浅析油气井射孔磁定位
【摘要】单芯磁定位是电缆传输射孔最常用的仪器之一，它关系到射孔深度的校准。本文介绍了射孔用单芯磁定位的结构、分析了磁定位工作原理，阐述了测量时影响测量信号的因素。
【关键词】磁定位二极管磁钢接箍识别
射孔是油气田勘探开发中的主要完井方法。在钻井完成后，应用地球物理测井、录井等方法确定油气层位置，然后在井内下入套管，采用水泥将套管与井壁的环形空间封固，防止井身垮塌和不同层位的油、气、水窜层，然后通过射孔建立井筒与目的层之间的油气通道，进行试油或求产。
磁定位是电缆传输射孔最常用的仪器之一，来与地面仪器配合，测量井下套管、油管和钻杆接箍曲线，找出接箍位置参考深度的井下仪器。研究磁定位的结构、原理以及测量时信号的影响因素在实际应用中具有非常重要的意义。
1 磁定位的原理
没有干扰时，磁场强度不变，线圈中通过的磁通量不变，此时也
水平井射孔工艺技术 1、简介 水平井工程是近年发展起来的一项新技术，是“稀井高产”的重要手段。水平井技术已成为近50年来石油技术进步的代表象征，这从勘探到提高采收率各个阶段均有着广泛的应用潜力，在实现井网调整，控制流向和完井类型，减少液流损失和调整油藏压力等方面的灵活性，已成为一种油藏完井新方法，而水平井射孔技术则是水平井技术的重要组成部分。四川石油测井公司早在1994年就对水平井射孔技术开始了立项研究，经过几年的研究和现场试验，形成了一整套中、长半径的水平井射孔工艺技术，该技术国内领先，部分技术达国际先进水平，该成果获中国石油天然气集团公司2000年技术创新二等奖。 水平井套管井射孔完井既有利于提高产量又有利于以后进行增产措施和封堵作业。但水平井射孔井段长达几百米甚至上千米，要求射孔一次作业成功；要求向水平两边或两边以下３０°定向发射以免造成砂子沉降和底水突进；要求长达几百米的射孔枪顺利通过造斜段下入和起出。实践证明，我们已经解决了上述难题并能保证施工的安全性和可靠性。 2、主要特点 2采用液压延时分段起爆方式能完成长水平段的射孔作业。 2采用弹架旋转的内定向方式，定向精度高且与枪身旋转的外定向方式相比，在相同套管内径下可选择更大直径的水平井射孔枪。 2采用接头旋转扶正环和滚珠枪尾可大大减少起下射孔枪时的摩擦力。 2接头与枪体之间，公母接头之间采用防退扣装置，避免了落枪的可能。 2最新研制的起爆开孔装置可实现水平井的再射孔而不会将井液挤到地层中去。 2可实现全井筒氮气加压起爆方式完成水平井的射孔作业。 2可实现限流压裂的水平井射孔作业。 2利用独创的旁通传压起爆系统能完成水平井的射孔测试联作。 2采用地面监测系统能监测井下各段射孔枪的发射情况。 3、主要技术参数 2射孔枪外径：Ф８９mm 、Ф102mm 、Ф127 mm 2最高工作压力：９０MPa 、105MPa 、90MPa 2延时时间：５—7min 2定向方式：内旋转定向 2定向精度：±５° 2定向率：>９５％ 2发射率：>９９％ 2孔密：１０－２０孔／米 2枪体抗弯能力：３０°／３０米。 4、施工工艺 （1）起爆方式 水平井射孔起爆不同于一般直井射孔，不能采用投棒起爆方式，也不同于一般斜井射孔，它属于超长井段射孔，不宜采用一个压力起爆器的起爆方式。在水平段各点压力值相等，它可以实现几个乃至几十个射孔段的同时起爆，完全满足水平井一次射孔多段的要求，将大大提高工效。四川石油测井公司已成功地应用了三种负压起爆方式，分别是：①液垫或气垫加压力延时起爆器；②油压开孔装置加压延时起爆器；③旁通传压装置加压力起中爆器。
油气井射孔HSE作业指导书 （绞车工） 1岗位责任条件 1.1岗位文化素质：高中记忆上文化程度 1.2身体状况：身体健康，双眼矫正视力达到0.8以上，能适应艰苦野外作业条 件。 1.3工作经历：井口岗工作1年以上，绞车实习6个月以上。 1.4技能等级：初级工以及以上技能 1.5持证要求：持有效上岗证、井控操作证、HSE培训合格证、轿车特种作业操作证 1.6技能要求： 1.6.1熟练掌握射孔井技术，了解绞车系统和设备、工具、仪表的性能，争取使用和维护保养绞车系统； 1.6.2了解射孔技术标准，掌握技术规定和操作规程；有较强绞车系统操作能力1.6.3熟知井控\硫化氢防护知识,能熟练使用个类防护用品. 2岗位职责(HSE职责) 2.1遵守国家及施工所在地地方有关法律法规，规定及相关标准，执行国家、地方和企业有关HSE政策，法规和规定，执行上级和甲方的HSE管理规定及其他要求，对他人违章作业进行劝阻和制止。
2.2遵守各项HSE规章制度，服从作业队长的指挥，积极参加HSE 活动，执行以岗位责任制为主要内容的各项制度及技术措施，按照HSE要求落实作业计划。施工前对本岗位进行充分的风险辨识，做好有关控制措施，有效实施HSE“两书一表”，安全顺利完成岗位工作任务。 2.3负责按本岗未巡回检查路线及检查内容做好自检自查。积极履行HSE职责，及时发现和消除事故隐患，对不能立即整改的事故隐患，立即向作业队长汇报。对法相的现场不安全情况和行为未经整改的，停止施工。 2.4负责射孔绞车系统的日常检查，维护等工作。正确连接拆卸井下仪器和射孔器材，按照操作工程师指令进行轿车操作。 2.5遇突发事件时做好岗位职权范围的应急处置，确保应急处置程序有效运行。 2.6对上级HSE管理工作提出合理化建议或意见 2.7完成领导交办的其他工作 3岗位操作规程 3.1任务下达 检查本岗相关工具\设备,确保完好齐全并固定牢靠. 3.2队伍出发 行车途中系好安全带. 3.3井场安装 3.3.1正确穿戴劳动防护用品.做到”三穿两带”具体为,穿工衣、
