復(fù)合射孔工藝在塔河油田的應(yīng)用

陳東波，徐剛，蘇鵬，李渭亮

（中石化西北油田分公司工程技術(shù)研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

塔河油田YQ15井區(qū)上油組主砂圈閉為構(gòu)造型底水油藏。油藏深度5100m，分2套儲層:頂部差油氣層段和下部油氣層段。頂部差油氣層段孔隙度為9.9%。滲透率為4.42mD，為一套低－特低孔、特低滲儲層。下部油氣層段孔隙度為17.4%，滲透率為78mD，為一套中孔、中低滲儲層。

目前YQ15井區(qū)上油組已完鉆2口井，資料顯示，與塔河油田主體區(qū)碎屑巖油藏相比，該區(qū)物性較差；在塔河油田碎屑巖不需要壓裂的前提下，可以采用特殊射孔工藝，來改善儲層滲流能力。

1 復(fù)合射孔技術(shù)原理

復(fù)合射孔是射孔彈與復(fù)合火藥2種能量有機結(jié)合。射孔彈經(jīng)過導(dǎo)爆索加壓引爆后，使槍內(nèi)產(chǎn)生高溫高壓，爆炸射流侵徹形成孔道和爆炸沖擊。

金屬射流使彈殼破碎，并以高速切割片狀火藥，槍身內(nèi)壓力和溫度變化產(chǎn)生耦合作用，使得火藥快速燃燒并迅速轉(zhuǎn)為爆燃。并產(chǎn)生二次峰值壓力，主要用于造縫。最終在近井帶形成孔縫結(jié)合型超穿深裂縫體系［1－4］。

2 YQ15－2H井射孔方案

2.1 井段確定

在370m的水平段中，考慮到指端測井解釋為油水同層，本次射孔只打開跟端測井解釋的油層段，如圖1所示。

2.2 相位確定

針對軌跡設(shè)在油層中的不同位置確定不同的射孔相位，通過相位的調(diào)整使避水高度保持一致，促使底水均勻上升 （見圖1）。

設(shè)計穿深為2m，計算得出孔縫體系底深為5095m左右，距油水同層頂為1.1m，且鄰近油水同層段采用向上射孔。綜合考慮砂頂 （5091.5m）、井眼軌跡 （5092～5096m）及避水需求 （油水同層頂5096.1m），將射孔段分為5段，相位依次為:垂直向下90°，水平向下60°，水平向下30°，水平180°，水平向上60°。

2.3 槍型確定

塔河油田碎屑巖水平段一般采用的是139mm套管，復(fù)合射孔后，毛刺較大，102槍在水平段至造斜點容易卡槍。結(jié)合峰值壓力，通過計算，槍型選擇FS96－13DP39，射孔槍外徑96mm，壁厚10mm。射孔彈選用SDP40HMX30－1，13孔／m，裝藥量30g／發(fā)。混泥靶穿深730mm，混泥靶孔徑10.5mm。

圖1 射孔相位優(yōu)化圖

3 復(fù)合火藥量的確定

復(fù)合射孔的裝藥量是復(fù)合射孔設(shè)計中的關(guān)鍵點，決定著復(fù)合射孔的穿深及對地層改造的效果。確定水平井復(fù)合射孔的裝藥量設(shè)計需要遵循以下3個原則:高能氣體有效壓力須高于地層破裂壓力1.2倍，不能超過套管極限抗壓強度；高能氣體有效壓力造縫深度考慮避水需求；加大低滲段火藥量，來均衡打開段的滲流能力［2，5－6］。

3.1 下限值的確定

YQ15－2H井水平段垂深在5095m左右，依據(jù)該地區(qū)地層破裂壓力梯度可計出該井地層破裂壓力為86MPa，破壓壓力的1.2倍為103.2MPa。

3.2 上限值的確定

YQ15－2H井水平段套管外徑139.7mm套管，壁厚9.17mm，材質(zhì)N80，長圓扣，根據(jù)API標(biāo)準(zhǔn)其抗內(nèi)壓63.4MPa。加上地層平衡壓56.6MPa，其實際抗內(nèi)壓強度為120MPa。

