完井射孔简单介绍
一、油井的完井
完井方式：指油井的目的层与井底的连通方式、井身结构及完井工艺。
完井方法总要求：
1、使油气层与井底能有效地连通起来；
2、妥善地封隔油气层，防止层间干扰，便于分层开采；
3、克服井壁坍塌和油层出砂的影响，保证油井长期正常开采；
4、能为今后修井与增产措施提供方便；
5、工艺简单，完成速度快，成本低。
目前一般有四种完井方式：裸眼完井、射孔完井、衬管和尾管完井、砾石填充完井。
裸眼完井：适用于灰岩、花岗岩、变质岩及较坚硬的致密地层。分为：先期裸眼完井：钻达油气层顶部，下套管固井，再用小钻头钻开油气层，完井；后期裸眼完井：用同一尺寸的钻头钻过油气层，再把套管下至油气层顶部。
射孔完井：钻穿油气层，下套管固井，然后下入射孔器，将套管、水泥环直至油气层射开，为油气流入井筒打开通道。该方法有利于分层开采、注水及增产措施。目前采用最多。
衬管完井：与先期裸眼完井相近，是在钻达油气层之前，下套管固井，换小钻头钻开油气层，然后下衬管（筛管或割缝套管），用封隔器固定在套管上，并把套管与衬管间隙堵塞。
尾管完井：小直径的套管悬挂在上部较大直径的套管上，其余同射孔完井法。目前辽河一般有f177.8挂f127.0，f244.5挂137.5。
砾石充填完井方法：人为地在井筒（裸眼或衬管）内充填一定尺寸的砾石，起防砂和保护生产层的目的。
二、射孔：
概念：射孔是把专门的井下射孔器下放至油层套管内预定的深度，引爆射孔弹爆炸后产生的高能粒子流射穿套管、管外水泥环，并穿进地层一定深度，打开油气层与井筒的通道。
射孔一般分为电缆输送射孔和油管输送射孔两种方式。
（一）电缆输送射孔：用电缆将射孔器下放到井筒内对套管进行射孔。适用于已探明的低压油气井的射孔，一般要求井内压井液液柱压力不小于预测地层压力。电缆射孔分为：
1、过油管射孔：
优点：①、清水代替泥浆或无固相等高密度压井液，减少了射孔正压差，对地层伤害小；
②、有枪身射孔时，可使全井射孔处在平衡压力下射孔；
③、无枪身射孔时，可配合气举、抽汲等进行全井负压射孔。
缺点：①、枪身受油管限制，功率小，穿透性差；
②、射孔枪长度受防喷盒限制，需多次下入；
③、不能满足高孔密要求。
2、电缆套管射孔：
优点：适用性强，施工成功率高，工艺成熟，成本低。
缺点：高压井难以控制井喷，需压井；不易实现负压射孔；采用有枪身射孔时，不能一次进行长井段射孔。
（二）油管输送式射孔
将射孔器连接在油管（或钻杆）底部下放到井内预定深度对套管进行射孔。适用于高压油气井、大井段射孔及复杂井况井（水平井、大斜度井、稠油井等）。
该射孔方式一般有三种引爆方式：
机械式（投棒引爆）、压力激发式（油管加压）、环空压差式（套管反蹩压）
优点：①采用各种有枪身的射孔器，实现高密度、深穿透、大孔径、多相位射孔；
②、可实现全井最大程度的负压射孔；
③、一次下井可同时射开较长的井段；
④、可在大斜度井、定向井及电缆无法下入的稠油、含硫化氢等复杂疑难油气井进行射孔；
⑤、可用于具有自喷能力的油气井，防喷能力好；
⑥、可用于多种测试工具组合进行射孔-测试联合作业；
⑦、目前新发展的射孔—测试—水力射流泵三联作工艺，一次完成射孔、测试、排液等工作。
缺点：费用高，工艺复杂。
射孔新发展：①、复合射孔；
②、张开式过油管射孔；
③、密闭射孔；
④、超正压射孔。
射孔枪系列：
目前辽河油田主要射孔枪型为：
89枪（89弹或102弹）、102枪（102弹或127弹）、127枪（127弹）。另外还有近一两年试用的89枪延缝射孔。51枪和73枪现已基本淘汰。
发展方向：深穿透、低污染、低成本、高效率。
射孔技术
发布：多吉利来源：https://www.doczj.com/doc/4e4294316.html,
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射孔技术
射孔完井是目前国内外使用最广泛的完井方法。在射孔完井的油气井中，井底孔眼是沟通产层和井筒的惟一通道。如果采用正确的射孔设计和恰当的射孔工艺，就可使射孔对产层的损害最小，完善程度高，从而获得理想的产能。
1.射孔参数设计
1) 射孔参数优化设计前的准备工作
(1)收集射孔枪、弹的基本数据。射孔弹的基本数据包括混凝土部的穿深、孔径、岩心流动效率、压实损害参数等；射孔枪参数包括枪外径、适用孔密、相位角、枪的工作压力和发射半径以及适用的射孔弹型号。
(2)进行射孔弹穿深、孔径校正。
(3)完成钻井损害参数的计算（损害深度、损害程度），它是影响射孔优化设计的重要参数。
2) 射孔参数的优选过程
(1)建立各种储层和产层流体条件下射孔完井产能关系数学模型，获得各种条件下射孔产能比的定量关系。
(2)收集本地区、邻井和设计井的有关资料和数据，用以修正模型和优化设计。
(3)调配射孔枪、弹型号和性能测试数据。
(4)校正各种弹的井下穿深和孔径。
(5)计算各种弹的压实损害系数。
(6)计算设计井的钻井损害参数。
(7)计算和比较各种可能参数配合下的产能比、产量、表皮系数和套管抗挤毁能力降低系数，优选出最佳的射孔参数配合。
2.射孔工艺设计
1) 射孔方式选择
根据油藏和流体特性、地层损害状况、套管程序和油田生产条件，选择恰当的射孔方式。
电缆送套管枪射孔
油管输送射孔
油管输送射孔联作
电缆输送过油管射孔
超高压正压射孔
高压喷射和水力喷砂射孔
2) 射孔枪、弹选择
射孔枪：有枪身射孔枪和无枪身射孔枪
射孔弹：目前在生产中普遍使用的是聚能射孔弹
3) 射孔液选择
对射孔液的性能要求
射孔液总的要求是保证与油层岩石和流体配伍，防止射孔过程中和射孔后对油层的进一步损害，同时又能满足下列性能要求：
(1)密度可调节：为在套管枪射孔时有效地控制井喷，射孔液的密度必须适合油气层压力，既不能过大也不能过小，过大易压死油层，过小易发生井喷。
(2)腐蚀性小：要求射孔波减少对套管和油管的腐蚀，同时也要减少产生不溶物，防止不溶物进人射孔孔道，对产层造成损害。
(3)高温下性能稳定：采用聚合物配制的射孔波，要求在高温下聚合物不降解而保持性能稳定；对盐水配制的射孔液，要防止随温度的变化而产生结晶。
(4)无固相：防止堵塞孔道。
(5)低滤失：减少进入储层的液体，降低对油层的损害。
(6)成本低、配制方便。
射孔液对油气层可能造成的损害
射孔液固相颗粒损害
射孔液滤失造成损害
射孔液速敏造成损害
射孔液体系
无固体清洁盐水射孔液
聚合物射孔液
油基射孔液
酸基射孔液
深穿透复合射孔技术
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深穿透复合射孔技术
前言
深穿透复合射孔技术是把射孔技术与高能气体压裂技术有机融合,?综合改造油气层的一项新技术,文中重
点对深穿透复合射孔技术的设计原理、室内试验、结构设计、?现场应用等进行了深入的研究与探讨，其中包括：枪身的耐压强度计算，枪身螺蚊牙及强度的设计计算，枪身内火药燃烧速度、压力范围及温度的定量关系，射孔后火药燃烧的气体流速，射孔枪身内火药燃烧气体对射孔孔眼的冲刷作用及射孔枪身内火药气体射流的高能气体压裂作用，同时对该技术装置的装药结构及药型选择，表面钝感处理等进行了研究,?