1准确度可以定义为测量值与被测量的真值之间的符合程度或接近程度。 2分辨率是指仪器能够在输入信号中检测到的最小变化量,也就是仪器反映的被测物理量的最小变化。 3灵敏度用来表示一台仪器或一个仪器系统某一部分的输出信号和输入信号之间的关系,即灵敏度=(输出信号的变化量/(输入信号的变化量。 4测量误差是实际的测量值与真值之差。 5测量仪器的校检是用相对标准来确定测量仪表或测量系统测值读数(有时是电输出量与机械输出量之间的过程。 6绝对压力指液体,气体或蒸汽垂直作用在单位面积上的全部压力,包括流体本身的压力和大气压力。表压力等于绝对压力与大气压力之差,是相对压力。 7试油(气是指探井钻井中和完井后,为取得油气储层压力、产量、液性等参数,提交要求的整套资料的全部过程,是最终确定一个构造或一个圈闭是否有油气藏存在和油气藏是否具备开采价值的依据。 8流动压力是在自喷求产过程中特定的工作制度下所测得的油层中部压力(简称流压。 9当自喷井试油求产结束后在正常生产状态下将压力计下至油层中部深度,停放30~120min 然后关井,测出地层压力由生产状态到静止状态的变化过程,在这个过程中压力随关井时间的变化关系可以形成一条曲线,通常称压力恢复曲线。 0正压射孔是射孔时,静液柱压力大于地层压力。射孔时,静液柱压力小于地层压力称为负压射孔。 1喉道是指两个颗粒间联通的狭窄部分,是易受损害的敏感部位。
2 DST是钻杆地层测试是指在钻井过程中或完井之后对油气层进行测试,获得在动态条件下地层和流体的各种特性参数,从而及时准确的对产层做出评价。 3测试半径是在测试过程中由于地层流体发生物理位移,对一定距离的地层将产生作用,这个距离为测试半径又为调查半径。 4油、气田生产所部署的井统称为开发井,包括滚动井、投产井、注水井、观察井等。 5堵塞比DR是指实测生产压差与理论生产压差之比。 6流动效率FE表示地层在受到污染的产量与未受到污染情况下产量之比。 7抽汲诱喷发就是利用带有密封胶皮及单流阀的抽子,通过钢丝绳下入井中,进行上、下高速运动。 8提捞诱喷发就是用一个钢制的捞筒,通过钢丝身下入井内,一筒一筒的将井内液体捞出地面,从而降低井中液柱的高度,达到渗流的目的。 9注水泥塞上返试油计划是在很短时间内,从地面将一定数量的水泥浆顶替到已试油层与待试油层之间的套管中,待水泥浆凝固后形成-水泥塞,封住已试油层,然后再射开上面试油层段,进行诱喷,求产等工作。 1测试仪器可分为(指示仪表、(记录仪表、(控制仪器。 2测量仪器的组成(敏感元件、(放大元件、(指示和记录元件。 3指示器分为两类(模拟式和(数字式。 4测量误差是(实际的测量值与真值之差。 5测量误差分为(过失误差、(系统误差和(偶然误差。 6油层能量大小的标志是(油层压力的大小。
浅谈主要射孔技术 摘要 通过对国内外相关资料文献的调研,阐述目前我国油气田所采用的主要射孔技术。包括负压、超正压、复合压裂、水力割缝、过油管张开式射孔、全通径射孔作了一个详细的介绍,涉及到各射孔技术的原理、特点、适用范围及应用情况，也提到了国外一些比较先进的射孔技术如套管外射孔、连续油管输送等。最后,对各种射孔技术作了一个概括性结论，并指出应该推广应用最有潜力的三种射孔技术，同时加强国际合作，提高射孔水平。 关键词 射孔完井技术发展方向推广应用 引言 射孔是指利用射孔器,射穿封闭产层的套管及水泥环直至地层,沟通井简与产层间的流体通道的作业，是衔接于钻井和采油之间的一道关键工序。自1910年，用一个机械刀片在套管上旋转钻孔。1926年，SidMine首先发明了子弹射孔方法到1932年首次用于油井套管射孔,用了8天时间,下井11次，共发射80枚子弹。再到1945年高能炸药的聚能效应在射孔工艺中的应用，开发出了油气井聚能射孔弹，1946年首次在裸眼井中射孔，1948年在密西西比两
口套管井中射孔.聚能射孔弹穿透力强,效率高，从此聚能射孔技术在石油工业中得到了迅速发展。国外一直进行着减小射孔对油气层的伤害，提高射孔效率的研究，历经几十年的发展,射孔技术有了长足的进步。我国的射孔作业始于20世纪50年代初，经过半个多世纪的艰苦努力，在射孔配套工艺技术上取得了显著的成绩，但是与飞速发展的世界先进技术相比还有一定的差距. 1国内主要射孔技术 目前我国油田所运用的主要射孔工艺技术有：负压射孔技术、超正压射孔技术、复合射孔压裂技术、过油管张开式射孔技术、水力割缝射孔技术。 1。1负压射孔工艺技术 目前，是我国油气井在完井过程中普遍采用该技术。 1.1.1原理特点：射孔时采用低密度射孔液或者降低液柱高度，使井底压力适当小于地层压力，有助于清洁射孔孔眼，冲刷附在岩石表面的射孔弹金属碎屑，降低压实带损害，形成干净畅通的孔道，同时也可以防止完井液中的微粒渗滤到地层，造成伤害。负压的实现一般是调整压井液密度或降低井筒内液面高度。 1.1.2负压选择： 负压射孔需要选择一个合理的负压值，一方面要保证孔眼清洁能够冲刷出孔眼周围破碎压实带中的大部分细小微粒，另一方面又不能超过某个值以免造成地层出砂、垮塌、套管挤毁或封隔器失效和其他方面的问题。一般采用美国Conoco
