DSQ多脈沖射孔技術在河南油田的應用

李 軍，袁結連，毛鴻輝，袁 偉，蔡如意，毛門豐,左 靜

（1.中國石化河南油田分公司石油工程技術研究院，河南 南陽，473132；2.中國石化河南油田分公司采油一廠，河南 南陽，473132；3.大慶油田采油十廠，黑龍江 大慶，166405；4.北方斯倫貝謝油田技術（西安）有限公司，陜西 西安，710065）

隨著河南油田進入開發(fā)后期，在特高含水、高采出程度下，地下水淹狀況極為復雜，剩余油層“薄、散、小、差、低”，挖潛難度越來越大。由于常規(guī)聚能射孔器在特低孔、低滲和需要改造的地層效果不理想[1-2]，而DSQ多脈沖射孔技術利用多級火藥燃速的差異性，實現燃氣對地層的多級壓力脈沖加載，延長作用時間，增大延縫半徑，達到有效降低注水壓力及提高油井產能的效果?；?011年河南油田原油生產的需要，在采油一廠開展并應用了DSQ多脈沖復合增效射孔技術，且和與之相鄰、油層物性非常相近的常規(guī)射孔井的射孔效果進行對比評價。

1 DSQ多脈沖射孔技術

1.1 技術原理

DSQ多脈沖射孔技術利用多級火藥燃速的差異性，將其在射孔器中合理組裝，從而實現燃氣對地層的多級壓力脈沖加載，延長作用時間，增大延縫半徑，達到降低破裂壓力并有效降低注水壓力，以及提高油井產能的效果[2-3]。

1.2 技術關鍵

（1）多級裝藥分段點火，使能量按順序釋放，從原理上避免壓力峰值疊加，保證射孔作業(yè)安全。要實現多脈沖壓裂，需從裝藥配方設計上獲得解決途徑。

（2）制備工藝、裝槍工藝、射孔工藝具有使用的安全性、可操作性。

1.3 造縫機理

DSQ的造縫長度可用式（1）表達：

式（1）中：L為總造縫長度；l0為射孔彈平均穿深；l1為一級裝藥延縫長度；l2為二級裝藥延縫長度。

圖1 多脈沖射孔機理Fig.1 Mechanism of multi-pulse perforation technology

一級裝藥[4]在地層中產生裂縫長度l1，由巖石損傷理論[5]推導，結果可表示為：

式（2）中：P1為一級裝藥產生的最大峰值壓力；σ∞為原巖破裂應力；σc為在巖石拉伸條件下，二次延縫臨界應力。

同理，二級火藥在地層中的延縫長度l2為：

式（4）中：B為裂紋寬度；E為巖石彈性模量；P0為燃氣壓力峰；r0為套管半徑；l為裂縫某點到套管中心距離。從式（4）可以看出，壓力越大裂縫越寬。第2次壓裂縫寬會大于第1次。

2 應用地層

DSQ多脈沖射孔技術在河南油田采油一廠主要應用在以下區(qū)塊油水井中：

2.1 斷層發(fā)育連通關系差、低品位油藏

東莊油田屬于低品位難采儲量，其為斷層發(fā)育，儲層物性差，邊水不活躍。由于地層虧空嚴重、能量嚴重不足，導致油井產液、產油能力低，其生產時間短，開發(fā)效果差；此外，部分井采用常規(guī)的增產措施效果較差。

2.2 早期射孔不完善的潛力層

一些投產時間長的潛力層，由于以前采用老式射孔槍型，使射孔不完善。例如J6-806距鄰井6-728井僅 12m，本次重復補孔段上次采用的是孔徑為Φ 10.9mm、穿深僅為522mm的89-1彈。

2.3 三采區(qū)塊見效差的上傾尖滅區(qū)域

例如：K423井位于Ⅳ11-321-2層西南上傾尖滅區(qū)，鄰井H417井（相距160m），目前全井生產Ⅳ11-321-3層，日產油2.3t、日產水23.4m3、含水91.2%、動液面1 526m，分析K423井Ⅳ11-321-2層應有一定的出液能力。又如：408井位于Ⅳ11-3層中部上傾尖滅區(qū)，分析408井Ⅳ11-2層應有一定的出液能力，目前出液差為射孔不完善所致 。