并在油田现场进行了下井试验，首次进行了多层跨隔应用，一次完成，研究和试验表明，该技术设计原理正确，结构设计合理，操作简便，综合成本低，综合处理油层效果好，具有广阔的推广应用前景。
该技术最早是1983年由美国人Frankin C Ford通过专利形式提出的一项油气井增产措施的设想。为了提高油气井的产量，拟采用聚能射流射孔和可控推进剂压裂装置相结合的方法。该装置被下入油气井中一定深度的地质产层。压裂装置由可变横截面的壁厚的园柱形药室构成，药室中充以易燃烧推进剂气体发生剂。它们包复着按一定孔密和相位角排列的射孔弹。沿压裂装置的纵向，一种研磨性材料分布在推进剂容器内，通过用压力控制的气体增大射孔，并将液体注入射孔中。在井孔产油区所要求的位置上进行压裂。这里由高速射流穿透井眼产油区，并产生裂缝，随后注入高压发射药燃烧气体和产物，增大并扩展了射流形成的裂缝。
复合射孔基本原理
深穿透复合射孔技术是一项射孔与高能气体压裂相结合的增加油气产量的新技术。其设计原理是：在射孔弹架内装填钝感发射药团,?把带有射孔弹和发射药的弹架装入到射孔弹的枪身里,采用油管起下工艺把
深穿透复合射孔装置下到油气井的目的层位,投棒引爆,?被引爆的射孔弹穿透枪身目的层套管，在油气层部位形成射孔孔眼，延迟燃烧的枪身内的发射药产生的高温高压气体通过射孔孔眼冲刷，加大加深射孔孔深可达1～2m，?迅速聚集高压气体在射孔孔眼前沿形成多条裂缝，裂缝范围可达2～8m。较单独射孔和单一高能气体压裂的疏通半径都大,增加油气产量更加有效。与以往的高能气体压裂相比，此技术具有以下特点：
1.增加了高温高压气体的能量利用率。传统的高能气体压裂技术是在油气层有射孔的部位内的套管中燃烧压裂弹,所形成的高温高压气体大部分作用在套管壁上,而只有少量气体通过射孔孔眼进入地层。而深穿透复合射孔技术，其火药燃烧气体绝大部分都通过射孔孔眼作用于地层，大大地提高了火药燃烧气体的能量利用率。
2.深穿透复合射孔技术简化了施工工艺。传统的高能气体压裂技术对于探井则需要先射孔,再进行高能气体压裂。对于生产井,则需补孔再行高能气体压裂、费工费时。?而采用深穿透复合射孔技术则可两步合一。对于探井射孔压裂可一次完成。对于生产井补孔和压裂一步完成。简化了现场施工过程，降低了成本。
3.增加了高速射流的作用过程。由于该技术是把发射药密封在射孔弹的枪身内,发射药燃烧产生的高温高压气体通过射孔孔眼,液气高速射流射入地层,对射孔孔眼产生冲刷和加深,?其效果远远优于单纯的高能气体压裂的作用。
4.可以实现隔层位同时施工。油气井有时几个层位需同时施工,?高能气体压裂由于结构的限制,只能分层分次施工,费工费时。深穿透复合射孔技术可以实现多层位隔层同时施工。
枪身设计
深穿透复合射孔是把装有射孔弹的可燃弹架装入枪身,枪身内射孔弹引爆后在枪身上穿透若干小孔、这些小孔就成为枪身内发射药团燃烧气体的泄气孔。?当泄气孔泄气速度小于火药燃气生成速度时，火药燃烧气体就要在枪身内聚集，并使枪身内压力不断升高，所以深穿透复合射孔设计的第一步关键就是枪身的耐压强度，耐压强度大，枪身内压力高，通过射孔孔眼的射流速度就快，气体射流速度越快，对射孔孔眼的冲刷的力量就越大。
装填射孔弹和发射药的枪身材料,能否经受得住射孔和火药爆燃产生的高压,是保证井下作业是否安全的问题。如果枪身在井下爆炸，其爆炸压力必然直接作用在井下套管上，对井下套管产生破坏；另外枪身强度差，经受不住火药爆燃产生的压力，发生碎裂，大量气体倾刻喷出，也形不成高速射流对地层的深穿透作用。所以枪身强度对深穿透复合射孔技术至关重要。为了保证枪身强度可靠，除了通过计算选择合适强度的枪身管子外，还必须在地面进行强度试验，如果在地面，试验枪身能经受得住射孔和火药爆燃产生的高压,枪身无损，?则在井下由于压挡水柱的压力，枪身在井下经受的内压更大，试验可靠程度更大。
试验选用的钢材型号：1#钢管,2#钢管,3#钢管,4#钢管,5#钢管等材料。根据各种材料的屈服强度数据，各种管材耐压数见表1
表1 各种管材耐内压数据
管材参数
1#钢管
2#钢管
3#钢管
5#钢
屈服
强度(MPa) σsmin 980 758.42 551.98 723.95 930.79
σsmin
1010 965 758 930.79 1137.64
抗拉强度σbmin
865 685
999.74
结论:通过地面强度破坏试验验证,当枪身内火药及其钝感剂选定的情况下,采用4#管材和5#管材能够满足深穿透复合射孔用枪身强度需要。
枪身内火药装药设计
射孔弹被导爆索引爆后,凹窝部分的爆炸生成物沿与药柱表面垂直的方向飞散,在装药轴线处汇合成一股高速、高温、高密度的金属流,这股金属流冲破枪身套管射入油气层。此金属流的温度很高，?可瞬间把相邻的火药点燃或引爆。为了确保火药在射孔瞬间不燃不爆,就必须选择合适的火药品号并对火药进行钝感、?阻燃处理。
(a) (b)
图1(a) (b)火箭推进剂燃与单基药燃速与压力之间的关系
一、火药的选择
深穿透复合射孔技术的另外一个关键问题是火药对爆炸的敏感度。从火药的组份来看，火药大部分是由单基炸药组成的，如双基药中的硝化甘油，硝胺火药中的黑索金等都是纯粹的单质炸药。如果枪身内装填的火药在射孔过程中对导爆索和射孔弹的爆炸敏感，就会使火药引爆，使火药由燃烧过程转为爆炸过程。由于枪内装填火药较多，火药一旦产生爆炸，引起枪身碎裂，造成枪身掉卡或油层套管破坏等重大事故。所以，复合射孔必须选择对炸药爆炸不敏感的火药，并对火药表面进行钝感处理。