水平井重力定向射孔方式研究 测井技术 WELL LOGGING TECHNOLOGY 1999年第23卷第1期vol.23 No.1 1999 -------------------------------------------------------------------------------- 袁吉诚陈锋 摘要介绍了内定向和外定向两种水平井重力定向射孔方式，从运用范围、定向精度的定量分析以及定向射孔的检测手段方面比较了两者的优缺点，列举了该技术在国内的使用情况，并讨论了特殊井况下水平井定向射孔方式的优选方法。 主题词：水平井定向射孔精度优选法 On Oriented Gravity Perforating Modes in Horizontal Well． Yuan Jicheng, Chen Feng. ABSTRACT Internal and external oriented gravity perforating modes for horizontal well are introduced herein.The advantage and disvantage of the two modes are compared in terms of application range,orientating accuracy and the checking means to examine the oriented perforating results.Their application status in China is enumerated and the optimization of oriented perforating in horizontal well is summarized too. Subject Terms：horizontal well oriented perforating accuracy optimization 引言 水平井射孔一般要求向水平两侧或两侧以下30°方向射孔以免造成地层砂向井筒内沉降和底水突进。目前，国内外的水平井重力定向方式大致有两种：一种是采用在枪身外焊翼翅，配合转动接头，靠翼翅与井壁摩擦阻力不平衡，在偏心重力作用下实现枪串的整体转动来进行射孔定位(称外定向)；另一种是在枪身内采用弹架偏心设置，配合偏心支撑体，在偏心重力作用下弹架旋转实现每根枪射孔定位(称内定向)。经过长时间的使用和研究对比，我们认为，在水平井射孔中采用内定向方式的优点更多，在一般条件下，应优先采用内定向方式。在特殊井况下则要经过研究对比，方能决定采用哪一种定向方式。 内定向方式的优越性 1．在相同套管尺寸下内定向方式可选择更大外径的射孔枪 无论采用何种定向方式，安全是第一重要的。由于水平井射孔井段很长，为了不发生卡井事故，根据经验我们将枪体的包容外径与套管内径的尺寸之差(间隙)确定为≥10mm，在此基础上来讨论这两种定向方式。表1为3种套管尺寸的枪体外径选择表。
水平井体积改造技术 目前我国页岩气勘探开发工作正在起步阶段，与国外差距较大，许多制约我国页岩气开发的技术瓶颈亟待突破。《页岩气发展规划（2011-2015年）》（以下简称《规划》）的发布对我国页岩气开发的有序发展具有重大意义，它指出了未来一段时间我国页岩气产业需要科技攻关的8项任务，这为解决制约我国页岩气综合开发利用问题指明了方向。本文主要对体积改造技术进行简要阐释，希望能借此推动我国页岩气开发技术的进步和发展。 体积改造技术亟需突破 页岩气储层具有渗透率超低、厚度大及天然裂缝发育的特点，气体主要以吸附态吸附在有机质表面，常规改造形成单一裂缝很难获得好的增产效果。因此，必须要对天然裂缝发育和岩石硅质含量高（＞35%），脆性系数高的页岩进行体积压裂。通过水力裂缝沟通天然裂缝，增强渗流能力，从而提高页岩 气井的经济效益。 图1 钻式桥塞封隔技术
图2 北美不同地区页岩气水平井分段压裂工艺运用情况 与美国相比，我国页岩气藏储层产状有埋藏深度、厚度较薄和多层叠置的特点。因此，水平井体积改造技术就更为适合我国页岩气藏的开发。在《规划》中提出的“体积改造技术”，就是采用分段多簇射孔和多段一起压裂的模式，利用缝间干扰，促使裂缝转向，产生复杂缝网，从而增大流动通道。而“水平井体积改造”则是以分段多簇射孔技术、可钻式桥塞工具和大型滑溜水压裂技术为主。 分段多簇射孔技术是关键 分段多簇射孔技术是实现体积改造的技术关键。其目的是为了压裂形成网状裂缝、提高改造体积，进而减少井筒附近的压力损失，并为压裂时产生的流体提供通道。其特点是可以实现：一次装弹、电缆传输、液体输送、桥塞脱离、分级引爆。分段多簇射孔每级分4～6簇进行，每簇长度为0.46～0.77m，射孔枪每簇之间的距离为50m，实际井眼中每簇间距一般为20～30m，每个压裂段控制在100～150m左右，孔密16～20孔/m，孔径13mm，相位角60°或者180°，排量一般为16m3/min，单孔流量0.27m3/min。