2.4 物性差的區(qū)域

油田開發(fā)中影響儲層出液能力因素很多，其中儲層物性決定其出液能力，一般儲層的滲透率大于等于500×10-3μm2為高滲透層，在50×10-3～ 500×10-3μm2間為中滲透層，在 10×10-3～ 50×10-3μm2間為一般低滲透層，在1×10-3～ 10×10-3μm2間為特低滲透層，小于1×10-3μm2為超低滲透層。例如：江河區(qū)Ⅴ-Ⅸ油組儲層物性差異大，非均質性嚴重，導致儲層動用程度不均衡。

3 應用效果評價

3.1 效果評價原則

為了正確評價DSQ多脈沖射孔技術的效果，挑選了相鄰且油層物性等方面非常相近的區(qū)塊，將DSQ多脈沖射孔技術與常規(guī)射孔進行對比。對比原則采用同層系的生產井作為可對比井，即將可對比井和被對比井射孔井段單位產能系數下的產液量進行對比[6]。

3.2 槍彈組合技術參數對比

DSQ多脈沖射孔技術在原一體式基礎上，再利用槍內空間，把彈架制作成含能彈架，使裝藥量提高1倍以上。

表1 槍彈組合技術參數Tab.1 Performance of different guns combined with shaped charges

從表1中可以看出，在多級火藥的作用下，DSQ多脈沖射孔延縫深度可以達到2 700 mm，比常規(guī)聚能射孔彈穿孔長度提高3倍以上。

3.3 槍彈組合應用效果對比

槍彈組合應用效果對比見表2。從表2可以看出，單位產能系數下產液量與射孔彈的穿深成正比，DSQ多脈沖延縫半徑最大，所以效果最好。

2011年1～10月，采油一廠應用DSQ多脈沖射孔技術62井次，其中油井57井，有效厚度達369.3m，日產液量969.3 m3/d，單位產能系數下產液量43.9 m3/（d·μm2·m），見表3。

表2 槍彈組合應用效果Tab.2 Application of different guns combined with shaped charges

表3 DSQ多脈沖射孔應用效果統(tǒng)計表Tab.3 Application statistics of DSQ perforation

3.4 單井射孔應用效果評價對比

為了更客觀地評價和對比DSQ多脈沖射孔和常規(guī)槍彈組合的射孔效果，針對單井和單井的可對比井進行效果評價，見表4。

表4 單井槍彈組合應用效果Tab.4 Application of different guns combined with shaped charges in a well

從表4可以看出：DSQ多脈沖射孔比89槍/89彈射孔增長幅度為261.4%；DSQ多脈沖射孔比102槍/127彈射孔增長幅度為630.8%。

3.5 典型井例分析

J6-806井距鄰井6-728井僅12m，油層物性、射孔段長度相近，兩口井上次采用的是孔徑為Φ10.9mm，穿深僅為522mm的89-1彈，射孔后效果差，屬于早期射孔不完善的潛力層。本次對J6-806井采用DSQ多脈沖射孔重復補孔，射孔后產液量由10.0m3/d增加到22.0m3/d，初期油量由0增加到6.0m3/d，以后一直穩(wěn)定在2.7m3/d。含水率由100%降為88%，說明DSQ多脈沖射孔技術效果顯著。而鄰井6-728井采用102槍127彈補孔，同樣16孔/m，但產液量僅增加3.0m3/d，產油量為 0.7m3/d。J6-806井平面圖及應用效果見圖2。

圖2 J6-806井平面圖及應用效果圖Fig.2 Production record curves and effect of the J6-806 well

4 結束語

DSQ多脈沖射孔技術在提高中低滲透層的滲流能力及增產增注方具有一定的效果，與常規(guī)射孔方式相比，措施有效率高，是老油田挖潛增效的有效手段之一。

[1]王艷萍,黃寅生,潘永新,等.復合射孔技術的現狀與趨勢[J].爆破器材,2002,31(3):30-34.

[2]李道品,張連春.我國低滲透油田開發(fā)當前之新進展[J].低滲透油氣田,2004,9(1):15-19.

[3]馮國富,汪長栓,等.多脈沖復合射孔技術試驗研究[J].爆破器材,2005,34(1):34-36.

[4]王澤山,徐復銘,等.火藥裝藥設計原理[M].北京:兵器工業(yè)出版社,1995.

[5]Paine A S, Please C P.An improved model of fracture propagation by gas during rock blasting-some analytical results[J].Int J Rock Mech Min Sci,1994,31(6):699-706.

[6]徐勇,等.射孔新技術在川西地區(qū)的應用[J].測井技術，2007,31(1):71-74.