图1(a) (b) 分别为火箭推进剂燃与单基药燃烧速度与压力之间的关系通过对炸药的敏感试验，对所试验的硝化棉单基药、含有硝化甘油的双基药、含有过氯酸铵、铝粉和橡胶组成的复合药分别进行了对爆炸的敏感度试验，比较发现硝化棉单基药对炸药爆炸敏感度最小。因此确定硝化棉单基药为选择对象。
二、用药的表面钝感处理
确定了用药后，还应对药表面进行钝感处理，以取得更佳的射孔压裂复合作用。所谓钝感处理就是用阻燃剂、钝感剂按一定的比例配制成溶液，涂覆于选用的单基药外表面，实现延迟火药的瞬间点火，处理溶液的配方为A组分:B组分:溶剂=1:5:5。
配制处理溶液要严格按配方称量,浸泡24h,并每隔1h进行搅拌,使充分溶解。
将配制的表面处理溶液与单基药按比例称量并混合均匀，使单基药粒完全被处理液包覆。
复合射孔施工工艺
一、下井工艺
1电缆起下,地面引燃（爆）施工工艺。该种施工工艺简单，但当射孔弹射孔后，火药燃烧气体从射孔孔眼内以高速喷射出来后，回使装置发生摇摆，高速喷射的液流和气流会对不准射孔弹射开的小孔，使效果变差。
2采用油管输送、撞击引燃(爆)施工工艺。该施工工艺可以完全避免电缆起下的弊端，使深穿透复合射孔技术达到最佳效果，但施工较复杂。
二、复合压裂组合形式
1．普通复合压力射孔
即在射孔弹架内装填钝感发射药团,?把带有射孔弹和发射药的弹架装入到射孔弹的枪身里。在油气层部位首先射孔形成射孔孔眼，延迟燃烧的枪身内的发射药产生的高温高压气体通过射孔孔眼冲刷，加大加深射孔孔深可达1～2m，?迅速聚集高压气体在射孔孔眼前沿形成多条裂缝，裂缝范围可达2～8m。
2．普通射孔下面加无壳弹
普通射孔枪下加挂高能气体压裂用的无壳弹。在油气层部位首先射孔形成射孔孔眼，迅速点燃枪身下的无壳弹，无壳弹燃烧产生的高温高压气体通过射孔孔眼冲刷，加大加深射孔孔深。无壳弹燃烧产生的高温高压气体推动井中液柱上行，然后在液柱重力作用下又向下运动，产生水力振荡作用。
3复合射孔下面加无壳弹
复合射孔射孔枪下加挂高能气体压裂用的无壳弹。将进一步加强裂缝加深和水力振荡作用。
4有壳弹下面加复合射孔
有壳弹下挂复合射孔射孔枪身。高能气体压裂的作用发生于射孔段的上部，将更加有利于射孔孔眼和裂缝的加深。
5袖套式复合射孔
将钝化处理后的火药作成袖筒式，套于射孔枪身外，将大大地加大火药量，从而增强发射药产生的高温高压气体对射孔孔眼冲刷作用和压裂租用。由于其枪身直径达130mm，因而使用于7寸套管井。
6 超正压射孔技术
该技术对无壳弹进行改进，利用特殊的点火技术与合金钢材料的中心管，将无壳弹连结与复合射孔枪的上端，首先点燃无壳弹，当井筒内的压力达到地层破裂时，射孔，从而实现超正压射孔。
现场试验成果
在地面试验的基础上,于1996年10月24?日进行了深穿透复合射孔技术的第一口井的下井试验。试验是在辽河油田沈阳采油厂静42-64井中进行的。该井为7"套管,完钻井深2072.0m,施工井段为1948.0～1980.6m,4个油层为2m;4.3m;4.3m; 2.0m。
共有3个隔层分别为2m;5.9m;12.1m。
为了简化施工程序，降低成本，采取4个层同时施工的办法。四个层位的枪身长分别为
2.16m;4.3m;4.3m;2.16m,两枪身之间的隔层采取油管连接,油管与枪身之间采取螺纹联结,?密封油密封。油管内部导爆索固定在油管中心，连接部位通过导爆索殉爆方式使四段枪身同时引爆。四段枪身连接完毕后,由油管联结下井。枪身下到预定位置后,用校深仪器校深定位。经过仪器校深,确定射孔枪身位置无误后,地面投棒引爆。1996年10月25日起出管柱和射孔枪身。从取出的射孔枪身观察，射孔弹全部引爆，通过枪身的射孔孔眼清晰可辩。射孔枪身内的火药全部燃烧,枪身内无火药残渣,枪身完好无损。但枪身上部的连接油管被压挤偏5～8m,成片状,?油管与枪身连接部位完好无损,无脱落滑扣现象。
现场下井试验表明:深穿透复合射孔技术,多层同时施工的工艺是完全行得通的,?这给以后射孔压裂复合与无壳弹连作,射孔压裂复合与有壳弹连作都提供了可行性的根据。
更多的现场试验结果见附表。
压胀松动增产技术
前言
面对我们国内油气田面临的含水不断增加、稳产难度增加的严峻现实，非常规采油增产技术(物理采油法)已越来越受到重视。其中水力振荡、电液压脉冲、人工地震波、高能气体等采油新技术都是以强动载波的方式作用于地层，使地层产生微裂缝，对油气水井起到增产增注的作用。其中，高能气体压裂由于其作用能量较大，因而其作用效果更为显著。炸药的爆炸，将产生更为强大的动载波，其作用效果是否会更加显著？这一在五十年代，由于其在近井地带造成的岩石被压实的负效应而被否定的增产工艺是否可再一展雄风？
图1 不同ζ值下岩石材料变形规律
近几十年来的岩石力学研究，特别是岩石动载特性的研究证明，如果对爆炸脉冲进行控制，则不但可完全避免压实的负效应，而且，还可以起到对地层震松的效果，使其孔隙度和渗透率增加。这种井中控制爆炸的技术就是所谓的地层“压胀松动”增产技术。