油气井射孔技术探究 发表时间：2017-03-16T16:03:08.647Z 来源：《科技中国》2017年1期作者：刘武明曾艳琳刘惠平陆恒 [导读] 射孔技术是油气井完井工程中的重要环节并在最近几年获得了巨大发展，极大的促进了油气井的增产。 重庆科技学院 401331 重庆科技学院 401331 孝感市应城古楼小学432400 江汉油田钻井二公司433123 司树杰重庆科技学院401331 【摘要】：射孔技术是油气井完井工程中的重要环节并在最近几年获得了巨大发展，极大的促进了油气井的增产。国内外射孔技术大致分为以下几方面：①高效射孔完井技术，如聚能射孔技术，为了最大程度的沟通油气生产通道、提高产能，该射孔技术逐渐向大药量、超深穿透，多级火药装药气体压裂增效等方向发展；②可以保护油气层、完善和提高射孔完井效果射孔工艺技术，如负压射孔工艺技术、动态负压射孔工艺技术、超正压射孔工艺技术、定方位射孔工艺技术等；③可以提高作业效率一体化组合作业工艺，包括提高测试资料真实性的射孔与测试联作工艺、射孔与酸化、射孔与压裂等措施联作工艺等，如 DST（油气井中途测试）联作工艺、负压射孔测试工艺等；④可以提高作业安全性和效果的管柱安全性设计、施工优化设计、智能定向射孔、射孔施工过程监测和诊断等；⑤可以恢复油气井产能、延长使用寿命的增产措施，如射爆联作增产技术和爆燃压裂增产技术等。 射孔技术及工艺的不断丰富和发展，改变了单纯依靠射孔器简单打开油套管的油气田开发模式，不断充实着射孔技术和工艺在油田开发中的作用。 【关键词】：射孔技术 射孔技术是油气井完井工程中的重要环节，以下为目前国内外主流的射孔技术及其研究。 1 负压及动态负压射孔技术 负压和动态负压射孔技术是通过在井筒中制造负压，射孔时利用负压形成的地层与井筒间的压力差产生快速的冲击回流，冲洗孔道附近地层和孔道内的堵塞物，清洁油流通道，使近井带地层的渗流特性更接近于原始地层，是一项较好的射孔增产工艺技术。近几年在国内得到了极大发展，目前国内成熟的负压射孔工艺是利用管内封隔器将射孔层段隔离，然后在油管内按要求形成负压，通过压力起爆方式使油管与封隔器以下套管环空沟通，在射孔段形成负压，继而引爆射孔枪实现负压射孔。 2 深穿透聚能射孔技术 原始射孔技术是采用子弹式射孔作为穿透套管及水泥环、构成目的层至套管连接孔道的手段，但这种射孔方式的穿深有限，经常无法形成有效的孔眼，所以聚能射孔得到迅速发展。聚能射孔利用聚能效应，具有优异的穿孔破岩作用，提高了射孔穿深。 随着油田开发对射孔要求的提高，国内外都进行了对超深穿透聚能射孔技术的研究。射孔弹的穿深获得极大提高，我国四川射孔弹厂研制的型号为SDP48HMX39-1 的射孔弹，其混凝土靶平均穿深指标也已达到 1 538 mm，基本达到国际领先水平。目前国内外射孔弹平均穿深总体提高了近 1倍以上。 3 定向射孔技术 定向射孔是利用定向仪器或定向装置从而实现对射孔方向的控制，以达到优化射孔方案、提高开发的效果。定向射孔技术主要有直井定向射孔和水平井定向射孔。 直井定向射孔主要是利用陀螺仪测定井下射孔方位角，实现对射孔方向的控制。在油气田开发过程中，储集层及其最大主应力方向常常与水平方向存在一定的夹角 α1和α2，利用陀螺仪定向后调整枪内射孔弹夹角或转动射孔管柱，使射孔方向指向主应力方向，从而使射流更易破碎储集层岩体，以便在后期的压裂增产改造过程中减小储集层破裂压力，降低压裂实施难度，改善射孔效果，增加储集层有效泄流面积以获得更高产能。 4 复合射孔技术 复合射孔是在聚能射孔基础上，将复合推进剂引入到射孔枪内作为二次能量。在聚能射孔弹射孔形成孔道的同时，复合推进剂被激发，在枪内产生高温高压气体，通过枪身泄压孔释放并进入射孔孔道，对地层进行气体压裂，形成孔缝结合型的深穿透。经验表明复合射孔可使单井产能提高 1 倍以上。近几年通过系统的基础理论研究及测试技术研究、枪身材料及承压能力研究以及火药装药结构、火药燃气控制技术的研究，由原来枪内装一级火药的装药结构发展为枪内装二、三级火药，大幅度提高了复合射孔能力，模拟打靶试验的压裂裂缝长度增加近 1 倍。同时，以延迟点火技术、速燃控制技术为基础发展起来的多级脉冲复合射孔技术已经开始应用于油气田开发，通过控制多级火药燃爆做功时间进一步提高了射孔效果。迄今为止，复合射孔已经形成了内置式、下挂式等多种装药结构形式及深穿透、大孔径、高孔密等多种产品系列，以及与完井工艺配套的全通径射孔与酸化压裂联作、水平井等复合射孔联作工艺技术。 5 全通径射孔技术与泵送射孔与桥塞联作技术 全通径射孔技术是采用油管将特制的全通径射孔器和配套的井下工具连在一起下入，并由校深短接定位，输送至目的射孔层后，起爆器点火，全通径射孔枪内射孔弹爆炸，残渣会自动落入井底或口袋枪中，射孔管串内形成与油管相当的通径，不需提管柱或丢枪作业就可顺利开展后续测井、酸化压裂、地层测试等作业，避免了多次作业对井下参数的影响，测试数据更能体现储集层的原始物性，使油层评价更为准确。 在水平井压裂工艺上，由于受井筒、地质条件和压裂设备水平的限制，须采用分段射孔和压裂才能实现储集层的最大开发效率。而传统油管输送水平井射孔工艺很难实现多段射孔和压裂。泵送射孔与桥塞联作工艺采用电缆输送方式，每段压裂只需一次电缆下桥塞并完成多次射孔，降低了作业时间和作业成本。 6 定面射孔技术 压裂裂缝的走向垂直于井筒轴向并沿井筒径向扩展才能获得最佳的缝网系统。国内外常规的射孔器为 60°相位螺旋布孔，此方式不能有效引导裂缝走向，压裂裂缝只能沿垂直于天然最小主应力的方向扩展，不能控制裂缝走向，在分段压裂中极有可能造成段与段之间压裂裂缝的交叉串通，影响压裂效果。定面射孔技术改变了常规螺旋布弹方式，采用特制超大孔径射孔弹及特殊布弹方式，射孔枪分簇布弹，
