砂子，外面的樹脂層仍可以將碎塊、微粒包裹在一起，防止它們運(yùn)移或堵塞支撐劑帶的孔隙，使裂包裹在一起，防止它們運(yùn)移或堵塞支撐劑帶的孔隙，使裂縫保持有較高的導(dǎo)流能力?？p保持有較高的導(dǎo)流

14、能力。 隨著閉合的壓力增高，破碎率增大，樹脂膜的彈性變隨著閉合的壓力增高，破碎率增大，樹脂膜的彈性變性、顆粒的壓碎和重新排列，都會使裂縫寬度趨于變窄，性、顆粒的壓碎和重新排列，都會使裂縫寬度趨于變窄，對支撐裂縫的孔隙度和滲透率仍有一定影響，因而閉合壓對支撐裂縫的孔隙度和滲透率仍有一定影響，因而閉合壓力超過一定值后不能滿足設(shè)計(jì)要求。力超過一定值后不能滿足設(shè)計(jì)要求。 具有很高的強(qiáng)度，破碎率低，導(dǎo)流能力高。在高閉合具有很高的強(qiáng)度，破碎率低，導(dǎo)流能力高。在高閉合壓力下仍具有非常高的導(dǎo)流能力。具有抗鹽、抗溫性能，壓力下仍具有非常高的導(dǎo)流能力。具有抗鹽、抗溫性能，在在150150200200 含含10%1

15、0%鹽水中陳化鹽水中陳化240h240h后抗壓強(qiáng)度不變。因后抗壓強(qiáng)度不變。因此對于任一深度儲層來說，使用陶粒支撐都會獲得較高的此對于任一深度儲層來說，使用陶粒支撐都會獲得較高的出產(chǎn)量、穩(wěn)產(chǎn)量出產(chǎn)量、穩(wěn)產(chǎn)量 與更長的有效期。與更長的有效期。 顆粒相對密度較高，達(dá)顆粒相對密度較高，達(dá)2.73.62.73.6，若在水力壓裂中使，若在水力壓裂中使用，對壓裂液的性能（如粘度、流變性等）及泵送條件（用，對壓裂液的性能（如粘度、流變性等）及泵送條件（如排量、設(shè)備功率）都提出了更高的要求。但對我們這種如排量、設(shè)備功率）都提出了更高的要求。但對我們這種火藥攜砂技術(shù)來說，基本上沒有什么影響?；鹚帞y砂技術(shù)來說，基本

16、上沒有什么影響。 采用采用13-2013-20孔孔/ /米的射孔器與多級脈沖攜砂延米的射孔器與多級脈沖攜砂延縫射孔技術(shù)的結(jié)合縫射孔技術(shù)的結(jié)合, ,滿足了用戶的的多方面需求；滿足了用戶的的多方面需求； 在大套管井的施工中，采用新型的在大套管井的施工中，采用新型的102-127102-127射射孔器，射孔穿深與孔徑得到了提高，射孔器的整孔器，射孔穿深與孔徑得到了提高，射孔器的整體綜合性能得到了大幅度的提高；體綜合性能得到了大幅度的提高； 采用采用60-9060-90度相位布彈，使射孔彈的射孔方向度相位布彈，使射孔彈的射孔方向朝向特定的地層裂縫走向，有利于油氣的流動。朝向特定的地層裂縫走向，有利于油

17、氣的流動。 射孔彈前置攜砂藥盒的使用，有利于巖石裂射孔彈前置攜砂藥盒的使用，有利于巖石裂縫支撐劑進(jìn)入地層，藥筒形狀的增效火藥結(jié)構(gòu)的縫支撐劑進(jìn)入地層，藥筒形狀的增效火藥結(jié)構(gòu)的使用，使火藥的裝藥量得以提高，也可以根據(jù)實(shí)使用，使火藥的裝藥量得以提高，也可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行增減藥量。際情況進(jìn)行增減藥量。前置藥盒裝配方式簡單，可提高射孔彈炸高與前置藥盒裝配方式簡單，可提高射孔彈炸高與穿深。穿深。前置藥盒內(nèi)的火藥可隨射孔彈射流進(jìn)入地層裂前置藥盒內(nèi)的火藥可隨射孔彈射流進(jìn)入地層裂縫中燃燒，起到擴(kuò)大射孔孔道和孔容的效果?？p中燃燒，起到擴(kuò)大射孔孔道和孔容的效果。前置藥盒外形與射孔彈裝配藥筒外形與彈架裝配與彈架裝配