“压胀松动”技术的基础是对岩石材料在冲击载荷作用下的力学行为特性的深入认识。在研究的过程中发现，岩石受载的不均匀性对其本构特征有深刻的影响。载荷的不均匀性通常采用最小主应力σ3与最大主应力σ1的比值ζ来表示：
σ3
ζ=——（1）
σ1
当ζ值较大时，随着岩石受到的平均应力增加，岩石的体积变小，载荷卸去后，存在有残余的体积压缩形变，此即所谓的压实现象(如图1中的曲线1)。而对于一些岩石，当ζ值减小到某一临界值以下，岩石在三向不均匀压力作用下，其体积不仅不减小反而增大(如图1中的曲线2)。岩石的这
一特征被称为“压胀现象”，正是岩石的这一特性，奠定了地层的“压胀松动”增产技术的基础。
乌克兰科学院地球物理研究所自1975年开始了这项技术的机理研究和现场试验研究，无论对岩石“压胀现象”的研究和现场施工都已取得了比较显著的成绩。就其本单位施工的100余口井来看，处理油井深度2500～5000米，增油最大可达4～6倍，气井增产倍数可达20倍，水井深度100～3500米，液量平均增产2.5～4.5倍，平均有效期2～3年，有效率几乎100%，无一口井产生负增产。
“压胀现象(Dilatancy)”
图2 岩石σ—ε关系曲线
对岩石进行单轴加压试验，人们发现，在一定的应力范围内，岩石的应力(σ)—应变(ε)曲线可以看作是弹性形变，但当应力超过一定的限值时，则不再是弹性形变而呈塑性形变，图2为比较典型的岩石σ—ε关系曲线。第一曲线段ab的初始曲率较大，这是由于节理的闭合所造成。在这种情况下，岩石的形变不属弹性形变，但由于其曲线通常是可逆的，仍旧被看作弹性形变。第二曲线段bc，则是典型的弹性形变。在第三曲线段cd，是岩石内部破裂的起始。对岩石试件所做的实验表明：在此曲线段内，横向应变的速率常常增加，岩石体积也往往增大。继续施加应力就会导致破坏。
现实中，人们也发现在地震之后，地层传播横波的速度加大，孔隙度增加，这很难用弹性力学理论来解释。进一步的理论与室内实验表明，这是由于大地在地震时，地层受不均匀荷载作用内部产生微裂缝或岩石颗粒相对滑动，致使体积增加的结果。设岩石受三个方向的不均匀压缩，即σ1≠σ2≠σ3，三者均大于零，则其平均压力P为:
1 3
P = ─Σσi（2）
3 i=1
若沿三个这方向的应变分别为ε1，ε2，ε3，则岩石的体积应变Θ为：
θ=ε1+ε2+ε3（3）
按照虎克定律应有:
P
θ = ──（4）
K 式中K为体积弹性模量，实验发现当：│ε2+ε3│>│ε1│
达到一定值时，岩石体积不是因不均匀压缩而减小，而是增加，如图1曲线2所示。这种在岩石虽受三向压应力，但其体积不仅不收缩，反而膨胀的现象被人们称为“压胀(Dilatancy)”。
60年代发现了这一现象并进行了研究，结果发现只有当岩石的最小压应力σ3与最大压应力σ1之比值ζ在一定范围时才发生“压胀现象”。不同学者绘出的界限不一样，大约是：
σ3/σ1≤0.15～0.30 （5）
我们知道，通常情况下地层的水平应力σr，约为垂直应力σp的1／3，所以在自然条件下不会发生压胀现象。在不均匀加载条件下，如果满足发生压胀的条件，则地层渗透率增加，其规律大致为：
K=7.42×10-8K0(P-Pp)e-7.795ζ（6）
式中：K ——地层的渗透率；
K0——地层的原始渗透率；
P ——地层所受到的平均应力；
P 0——地层所受到的原始平均应力；
ζ——σ3／σ1之值。
实验发现，对于致密砂岩“压胀现象”可以使其渗透率增加1～4倍。
“压胀现象”造成的岩石体积增加是由内部形成微裂缝或岩石颗粒相对滑动造成的，体积增加的同时，都伴随着孔隙度和渗透率增加。岩石越致密，其孔隙度、渗透率增加越多。渗透率增加倍数与ζ值有关，对于花岗岩一般渗透率可以增加1～2倍。而且，“压胀现象”所造成的渗透率增加是不可逆的。
在油田开采中，“压胀”可以使油气层中岩石的孔隙度、渗透率增加，对提高油气产量具有极为重要的工程价值，因而，“压胀现象”的研究无论对于常规的压裂增产措施和开发新的压裂增产工艺都具有重要的意义。
“压胀松动”增产技术
图4 爆炸时应力脉冲变化过程应力
根据“压胀现象”这个原理，研究新的油田油水井增产、增注技术，这就是要在地层条件下通过强的压力波在地层内造成产生压胀的条件下，从而提高地层渗透率，继而提高产量。目前开展的各种非常规采油增产技术(物理采油法)，水力振荡、电液压脉冲、人工地震波、高能气体等都是以强动载波的方式作用于地层，以期提高地层的渗透率，达到油气水井增产增注的目的。然而，由于能量有限，一般只能起到解堵作用，高能气体压裂的作用比较明显，然而其作用半径也只是3～5米。
如果可以通过炸药的爆炸波在地层中的迭加，在油层内造成产生压胀的条件，因炸药的能量较大，从而可以使地层渗透的提高更加显著，其增产、增注的效果将更加明显。七十年代乌克兰科学院地球物理研究所开始了此项研究，并在俄罗斯和乌克兰油田进行了现场实验，一般增产1～2倍，有效期在一年以上，有效率几乎是100%。岩层处理范围的半径对砂岩可达10米，对灰岩可达6～8米，渗透率可提高10倍以上。这个方法证明比高能气体压裂更为有效。这项技术也叫做“压胀松动”增产技术。
试验证明，炸药爆炸时产生的压应力σ不仅与药量Q有关，而且，随着距离r的增加，压应力σ(r)依指数规律下降：
r -μ
σ(r)=kf(——) (7)
3√Q
式中： kf与μ为经验常数。