水平井压裂裂缝起裂与扩展 引言： 通过国内外研究人员实践表明：由于水平井具有单井产量高、穿透度大、泄油面积大、油气储量利用率高及能避开障碍与环境复杂的区域等特点。对于低渗透油藏、薄差储层油藏、储量较小的边际油藏以及稠油油气藏等，水平井压裂是这类油藏最佳的开采方式。最近一段时期，随着学者们的不断研究以及钻井完井等工艺技术水平的提高，水平井开发技术成为人们开发低渗透油田的研究重点并被广泛应用。 水平井与垂直井、普通定向井的裂缝起裂机理都有明显区别。水平井自身存在复杂性与特殊性，钻遇地层环境比较复杂，水力裂缝在发生破裂时所需的起裂压力比垂直井的破裂压力高得多，通常会发生裂缝不张开，导致压裂失败。深入研究水平井裂缝起裂机理，找出合理的起裂规律是水平井压裂施工成功前提保障。 第1章水平井井壁上的应力状态 水力压裂时裂缝的形成主要是决定于井壁的应力状态。一般认为：当井壁上出现有一个超过岩石抗拉强度的拉伸应力时，井壁便开始破裂。 1.1 由于地应力所产生的井壁应力 地应力是由地壳岩层的重力场或即上覆地层压力及地质构造应力场所组成的。一般可认为, 地应力中的一个主应力是垂直于地壳表面的,其余两个主应力则是水平的。如果只考虑上覆地层载荷引起的重力作用(即不存在地质构造运动力)，且认为地下岩石处于纯弹性状态,可将初始的地应力分解为垂道方向的正主应力σz和两个相等的水平方向的正主应力σx入和σy。 式中 h-底层的埋藏深度； ρ-上覆岩层的平均容重，其理论值可取。00231kg/cm3; μ-岩石的泊松比。
在有些构造运动活跃的地区会出现异常大的侧应力(水平应力) , 井且在通常的情况下三个原地主应力是不相等的。设取压应力的符号为正, 拉应力为负, 三个主应力分别表示为σ1,σ2和σ3 (σ1>σ2>σ3>0) , 根据地质构造形成时的受力特点, 正断层、逆断层和平推断层发育的区域里, 三个主应力的方向是不相同的(图1)。 图1 不同断层发育地区的顶应力分布情况 休伯特考虑到多数岩石的内摩擦角都接近于30°这个事实, 认为在正断层发育地区, 最大主应力σ1等于有效的上覆压力，最小水平主应力σ3最大的可能是等于1/3上覆压力;在逆断层发育的地区,最小主应力σ3等于有效的上覆压力, 而最大水平主应力σ1顶多会等于3倍的上覆压力; 而在平推断层活跃的区域里, 有效的上覆压力则为中一间主应力。 由于地壳中的岩层可视为弹性半无限体, 井壁上的应力状态可简化为平面向题来分析。如果两个水平方向的压缩地应力不相等(设为σ1>σ2> o )，可把井眼看成是在互相垂道的方向上分别作用有σ1和σ2两个压缩外应力的弹性平板中的一个小圆孔(图2 )，孔壁上的应力就相当于井壁上的水平应力。而井壁上的垂直应力分量仍可视为σz=ρh，为上覆岩层的压力。
油气井用射孔枪 Perforating gun for oil and gas well 1范围 本标准规定了油、气并用射孔枪的产品允类、技术要求、试验方法、检验规则和标志、包装、运输、贮存。 本标准适用于油、气井用有枪身射孔枪的制造、检验。 2引用标准 下列标准所包含的条文，通过在夺标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB/T 228-1987金属拉伸试验法 GB/T 229-1994金属夏比缺口冲击试验法 GB/T 230-1991金属洛氏硬度试验方法 GB/T 231-1984金属布氏硬度试验方法 GB/T 9253.2-1999石油天然气工业一套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和检验 GB/T 13384-1992机电产品包装通用技术要求 SY 5304-87石油钻采机械产品用锻件通用技术条件（1998年确认） SY 5306-87石油钻采机械产品用机械加工通用技术条件（1998年确认） SY／T 6297-1997油气井射孔器评价的推荐作法 JB 4730-1994压力容器无损检测 3．产品分类 3.1射孔枪按产品结构特性分为常规射孔枪、水平井射孔枪、通径射孔枪和增效射孔 枪。 3.2射孔枪结构特性代号： 常规射孔枪——省略； 水平井射孔枪——S； 通径射孔枪——T； 增效射孔枪——Z。 3.3产品型号： 产品型号的表示方法如下： 示例：枪体外径89mm，孔密为16孔/m，相位角为120°，工作压力位70Mpa的常规射孔枪，其型号为：SQ89—16—120 70Mpa 示例：枪体外径89mm，孔密为16孔/m，相位角为150°，工作压力位105Mpa的水平井射孔枪，其型号为：SQ89—16—150S 105Mpa 3.4尺寸参数 3.4.1常规射孔枪尺寸参数应符合表1的规定。 表1 常规射孔枪尺寸参数
水平井分段压裂技术二〇〇九年四月二十一日
一、立项背景 大庆外围储层渗透率低、丰度低、厚度薄、直井开发效益低或无效益，水平井是解决外围低渗透油田多井低产、实现高效开发的重要手段。但由于储层物性差，大部分水平井必须压裂才能达到产能。大庆油田在“八五”期间就开展过水平井笼统压裂试验，但水平井笼统压裂存在针对性差、部分层压不开及小层改造规模难以控制等问题（见图1），为提高压裂针对性和压裂效果，急需开展分段控制压裂技术攻关。 但水平井分段压裂是一项世界级难题，主要存在以下技术难点: 一是水平井井眼轨迹复杂，最大曲率达到17°/25m，多为阶梯式、波浪形，压裂管柱起下困难，砂卡几率大，施工风险高； 二是水平段长（500-700m）、压裂层段多，非均质性较严重，裂缝起裂、延伸复杂，压裂设计及现场控制难度大。 2005年在州78-平67井，采用常规分段压裂工具实施不加砂压裂进行了探索性试验，压后管柱拔不动，上修井作业后发现封隔器胶筒破损，从而证实了水平井分段压裂确实存在较大风险。 因此，水平井分段控制压裂技术已成为制约水平井大面积开发应用的瓶颈技术，急需研究、攻关。 图1 南246-平309井井温测试解释结果 二、主要创新点及解决的关键技术 通过研究、攻关，该项目主要取得以下三方面技术创新： 创新点1：研究了安全、高效、耐磨蚀双封单卡分段压裂管柱，形成了分段控制压裂主体工艺。
