等孔徑射孔彈在四川長寧頁巖氣田的應用

張俊鵬　李歡　白帆　楊雨凡

摘 要：隨著射孔完井應用的日益廣泛，射孔不僅影響著油氣井的產能，而且與后續增產改造措施的效果息息相關。人們逐步認識到射孔參數（孔眼直徑、穿深等）對壓裂效果影響的重要性，并把射孔參數對壓裂效果影響作為壓裂機理研究內容的重要組成部分。如何通過優化射孔參數降低地層起裂壓力，形成裂縫網絡，對提高儲壓裂效率具有重要的意義。本文介紹了86/89型等孔徑射孔彈在四川長寧頁巖氣平臺的應用情況，通過使用射孔器偏心于套管內仍能保持各相位穿孔孔徑均勻的等孔徑射孔彈，優化了射孔后的孔道參數，從而降低壓裂壓力，提高壓裂效率，同時降低壓裂成本。

關鍵詞：射孔參數;壓裂;頁巖氣;等孔徑;破裂壓力

1 引言

致密氣藏儲層孔隙度小、滲透率極低，常規開發方式很難實現有效動用。為了實現致密氣藏經濟有效的開采，一般采用水平井分段多簇射孔后進行體積壓裂方式開啟天然裂縫，使它不斷擴張，最終形成天然裂縫與人工裂縫交錯的裂縫網絡體系。壓裂改造技術是頁巖氣田試油配套技術的核心部分，也是提高頁巖氣井單井產量和增加可采儲量的關鍵技術，在頁巖氣田的開發中具有極其重要的地位。

射孔孔徑主要影響孔眼摩阻和地層的抗拉強度，直徑越大，孔眼摩阻越小，抗拉強度越低。然而在射孔時由于重力作用引起的射孔槍偏心，或者水平井在固井過程中水泥環偏置，都會導致射孔后套管孔徑和地層孔眼穿深、孔徑不均勻。而偏心射孔后的孔眼對后續壓裂裂縫起裂及延伸影響較大，射孔后孔眼越不均勻，后續各孔道破裂壓力差越大，導致部分孔眼未能正常壓裂或者裂縫非均勻延伸，裂縫口狹窄的則極易出現砂堵風險。

在射孔作業中，要解決孔徑不均勻的問題，則需要增加居中扶正環或者研制一種在偏心狀態下各相位孔徑基本一致的射孔彈，顯然我們更希望是后者的出現解決以上難題。

2 等孔徑射孔彈射孔穿靶理論

石油射孔彈利用聚能破甲原理進行穿孔，穿孔時依次穿透槍管、套管、固井混凝土層，最終在地層內形成一定長度的孔道。目前衡量射孔彈穿孔性能的主要指標為套管穿孔孔徑以及地層的穿孔深度。

射流經過油套間隙及其中的井液時，會消耗部分能量和質量。在偏心條件下射孔，各相位間的槍套間隙差距巨大，普通射孔彈在經過不同間隙時射流能量及質量損失不一致，從而表現在套管上的穿孔孔徑不一致。

等孔徑射孔彈通過特殊的藥型罩和彈殼結構設計，實現了射孔器偏心狀態下各相位孔徑基本一致的目的，有利于后續壓裂作業。

3 使用效果分析

在水平井常規射孔設計中，通常都假設射孔孔徑均一，深度相同，忽視了偏心射孔造成不同相位孔徑不一致的問題，但在實際水平井射孔施工中，射孔槍靠近套管下部一側的孔眼直徑大，穿深大;離射孔槍較遠的套管上方的孔眼直徑小，穿深小，存在射孔不均一的問題，會對水平井壓裂裂縫產生影響。

在A平臺，施工初始階段使用普通射孔彈，出現了地層破裂壓力高、排量較低的問題，為解決這一難題，需要提高套管孔徑及地層孔徑的一致性，經過兩段頁巖氣層的試用及對比，等孔徑射孔彈實現了壓裂壓力的降低。

使用普通射孔彈和等孔徑射孔彈在相鄰地層分別進行射孔，再分別進行壓裂，壓裂曲線見圖1、圖2。

由圖1和圖2可以看出：在排量較大的情況下，等孔徑射孔彈射孔后的地層施工壓力依然比使用普通射孔彈的地層要低3～6MPa，這既可以降低壓裂車的功率，又可以更快地將壓裂液壓入地層，節約壓裂時間和成本。

目前，86/89型等孔徑射孔彈已在F頁巖氣田使用3000余發，壓裂壓力降低明顯，有效提高了現場作業效率。

4 結論與認識

①以天然條件下的頁巖氣田為對象，使用等孔徑射孔彈進行射孔，通過壓裂情況對比發現，等孔徑射孔彈射孔后的地層壓裂壓力降低明顯，提高了作業效率;②等孔徑射孔彈既可以在偏心狀態下使用，同時也可以在正常狀態下使用，無需扶正裝置，簡化了作業設備，降低了作業難度;③等孔徑射孔彈對于大排量、高砂比，改善壓裂效果，提高頁巖氣采收率和深層頁巖氣的進一步開發效果明顯。

參考文獻：

[1]雷鑫，張士誠，許國慶，鄒雨時，郭天魁.射孔對致密砂巖氣藏水力壓裂裂縫起裂與擴展的影響[J].東北石油大學學報，2015（2）：39.

[2]謝榮華，王文軍.偏心壓力對水平井壓裂的影響[J].測井技術，2015（5）：39.