在实施爆炸时，爆炸所产生的应力强度不仅随药量，距离变化而变化，而且也随时间变化而变化，径向应力(最大主应力)σr与周向应力(最小主应力)σθ随时间的变化
图5 两个药包以一定时差爆炸时应力脉冲变化过程
规律如图3所示：径向压力σr，在整个脉冲过程中，都是正的（压），而周向应力σθ，则是先正后负。虽然，σr，与σθ数值不同，但ζ值即(σθ/σr)值通常在0.4～0.5之间，这种条件下不会出现“压胀”现象，或者
是由于ζ值较大，渗透率增加很小。如果希望通过增加药量的方法，增大σr应力而减小ζ值，则可能造成套管的损坏，这也是五十年代爆炸压裂失败的原因之一。另一可行的办法是控制每一药包的药量，实施多个药包，分级爆炸，并使每个药包爆炸之间有一合适的时差的方法。并使得后一级的波峰与前一级的波谷相叠加，叠加后的σr增加，而σθ减小，从而使ζ值降低到临界值以下，实现使地层膨胀震松的目的。图4所示为两个药包以一定时差爆炸时应力脉冲变化过程，其ζ值降到了临界值以下，使地层出现“压胀”，达到增产增注的目的。这就是“压胀松动”的基本原理。
大量的研究也已证明，岩石在静载荷下的特性与动载下的特性有较大的差别。简单的例证，随着加载速度的提高，岩石的强度增高。因而，在进行岩石“压胀”特性的研究时，用静载试验机来测定ζ值不可靠，原因之一是静载(即普通的)岩石力学试验机的原理和结构决定了这种仪器很难维持ζ为常数。原因之二是爆炸波加在地层上的是动载不是静载。在动载条件下岩石的强度与ζ值有关，与加载速度有关。而使用动载岩石力学试验装置最大的优点：一是动载与井下爆炸产生的载荷一致；二是动载较容易达到ζ值为常数，得到的压胀界限更为可靠；三是可以研究ζ与加载速度对岩石强度的影
响。
96年西安石油学院参考乌克兰地球物理研究所的岩石动载性质试验台架的设计，根据我国条件开始设计和建立具有我国特色的岩石力学动载试验台架。
现场实验
1998年5月西安石油学院在乌克兰专家米哈柳克和穆黑恩的指导下，在陕北油矿管理局子长油矿进行了4027裸眼井“压胀松动”增产技术的现场试验， 98年11月西安石油学院独立进行了陕北油矿管理局子长油矿4242套管井“压胀松动”设计和现场施工，都取得了很好的试验效果。
1. 4207井地质效果分析
该井于98年5月23日进行“压胀松动”施工，施工后由于裸眼井段泥砂落井较多，部分产油层被掩埋，当时又急于想了解地质效果，未进行清井作业既下泵，导致不能正产投产，其后又由于天气原因，未能及时作业，至98年6月20日方投入生产，此时该井已经月余浸泡，油层被污染。尽管如此，该井施工后液量增加仍达61.06%，油量增加达62.30%。为了彻底了解该井施工后的地质效果，11月该井再次进行清井作
业，投产后，产油量为2t/d，增产幅度达到3倍以上。表1是该井1998年1至10月份月生产报表，其中5、6月份由于施工等原因没有生产。
2. 4242井地质效果分析
该井于91年9月5日水力压裂投产，10月产油量仅18吨；94年11月29日再次水力压裂，12月产油8吨，产水10吨；96年9月23日再进行水力压裂，11月产油7吨，产水3吨。该井曾进行过三次水力压裂，效果并不明显，施工前，月产液量不足10吨，本次爆炸压裂施工后，目前日产液量2吨多，增产倍数超过设计倍数。表2为该井98年1至7月产量报表。
表2 98年4242井月生产报表。
以上两井三井次的施工，平均地质有效率达到1：3以上。取得了很好地质效果。
国外射孔新技术的发展状况
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1点源射孔
一般来说，我们对一个层进行压裂增产处理时，常规的射孔方法是把这个层的全部层段进行射孔，然后再进行压裂。在美国得克萨斯南部的Lobo低渗透油藏，采用常规射孔和压裂增产方法后，都没达到预期的产量。为了解决这一问题，工程人员根据该油藏生产测井等的一些结果，提出了一个新的射孔观念，对要水力压裂的层段，只选择对这个层段底部的一个小层段进行射孔，这种方法叫做点源射孔。应用处理表明，该方法比以前全产层射孔的常规作业方法平均少使用55%的支撑剂，新井的初始产量和长期产能也要好于常规增产方法处理的井。另外，点源方法射孔井排出的支撑剂也要少于全层段射孔的井。总之，点源射孔方法减少了射孔、支撑剂以及压裂液等的费用。
2连续油管射孔
由于连续作业的特点是不起管柱不压井就可以进行作业，可减少井下作业量，提高作业效益，另外它还可以保护油层、减少对油层损害，因此连续油管从过去只用于对井进行清洗的工具，发展到今天在钻井和采油工业的各个领域都可以使用，如钻井、测井、固井、增产、完井、井控、输送工具、打捞工具、测试以及砂控等等。目前连续油管作业技术在美国、英国、加拿大等石油工业技术发达的国家已羟成为一项非常成熟的技术，在射孔完井上主要用于水平井和斜井。
3 TCP与有杆泵联作技术
目前抽油井油管输送射孔技术有了很大发展。该项技术应用负压射孔，射孔后立即投产，完井液与地层不发生相互作用。
Agiba石油公司和斯伦贝谢公司开发的TCP有杆泵联作技术在泵上装有点火头和旁通，而不是在油管和枪上装点火头和旁通，这样泵和点火头一体，可单独下井和回收。由于点火头只在要点火时才与射孔枪连接，另外油管柱也不必做很大变动，因此该系统有很高的操作安全性和灵活性。在埃及的Meleiha油田应用该技术，提高了抽油井完井的羟济效益。