工艺管柱主要由安全接头、水力锚、K344-110封隔器、导压喷砂器、扶正器，导向死堵组成。该工艺通过双封隔器单卡目的层段，层层上提完成多段分层压裂施工，具有针对性强、安全性高、加砂量大、施工效率高等特点，工艺管柱主要取得四项关键技术的突破。 关键技术1：研制小直径封隔器，不断提高耐温、耐压指标。 ⑴封隔器整体结构设计 考虑到工具在水平井中的密封状态较直井有较大差异，管柱设计时上下封隔器工具外径为φ110mm，由于小直径封隔器密封φ124mm套管，扩张比大，径向尺寸缩小8%，扩张比由1.1增大至1.2，承压性能降低70％，无法实现多段施工。 表1 胶筒扩张比对比表 ⑵胶筒结构设计 经过有限元分析，胶筒内的最大应力发生在肩部附近，是其它部分应力的3.0～3.6倍，在对扩张胶筒结构设计时，重点对肩部进行优化设计，以提高其承压性能，降低残余变形。 胶筒布线采取钢丝连线和尼龙连线加强设计（专利产品），在两层尼龙线之间增加钢丝帘线层，降低胶筒残余变形；优化钢丝帘线角度，经过试验，15°帘线角变形最小；均匀分布钢丝帘线张力，全部为5Kg，确保受力均匀，缩小两端金属紧固件间隙，避免钢丝锁紧后移位。 ⑶胶料配方优选 研制出了HNBR、NBR、二价盐改性、高弹性炭黑增强的共混纳米胶筒，其物理性能大幅度提高，（炭黑颗粒小于100纳米，二价盐粒径小于20纳米）属纳米材料，纳米颗粒分布更加均匀，增加了橡胶的密度；在受力后，受力后有效地阻止了导致胶筒损坏的大裂纹产生和抵制了高温油的渗透能力。 经过与协作厂家多次攻关改进，k344工具的胶筒指标由初期的70℃、40MPa 提高到90℃、50MPa，150℃、50MPa，残余变形由20%降低至5.0％以内，满足了大庆外围葡萄花油层、扶余油层压裂需要。油浸试验情况见表2。 表2 KZ105-9-50胶筒油浸试验表
水平井射孔技术介绍 一、水平井射孔技术 “水平井射孔技术”是国家“八五”重点科技攻关的配套项目，大庆油田水平井开采的主要对象是低丰度、低渗透、低产的“三低”油层，需要压裂改造方能投产。当水平井的油层胶结很差或油层需压裂改造的情况下，在油层套管较低的一侧射孔比较合适，使射孔孔眼在油层水平面的下方， 因此，产层流体上行流动，避免了油层吐砂及后期开采套管沉砂问题。另外，还为压裂提供了沿油层两侧延伸的水平通道，避免垂向通道可能造成的油层顶底盖层被压开的问题。为此我们开发研制了几种低边定向射孔枪。 一种是弹架旋转低边定向射孔枪，它主要由枪体、弹架、配重块、轴承等组成。由于采用了这种结构，不论射孔枪体随着水平段井眼如何转动，相邻二个射孔弹相位均为低边夹角120°，这样就达到了低边发射的目的。 它的特点是结构紧凑，灵活可靠，不受枪身外部环境的影响，安装比较容易，起下安全顺利，它适合于射孔井段多且井段较短的井。 另一种是枪身旋转低边定向射孔枪，它在井下的管柱组合为：引鞋+射孔枪+传爆接头（带导向块）+……+压力起爆器+旋转接头+油管至井口。在射孔枪组的顶部接一个旋转接头，再在每两支枪间的传爆接头上加工有导向块，弹架和射孔弹及枪体是相对固定的。由于射孔枪的形心与重心不重合，产生一个扭转力矩，在进入造斜段后射孔枪便在此力矩作用下，开始转动，使重心向下、形心在上沿水平段前进，以保证射孔弹发射方向是低于水平面，从而达到低边发射的目的。 依据上面的技术原理，根据油田开发的需要，我们还研制成功了水平180°射孔枪，以及三相位水平井射孔枪等，水平井射孔枪已形成系列化。 二、复合射孔技术 复合射孔工艺技术是一项集射孔完井与高能气体压裂（简称HEGF）于一体的高效完井技术。它能一次完成射孔和高能气体压裂两道工序，做到在射孔的同时对近井地层进行气体压裂，形成多条微裂缝，并可解除钻井、固井、射孔等过程对地层的污染，从而改善近井地层导流能力，提高射孔完井效果，达到射孔完井和增产、增注的目的。 1、作用机理 由于复合射孔技术是聚能射孔与高能气体压裂技术的结合，因此，有必要介绍高能气体压裂的作用机理。高能气体压裂和爆炸压裂、水力压裂有着本质的不同，对比其压裂过程中的P-t曲线可以清楚地看到这一点，下表列出了三种增产措施的主要参数。 （1）造缝作用 气体发生器在目的层段引燃后，迅速产生高温、高压气体，对井壁形成脉冲加载，井眼周围地层的岩石被压缩，当井筒内压力超过对应加载速率下岩石的破裂压力时，即在井眼周围形成多条径向裂缝。 （2）裂缝的延伸 达到峰值压力后，发生器产生的大量燃气继续释放，当进入裂缝的燃气在裂缝面上形成的压力超过裂缝的延伸压力时，裂缝得以向前扩展。与此同时，井筒内的压力不断下降，至D点时，井筒内的压力与地层压力达到平衡，裂缝延伸终止。 （3）裂缝的支撑及闭合 水力压裂是采用支撑剂支撑形成的裂缝。而HEGF无支撑剂，却能长期保持较高的裂缝导流能力，其原因在于HEGF是一个动态过程，在一定的加载速率冲击载荷作用下，形成的多条径向裂缝具有一定的随机性，裂缝面不再垂直于最小主应力的方向。由于地应力产