18、 采用增效火藥分多級組裝與射孔槍組采用增效火藥分多級組裝與射孔槍組合為一體，一次下井一次作業(yè)完成；合為一體，一次下井一次作業(yè)完成； 采用多級火藥分裝，增大了裝藥量，采用多級火藥分裝，增大了裝藥量，有效加載時間長，提高了延縫效果，不影有效加載時間長，提高了延縫效果，不影響射孔彈射流與穿深。響射孔彈射流與穿深。 該復(fù)合射孔槍采用外盲孔泄壓結(jié)構(gòu)，盲該復(fù)合射孔槍采用外盲孔泄壓結(jié)構(gòu)，盲孔厚度選擇適當(dāng)，既能保證槍體的耐外壓，孔厚度選擇適當(dāng)，既能保證槍體的耐外壓，又能保證射孔彈發(fā)射后泄壓盲孔自然打開。又能保證射孔彈發(fā)射后泄壓盲孔自然打開。該復(fù)合射孔槍不存在粘貼泄壓墊脫落問題。該復(fù)合射孔槍不存在粘貼泄壓墊脫落

19、問題。（與以往復(fù)合射孔槍不同）（與以往復(fù)合射孔槍不同） 1、鋼管本體 2、密封墊 3、凸臺通孔 4、外盲孔 兩種一體式復(fù)合射孔槍結(jié)構(gòu)對比1324132R6.35R6.358.8R6.35328.81277011盲 孔前置藥盒射 孔 彈彈 架槍 體泄 壓 孔旁置藥盒圖d 實(shí)際應(yīng)用復(fù)合槍裝彈328.8328.81277011平底盲孔前置藥盒射 孔 彈彈 架槍 體平底泄壓孔旁置藥盒圖b 平底盲孔復(fù)合槍裝彈剖面前 置 藥 盒射 孔 彈 藥 套油管傳輸射孔施工管柱圖前 置 藥 盒射 孔 彈藥 套電纜傳輸射孔施工管柱圖序號序號性能指標(biāo)性能指標(biāo)1 1壓力脈沖波峰：壓力脈沖波峰：3 3個個2 2耐溫：耐溫：1

20、60 160 ，4848小時小時3 3耐壓：耐壓：80MPa80MPa4 4隔板點(diǎn)火延遲期：隔板點(diǎn)火延遲期：25ms25ms5 5峰值壓力：峰值壓力：50 - 100MPa50 - 100MPa（壓力值可調(diào)）（壓力值可調(diào)）6 6成縫數(shù)量：成縫數(shù)量：4 - 84 - 8條條7 7裂縫長度：裂縫長度： 3 3米（混泥土靶測試）米（混泥土靶測試）產(chǎn)品型號產(chǎn)品型號射孔彈型號射孔彈型號孔密（孔孔密（孔/ /米）米）備注備注DMZ73-13-9073或小8913 （90相位）可以實(shí)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)置式、下內(nèi)置式、下掛式、外套掛式、外套式等與高孔式等與高孔密射孔槍形密射孔槍形成多種組合成多種組合以及水平井以及水

21、平井射孔射孔DMZ73-16-9016 （90相位）DMZ89-13-9089或10213 （90相位）DMZ89-16-9016 （90相位）DMZ102-13-90DMZ102-16-90DMZ102-20-60102或12713 （90相位）20（60相位）16（90相位）DMZ114-16-90DMZ114-20-60102、127或1米彈20（60相位）16（90相位）DMZ127-20-60DMZ127-16-90DMZ127-40-45127127或1米彈BH57-220（60相位）16（90相位）40（45相位）混凝土靶混凝土靶6000mm1300mm試驗(yàn)后試驗(yàn)后產(chǎn)生產(chǎn)生8條裂

22、縫條裂縫,靶體分為靶體分為4塊塊靶體最大裂縫寬靶體最大裂縫寬60mm靶體被推出靶體被推出80mm槍與套管情況（槍身膨脹小于3mm，套管無損害）壓力試驗(yàn)記錄 試驗(yàn)時間：2008年3月31日 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：遼河測井壓力檢測中心 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及目的： 關(guān)于多級脈沖射孔器（雙盲孔）耐外壓力驗(yàn)證的試驗(yàn)（用戶要求外壓90MPa ）。實(shí)際試驗(yàn)外壓90MPa，保壓30分鐘。檢查射孔器盲孔深度及內(nèi)壁，均未發(fā)現(xiàn)滲漏及變形。后又做105MPa，保壓15分鐘。檢查射孔器盲孔深度及內(nèi)壁，未發(fā)現(xiàn)滲漏但盲孔壁厚深度有變形化，終止試驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)：（2米射孔器，兩種壓力分別測量64孔深度）實(shí)際值：9.4mmmm-8.9mm加工試驗(yàn)樣件：最大壁厚 8.9 mm 最小壁厚 9.3 mm90MPa壓力下： 最大壁厚 8.9 mm 最小壁厚 9.4 mm105MPa壓力下：最大壁厚 9.0 mm 最小壁厚 9.4 mm實(shí)驗(yàn)結(jié)果：耐壓90MPa滿足使用要求，耐壓90MPa以上還需進(jìn)一步驗(yàn)證。序號井號上次作業(yè)射孔器本次作業(yè)射孔器本次作業(yè)前產(chǎn)量本次作業(yè)后產(chǎn)量增加產(chǎn)液量對比結(jié)果產(chǎn)液(t/d)產(chǎn)油(t/d)含水(%)產(chǎn)液(t