4轻气增效射孔器
提高射孔弹穿深除了要在射孔弹本身做文章外，从射孔弹作用条件上下功夫也能提高穿深。比如，与“0”炸高相比，当炸高为6-8个弹径时，其穿深可提高50%。但由于枪内装配的限制，炸高大于一个弹径都很难实现。
目前射孔弹作用时的周围气体一般为空气。美国加里福尼亚大学的Levis用轻气代替空气，其穿深提高了40.3%，计算结果与试验结果基本一致。并且高压轻气具有压裂作用，能消除钻井伤害和射孔伤害，形成多条裂缝。
5超正压射孔和定方位射孔工艺技术
目前国外在超正压射孔和定方位射孔工艺技术方面也开展了大量的研究，并形成系列化。
国内射孔工艺技术的发展现状
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目前，在射孔工艺技术方面，国内已形成了适应不同地质条件和井况的一系列技基本满足了油田勘探开发的需要。
由于各油田地质条件及认识程度不同，射孔工艺的水平有些差距，如四川油田储性特殊，油层埋藏深、油层压力和温度高，且多数为气井，因此，射孔施工主要以油送为主。
大庆油田年施工规模大，居国内之首，拥有的技术水平较高，但由于储层条件不特殊性，因此限制了一部分射孔新工艺的研发和推广。如油管输送式射孔技术非常成但还没有规模应用。
1水平井射孔工艺技术
1990年底国内在胜利油田完成了第一口水平井射孔。虽然我国水平井射孔技步较晚，但发展很快。国内水平井的射孔完井，射孔器普遍采用内定向，有偏心旋转重旋转两种方式，采用油管输送射孔方式。目前不仅能完成长井段、深井的定向射孔作而且能完成射孔-测试联作、限流压裂射孔、氮气正压射孔等作业。水平井射孔已逐为一项常规射孔作业。
2超正压射孔工艺技术
超正压射孔是一项射孔完井新技术，是当今射孔完井技术的新突破。它不同于的正压射孔，不是在泥浆压井状况下射孔从而造成对地层的严重污染，而是在使用酸压裂液及其它保护液射孔的同时给地层施加超过地层破裂压力的压力。该技术不仅克聚能射孔所带来的压实污染，且在加大延伸裂缝的同时还与压裂酸化联作，与加砂压作，解决了造缝、解堵、诱喷、防止出砂等一系列问题，改善了完井效果。目前国内正压射孔主要采用加压方式，即氮气加压、氮气和液注混合加压以及纯液注加压。该不仅在常规井中使用，而且还在含硫化氢的井中作用。
超正压射孔选井原则：
1)低渗透率层（低于10md）；
2)油藏压力在负压下不足以对孔道进行清洗；
3)高流动粘土含量、需要在多个层中产生一条裂缝；
4)具有不同机械和流动特性的地层；
5)存在近井筒损害；
6)避免由于在负压射孔后，裂缝连通较差造成压降；
7)避免在使用负压射孔时，由于不知道结果，进行几天的抽汲；
8)在对位移井进行水力压裂增产处理过程中消除近井筒弯曲。
3射孔—测试联作工艺技术
该技术是将油管输送射孔（TCP）与测试器组合在一起，一次下井可同时完成油管输送负压射孔和地层测试两项作业。它能提供最真实的地层数据，获取动态条件下地层和流体的各种特性参数。我国从二十世纪八十年代引进该项技术，九十年代，联作工艺已在我国各大油田普遍推广。目前国内基本上都采用旁通传压技术进行TCP-测试联作。胜利油田对管柱进行了改进，增加了沉砂筒和缓冲器，使联作成功率进一步提高。针对深井和高压差井，四川设计了高压差旁通传压装置和新型双向、防转减震器，使联作范围进一步扩大。对于有些用单封隔器无法测试的储层，大庆试油试采分公司羟过两年的科研攻关和现场试验应用，已羟形成了一整套跨隔射孔测试联作管柱，目前正在全油田的探井上推广应用，该项工艺的成功，使试油射孔技术前进了一大步，具有重要的意义。
4射孔—高能气体压裂复合射孔工艺技术
该技术是把射孔和高能气体压裂造缝结合起来，一次下井同时完成射孔和气体压裂两项作业，从而提高射孔有效深度和增加渗流面积。为满足不同井况和地质条件，开发了各具特点、形式多样的复合射孔工艺技术。
4.1一体式复合射孔工艺技术
按装药方式不同分为内置式和外套式。其中内置式按泄压方式不同可分为通孔泄压和盲孔泄压两种方式。其优点是火药正对地层作用，峰值压力较高。
4.2分体式复合射孔工艺技术
该技术是将火药悬挂在射孔器下部，按点火方式可分为点火芯管引燃和导爆索直接引燃两种方式。其优点是药量不受井下空间限制、装药量相对较大、作用时间较长、井下压力（P）—时间（T）过程可控可调。
4.3二次增效复合射孔工艺技术
该技术是将一体式和分体式两项工艺进行了有机结合，充分发挥其技术优势，提高作用效果。
5油管传输多层射孔分级起爆技术
由大庆试油试采分公司率先采用的该技术，解决了油管输送式射孔（TCP）中长夹层带来的传爆可靠性差、夹层枪成本高等缺点，提高了一次射孔成功率。羟过实践与摸索，逐渐总结出一套适合于不同井况的多种分级起爆方式，既可满足一般井生产需要，又可达到特殊井的射孔要求。起爆方式主要有分级投棒起爆、投棒—压力复合起爆、压力—压力复合起爆及投棒压力增压起爆等。大庆油田的分级起爆技术目前已实现最大跨距570米，起爆级数达到了11级。吉林测井公司的“TC P负压多级起爆技术”采用多级同时（负压）起爆的方法；在华北油田大多采用分级投棒方式，这些都解决了长夹层带来的种种问题。应用该技术不但节约了成本，而且因缩短施工周期创造了大量的间接羟济效益，因而具有广阔的应用前景。