水平井射孔技术的进展 在高角度或水平油井进行射孔作业，对于任何油田服务公司都是一项严峻的技术挑战。为了保持井眼和射孔通道的稳定性所采取的按最大地应力方向射孔的手段，更为射孔作业提高了难度。如何在通过狗腿严重井眼时保障射孔方位，最终高质量地完成射孔作业，需要根据有效的科研数据进行详细的前期准备工作。 从地质力学观点看，为了维持井眼和射孔通道的稳定性，射孔最理想的方向是在地层最大应力方向上。由此我们所遇到的第一个难题是，在高角度和水平井段上怎样才能够保障射孔的方向。油藏的机械特性可以从地层的声波和密度数据中分析得出。如果是在非常软或未压实地层，由于地层的应力接近各向同性，应力大小差别不大，在这种情况下实施定向射孔作业是不适宜的。机械特性分析结果还可预测在临界压差情况下油井是否会出砂。临界压差是指油藏的平均压力与井底流压之间的差别，如果高于临界压差，由于射孔或地应力所引起的松动的砂粒就会开始移动。 为了防止油井出砂以及延长油井的寿命，临界压差必须从油田生命周期的角度来考虑。当油藏压力下降时，油藏的净垂直应力和净横向应力均增加，从而导致横向应力的增加。横向应力增加到一定程度时，弱的胶结岩石就会开始崩解，这时为保障射孔稳定性所允许的压降就会很小。由于油藏衰竭引起的应力变化与油藏的深度、面积、厚度和油藏及其周围地层的弹性特性有关。 尽管我们通过大量的计算和分析，确定了油井的射孔方向，但如果不能够检验射孔枪确实是在被确定的方向上发射的，那么射孔作业就不能算是成功的。需要考虑的其他几个问题有扭转和拉伸，如何将射孔枪安全地输送到目的层，尤其是通过狗腿严重的井眼，这需要扭转和拉伸模拟软件来对射孔枪、油井轨迹和仪器的跳动情况进行模拟。 为了满足在水平井中射孔作业的需要，需要开发一套水平井定向射孔系统。对这套系统的要求是，能够穿过狗腿严重井段，能够使射孔弹定位，能够证实射孔弹被发射到预定的方位上。基于上述要求，系统应该有一个可以转动的机械装置，即使是在复杂的弯曲井段也能够满足射孔枪定位的需要。这个系统必须小而坚固，能够承受住在被输送到目的层时所产生的扭转和拉伸力量，系统还应该有一个验证射孔方位的装置。贝克-阿特拉斯公司利用现有的先进技术以及为这套系统而开发的技术，完成了这套系统由理论到现实的转化。新开发的技术包括，射孔枪采用偏心设计，偏心设计可以帮助在复杂情况下判断枪身的方位；在每一支射孔枪的顶端增加一个可旋转的连接器，避免附加的旋转系统，在现场连接更方便；安装在旋转连接器上的射孔识别指示器，它可以准确地确定射孔枪在点火时候的位置和方位，还具有检验枪身是否被准确定位，检验油井的倾角是否在旋转器能够使用的范围等功能。 在水平井中能够对射孔枪准确地定向，向油水界面相反的地层中射孔是十分必要的。到目前为止，这种水平井定向射孔系统已经在挪威、德国、北非和英国的一些油田的高角度和水平井中在负压和平衡压力环境中应用了67次，控制油井出砂和出水，稳定井眼和射孔弹通道，从而延长油井寿命和提高油井产量。
目录第一章水平井射孔概述第二章全方位射孔第三章定向射孔第四章水平井射孔配套技术第五章水平井射孔引爆技术第六章水平井射孔器材的技术要求和指标第七章水平井射孔施工过程第八章水平井射孔 水平井射孔工艺 第一章水平井射孔概述国内外水平井完井方法一般有裸眼完井、割缝筛管完井和套管完井三种。套管完井必须进行射孔施工才能达到采油，采气的目的。胜利测井公司1991年2月完成全国第一口水平井（埕科1井）的射孔施工，填补了我国水平井射孔技术的空白。相继解决了枪身输送防卡，上返射孔时油管加压、引爆造筛管装置、射孔枪及射孔弹的定向、定向射孔器方向监控、引爆地面监测及施工工艺等多项技术关键。定向方式由全方位射孔发展到外定向、内定向射孔，引爆方式由单级引爆发展到双向引爆、多级引爆。射孔枪型也由最初的73型，发展到60型、73型、89型、102型、127型等系列的射孔枪。可满足不同曲率半径的水平井射孔要求。水平井射孔从工艺上可分为全方位射孔和定向射孔。对于不同地质构造的水平井应采用不同的射孔方案，当射孔层段为胶结较好的地层时，可采用全方位射孔，当射孔层段为胶结较差的地层时，为了防止油层出沙，必须进行定向射孔，使射孔孔眼在套管底部一定角度范围内。另外，为减缓高含水厚油层顶部射孔完井后的底水跟进速度，防止油层快速水淹，应进行定向射孔。第二章全方位射孔水平井全方位射孔工艺与普通油管输送射孔基本相同。射孔器在进入水平段之前，必须经过曲率半径不同的大斜度井段，在这个过程中，射孔器要经受射孔管柱自重的压力、浮力、摩擦阻力、管柱的推力等，因此对射孔枪和弹架的有关技术指标要求较高，如耐压、抗拉、加工精度等指标。全方位射孔的相位角有30°、45°、60°等，孔密16孔/m、18孔/m、24孔/m、36孔/m。第三章定向射孔定向射孔是指射开套管的方向在水平方向以下的射孔工艺，分为两方位、三方位、四方位，夹角分别为90°、120°、160°、180°，孔密可根据射孔优化设计在8孔/m~20孔/m间选择。定向射孔工艺从结构上分为外定向射孔工艺和内定向射孔工艺。水平井外定向射孔器工作示意如图1 1 外定向射孔工艺 1.1 结构主要由射孔枪、枪头、中间接头、枪尾、活络接头、方向监测装置，造筛管装置等组成。 