3.3 其他影響因素

YQ15－2H井要求孔縫體系穿深為2m，根據(jù)擬合得出其需要的峰值壓力為115MPa；跟段差油氣層滲透率為指端油氣層的一半，通過裝藥量的調(diào)整，來均衡滲流能力。

3.4 最終復(fù)合火藥量確定

通過軟件模擬計算，安全有效的裝藥量范圍為0.35～0.45kg／m，選取10種裝藥量設(shè)計在該井況條件下產(chǎn)生的p－t曲線預(yù)測，曲線顯示裝藥量愈大峰值壓力愈大，30MPa以上的作用時間愈長。但在超過安全裝藥量范圍時，即裝藥0.45kg／m時，曲線形式表現(xiàn)為峰值壓力高，但壓力迅速下降，說明該藥量下套管損壞后對火藥燃燒產(chǎn)生的p－t歷程有明顯影響。結(jié)合縫長模擬，最后確定指端高滲段裝藥量為0.38kg／m，根端高滲段裝藥量為0.40kg／m，峰值壓力60MPa，有效壓力作用時間在6ms以上［3］。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

2013年5月2～3日對YQ15－2H井進行復(fù)合射孔作業(yè)。環(huán)空打壓至19MPa，穩(wěn)壓4min突降至12MPa，引爆射孔槍，TCP檢測系統(tǒng)顯示良好。射開層位T3h，井段5271.00～5437.00m，射孔總厚度166m，起甩射孔管柱，發(fā)射率100%。

鄰井YQ15井上油組采用歐文彈射孔，助排期間氣舉／抽汲 （2000m）共出液50m3左右，表現(xiàn)供液不足特征；YQ15－2H井同層位采用復(fù)合射孔工藝，氣舉 （1500m）助排期間供液穩(wěn)定在2m3／h左右；說明復(fù)合射孔較好的改善了地層的滲流能力 （見表1）。

表1 射孔效果對比

5 結(jié)論

1）通過與鄰井射孔后排液能力對比，認(rèn)為復(fù)合射孔在近井帶形成的孔縫體系較好的改善了地層的滲流性能，地層供液能力增強。

2）復(fù)合射孔適應(yīng)于深穿透需求，適合于目的層軌跡未鉆遇油層，井眼距油層1.5m以上，有深穿透需求的井。

3）復(fù)合射孔可以形成孔縫結(jié)合的滲流體系，改善導(dǎo)流性能，提高供液能力；結(jié)合適合的壓裂技術(shù)，為外圍低孔低滲儲層增產(chǎn)增效提供了新的思路。

［1］劉會娟，劉蔭忠，田毅，等 .復(fù)合射孔爆炸與燃燒機理數(shù)值模擬分析 ［J］.測井技術(shù)，2012，36（1）:78－83.

［2］沈晶鑫，成建龍，劉蔭忠，等 .內(nèi)置式復(fù)合射孔裝藥量優(yōu)化設(shè)計 ［J］.油氣井測試，2011，35（1）:75－78.

［3］陶亮，艾曉莉 .復(fù)合射孔數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性驗證及其應(yīng)用展望 ［J］.油氣井測試，2007，31（1）:45－49.

［4］張國按，孫志明 .高能復(fù)合射 （FracGun）在國外A油田的應(yīng)用 ［J］.石油鉆探技術(shù)，2006（1）:62－64.

［5］項忠華 .射孔壓裂參數(shù)優(yōu)化設(shè)計研究 ［D］.北京:中國石油大學(xué)，2002.

［6］吳飛鵬，蒲春生，陳德春，等 .高能氣體壓裂合理裝藥量的設(shè)計與應(yīng)用 ［J］.石油鉆探技術(shù)，2009（1）:80－82.