6射孔—抽油泵联作技术
该技术将油管输送射孔与采油或注水管柱结合起来，使射孔完井与新井下抽油泵一趟管柱完成。大庆试采分公司和胜利测井公司已成功地进行了一批井的射孔—抽油泵联作，不仅避免了射孔后压井对地层造成的二次污染，解决了起管柱造成的环保问题，而且见到了增产效果。该技术根据选用的抽油泵的类型采用不同的负压起爆方法。例如杆式泵采用投棒起爆；管式泵可采用油管内加压起爆；螺杆式抽油泵则采用油管外加压起爆。
7全通径射孔技术
全通径射孔器由通径点火头、射孔枪、夹层枪、口袋枪或释放枪尾、碎解弹架、低碎屑弹、导爆索等组成。用油管输送到目的层，点火后，点火头内部组件、弹壳、弹架等全部碎解成细屑落入口袋枪或井底口袋，在枪内形成通径，目前通径主要有50mm和60mm。应用该技术射孔后，可以直接投产，并且枪内通径可以满足过油管测试等作业需求。目前该技术已在几个油田成功应用。
8定方位射孔技术
定方位射孔一方面可最大程度减小在压裂过程中对流体的限制和摩擦力，产生的较宽的裂缝可以允许使用较大尺寸和较高浓度的支撑剂，以及较低浓度、较小损害的液体，提高裂缝的导流能力；另一方面在具有较大应力对比的弱胶结油藏，对准大应力方向进行射孔，可以最大程度增加射孔孔道的稳定性，减少出砂量。另外，可以与地层天然裂缝有效构通。
四川测井公司和西南石油学院联合研制的定方位仪于通过局级验收。该仪器采用加速度计作为定向系统，同时采用小直径金属保温瓶和井下自动导向系统，用于射孔段井斜≥2°的井。为了满足直井定方位射孔需要，大庆油田目前也正在进行油管输送和电缆输送定方位仪的研制和试验工作。
9电缆输送式射孔带压作业技术
电缆输送式射孔带压作业技术通过应用高压大直径防喷系统可实现大直径电缆枪负压射孔。四川油田1999年开始使用102枪在川内一批井进行了电缆输送式射孔带压作业；辽河油田测井公司也于2000年成功地施工了几口高压井。但该项技术施工复杂，施工效率低。
10水力喷砂射孔技术
上个世纪六十年代初以来，水力喷砂射孔在国外逐步成熟，美、俄等国相继用它在准备进行水力压裂的地层、聚能射孔效率不高并且地质和技术条件复杂的地层进行射孔，以及在一些特殊条件下使用。这种方法是借助于含有分选好的石英或其它磨料的高压液流进行井下射孔。液流通过喷嘴的速度约150～250m/s，流量约1L/s～6L/s，枪径约80～230mm，枪身用油管下入井中，井口泵为2～8台大功率泵。目前在俄罗斯使用较多，约占其射孔作业的5%。
目前常用射孔技术有电缆输送射孔和油管输送射孔。 1、电缆射孔： （1）施工前要将射孔车停在上风口，打好双掩木，发电机插地线，摆放好各种警示标志，穿戴好劳保用品，座好符合设计要求的防喷器，螺丝要上全上紧，滑轮插好防窜销子，放好保险绳套； （2）施工区域要禁止烟火，检查施工区域是否漏电，易造成地面爆炸； （3）现场连接枪身时要检查导爆索是否有破损，是否潮湿，枪头、枪尾密封圈是否有破损，易造成射孔枪在井下聚爆，卡枪； （4）枪身下井前要检查马笼头，电缆是否有损伤，易造成掉枪身，井下落物； （5）下枪注意下速，尤其对补孔井、大斜度井、有套变井，容易造成卡枪， （6）若定位点火要各项检查合格，在误差范围内方能点火，容易造成误射孔； （7）枪身出井口速度要严格控制，容易造成起飞枪，严重安全隐患。 2、管输射孔 （1）施工前要将射孔车停在上风口，打好双掩木，发电机插地线，摆放好各种警示标志，穿戴好劳保用品，滑轮插好防窜销子，放好保险绳套； （2）管输联枪要严格按次数，因为管输是一次下井实现多层段射孔，若联错枪很容易造成误射孔； （3）起爆器要在井口周围安装 （4）下枪注意不能顿钻 （5）保证现场油管内清洁，无杂物 （6）点火时最好座封点火，安全可靠！ 射孔作为试油技术的主要环节，与油气井产能有着直接的关系。历经几十年的发展，射孔技术有了长足的进步，特别是进入90年代以来，射孔技术更是飞速发展。美国斯仑贝谢公司研制出穿深达1.2m的射孔弹。除了在现有射孔弹基础上努力提高穿透深度外，美国还完成了“水动力射孔”工艺技术研究与开发工作，进行了石油井下激光射孔装置的方法的研究。此外，美国的哈里伯顿公司还率先在102枪中装 DP37型弹开创了小枪装大弹之先河，这样又进一步推动了高强度射孔枪的研制。 目前，国内的大庆油田引进了水动力射孔技术。胜利油田正在开展复合射孔技术研究，102枪装127弹也在各油田普遍开展起来。 1、过油管张开式射孔 鉴于过油管射孔技术在使用中存在过油管弹药量小、穿深浅、油气产能低等一些问题，致使过油管射孔技术的推广应用受到严重制约。1993～1994年，美国先后推出一种新的过油管深穿透射孔器系统——过油管张开式射孔枪，该系统能在通过油管时将弹闭合在枪架中，通过油管后又将弹张开，使其轴线成水平方向，这样，就能在不取出油管的情况下相当于使用一种较大直径的套管射孔枪，其弹的药量不小于23g，穿深是原51枪的4倍以上，从而把过油管射孔技术推进到一个新的阶段。 这样，在老井和注水井中，能不取油管进行射孔和补孔作业并能达到套管射孔的穿深，使油气井产能得到较大的发挥，同时节约了大量的修井费用。在新井中，对那些需丢枪进行生产测井的井可大大减少口袋长度，从而降低钻井成本。对于要开展“分层开采”等新工艺的油气井也能发挥其独特的作用。