1.2 原理外定向射孔主要是实现结构上五定向：定向监测装置与引向器定向、引向器与射孔枪和偏心枪尾定向、射孔枪与射孔弹架定向、射孔弹架与射孔弹定向、枪与枪在连接时的定向。1.2.1 射孔器在水平井段的自动定向引向接头（见图2），可使射孔器整个结构造成偏心，只有重心在最低处，射孔器才能处于稳定状态，此时，ΣF=0、ΣM=0，原理参见图3。R—枪身半径，G —射孔枪总重量（力），N（N′）—支持力，如果枪身处于图（3）中虚线位置时：合力ΣF=N′·sinθ=G /cosθ·sinθ=Gtgθ= 0，合力矩ΣM=GRsinθ= 0，在该力和力矩的作用下，枪身将会继续转动，直至处于平衡状态（ΣF= 0 ，ΣM=0） 1.2.2 射孔弹在枪筒内的定位射孔弹装在有一定方向孔眼的圆筒弹架上，各孔眼的位置与射孔枪上的盲孔相对应，弹架的两端带有定位环，装枪时将定位环上的定位键或定位螺丝对正枪筒内壁上的定位槽，射孔弹对正盲孔。 1.2.3 枪与枪的定位采用定位螺丝使枪与枪的引向器在同一直线上。注意 水平井射孔工艺 射孔弹架与射孔枪体、射孔枪体与TCP接头、射孔枪体与射孔枪体之间的定位方向一致2 向射孔工艺由于外定向射孔器的引向装置在射孔器的外表面，增大了整个射孔器的外径，例如89外定向射孔器的最大外径114mm，102外定向射孔器的最大外径是127mm。内定向射孔器将定向结构置于射孔枪内部，不影响射孔器的外径。 2.1 内定向射孔器的结构主要由筛管、压力起爆器、射孔枪、TCP接头等几部分组成（工作示意见图4）。2.2 定向原理内定向结构如图5，在每只射孔枪的内部设置一套独立的定位系统，根据不同的方位要求，在圆筒弹架上设计装弹孔，在装弹孔最大夹角的中心点设置一定数量的偏重块，在弹
1、大斜度井/水平井定义 2、射孔技术难点：起爆，长井段传爆，定向，防卡，深度控制 3、起爆方式 4、传爆技术：补偿式 5、水平井射孔枪：结构，规格 6、防卡措施 7、幻灯 8、照片
9、一、水平井石油行业定义 井斜角达到或接近90°，井身沿着水平方向钻进一定长度的井。井眼在油层中水平延伸相当长一段长度。有时为了某种特殊的需要，井斜角可以超过90°，“向上翘”。 一般来说，水平井适用于薄的油气层或裂缝性油气藏，目的在于增大油气层的裸露面积。（石油技术辞典> 第四篇钻井工程> ） 常规定向井井斜角＜55° 大斜度井井斜角55～85° 水平井井斜角＞85°（有水平延伸段） 二．定向井井身参数 实际钻井的定向井井眼轴线是一条空间曲线。钻进一定的井段后，要进行测斜，被测的点叫测点。两个测点之间的距离称为测段长度。每个测点的基本参数有三项：井斜角、方位角和井深，这三项称为井身基本参数，也叫井身三要素。 1．测量井深：指井口至测点间的井眼实际长度。
2．井斜角：测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角。 3．方位角：以正北方向线为始边，顺时针旋转至方位线所转过的角度，该方向线是指在水平面上，方位角可在0—360°之间变化。 方位角也有以象限表示的，以南（S）北（N）方向向东（E）西（W）方向的偏斜表示，如N10°E，S20°W。 4．造斜点：从垂直井段开始倾斜的起点。 5．垂直井深：通过井眼轨迹上某点的水平面到井口的距离。 6．闭合距和闭合方位 （l）闭合距：指水平投影面上测点到井口的距离，通常指靶点或井底的位移，而其他测点的闭合距离可称为水平位移。 （2）闭合方位：指水平投影响图上，从正北方向顺时针转至测点与井口连线之间的夹角。 7．井斜变化率和方位变化率：井斜变化率是指单位长度内的井斜角度变化情况，方位变化率是指单位长度内的方位角变化情况，均以度／100米来表示（也可使用度／30米或度／100英尺等）。
水平井射孔技术 一、水平井射孔 由于油层是在水平段。该工艺采用了管柱输送射孔器，加压引爆射孔弹的方法。在定向射孔输送管柱与枪身之间装配活络接头、方向监测装置，在射孔枪上还增加了偏重心结构。 国外的水平井完井方法采用了裸眼完井、割缝钢管完井和套管固井完井。套客固井需进行射孔。国外一般采用挠性盘管输送、油管（或钻杆）输送射孔枪，在岩性疏松的储集层中采用了定向射孔。其引爆方式是加压引爆。 1990年底国内在胜利油田完成了第一口水平井。虽然我国水平井射孔技术起步较晚，但发展很快。 二、水平井射孔器材 水平井射孔枪可分为非定向和定向射孔枪两种基本类型。 1、非定向射孔器 非定向射孔所用的射孔器与普通油管输送射孔器基本相同，由于油管接头直径大于枪身直径，为了防止起下枪身时接头在套管内的阻或卡的现象，在射孔枪身上加了可滑动的防卡套。 2、向定射孔器 在定向射孔中，为了保证射孔方位符合设计要求，一种是靠枪身定向，另一种是用弹架定向。不管哪种定向都是向下射孔，三排或四排孔，弹孔之间夹角90°～120°，孔密16～20孔/m。 1）外定向射孔器 外定向射孔器主要结构是两定向：弹架与枪的定向用键槽控制；枪与枪的控制用定位销固定。另外该枪是配合引向器使用。 2）内定向射孔器 内定向射孔器的结构与油管输送射孔器基本相同，该射孔器定向射孔是靠射孔弹架控制定向的。弹架是偏重心的，其两端及中间均用弹子轴承支持。一支弹架为3m长。 3、定向射孔器枪头、枪尾及弹架 内定向所用的枪尾和普通油管输送射孔所用的枪尾相同；外定向所用的枪尾是偏重心结构同时带有定位孔，与枪身连接时必须定好位。 定向射孔使用的枪头，外定向和内定向都是一样的，一端是丝扣与枪