完井技术国内外发展现状分析 第1章前言 1.1 现代完井技术发展现状 完井工程是衔接钻井和采油工程而又相对独立的工程，是从钻开油气层开始，到下套管注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液，直至投产的一项系统工程。完井设计水平的高低和完井施工质量的优劣,对油气井生产能否达到预期指标和油田开发的经济效益有决定性的影响。 近十多年来,国内外完井均有了较快发展,并已发展成为独立的学科。除常规井完井技术日益完善外,其他特殊井完井也得到了很大发展,如水平井完井、复杂地质条件下的完井、小井眼完井、分支井完井、深井超深井完井、现代智能完井、膨胀管完井等。国内在完井技术方面虽然取得了一些进步,但是与国外相比,完井技术还有很大差距,特别是在不同储层选择合适的完井方式、水平井完井、欠平衡井完井、小井眼完井、分支井完井,从而影响了油气井的产量及经济效益。 1.2 本文的主要研究内容 1．查阅现代完井技术方面的文献，对各种完井技术现状进行综合性分析： (1)射孔完井技术； (2)割缝衬管完井技术； (3)砾石充填完井技术； (4)膨胀管完井技术； (5)封隔器完井技术； (6)智能完井技术。 2. 调研国内外最新完井技术现状，重点分析国内外现代完井技术现状、最新进展、应用成果以及发展趋势等,并对国内完井技术方案实施的可行性和完井技术的研究方向作初步预测和探讨。
第2章常规完井技术 完井方式的选择主要是针对单井而言。虽单井属于同一油藏类型，但是所处构造位置不同，所选定的完井方式也不尽相同，如油藏有气顶、底水，若采用裸眼完成，技术套管则应将气顶封隔住，再钻开油层，而不钻开底水层。若采用射孔完成，则应避射气顶和底水。又如油藏有边水，套管射孔完成时，油田开发要充分利用边水驱动作用，避射开油水过渡带。下面主要介绍常用的几种常规完井方式[1]。 2.1 裸眼完井技术 裸眼完井方式分先期裸眼完井方式、复合型完井方式和后期裸眼完井方式三种。 先期裸眼完井方式（如图2-1）是钻头钻至油层顶界附近后，下套管柱水泥固井。水泥浆上返至预定设计高度后，再从套管中下入直径较小的钻头，钻穿水泥塞，钻开油层至设计井身完井。 复合型完井方式（如图2-2）是指适合于裸眼完井的厚油层，但上部有气顶或顶界邻近又有水层时，可以将技术套管下过油气界面，使其封隔油层的上部，然后裸眼完井，必要时再射开其中的含油段。 后期裸眼完井方式（如图2-3）是不更换钻头，直接钻穿油层至设计井深，然后下套管至油层顶界附近，注水泥固井。固井时，为防止水泥浆损害套管鞋以下的油层，通常在油层段垫砂或者换入低失水、高粘度的钻井液，以防水泥浆下沉。 图2-1 先期裸眼完井示意图 1—表层套管 2—生产套管 3—水泥环 4—裸眼井壁 5—油层
最近开发出来的新型射孔液既可以帮助作业公司清洁射孔孔眼，同时又非常经济。将这些新型射孔液与性能得到进一步提高的射孔枪和动态负压射孔新技术相结合，能够极大地提高油气井的产能。 优质射孔液体系 在编写本文过程中得到以下人员的帮助，谨表谢意：挪威斯塔万格MI-SWACO 公司的Nils Kageson-Loe ；美国得克萨斯州休斯敦MI-SWACO 公司的Charlie Svoboda 。 PLT （生产测井仪），PURE 和SPAN （斯伦贝谢射孔分析软件）等是斯伦贝谢公司的商标。CLEANPERF 是MI-SWACO 公司的商标。 Larry Behrmann Ian C. Walton 美国得克萨斯州Rosharon Frank F. Chang 沙特阿拉伯宰赫兰Alfredo Fayard 美国得克萨斯州休斯敦Chee Kin Khong 中国深圳蛇口Bj?rn Langseth 挪威斯塔万格 Stephen Mason 美国得克萨斯州Sugar Land Anne-Mette Mathisen Hydro 公司挪威卑尔根Italo Pizzolante Tian Xiang CACT 作业集团中国深圳蛇口Grete Svanes MI-SWACO 公司挪威卑尔根 任何一项井作业之后的清理工作都非常重要。在钻井过程中，钻头的冲击和钻井泥浆的水力能量使地层岩石破碎。钻井泥浆将岩石碎屑携带至地面。在循环泥浆将岩石碎屑清除之前，地层已经暴露于外来的固相物质、流体和溶解的化学物质，有时会降低近井地层的渗透率，从而造成储层岩石损害。这一渗透率下降通常被称为地层损害，它是表皮损害的表现之一。 同样，在射孔过程中，聚能射孔弹所产生的高能喷射流射穿套管和水泥环，穿透地层，形成一条深入储层岩石的导流通道。射孔枪引爆之后，井筒内的流体会立即流入射孔孔道。与钻井作业相同，井筒流体与地层之间的接触可能导致渗透率进一步下降，并降低射孔效果。在正压射孔中这一情况尤为明显，正压指的是井筒的静水压力大于地层压力的情况。对射孔液进行适当的设计能够帮助避免这类损害，从而大大提高油气井的产能。 尽管现代射孔作业涉及许多技术，不过要最大限度地提高油气采收率，有三个基本要素至关重要。它们共同构成 了优化射孔方案的基础。首先，必须在 适当方向上进行射孔；其次，必须能够有效清除射孔孔道的碎屑；第三，在作业过程中，必须尽量减小对地层的损害。碎屑不仅包括射孔孔道中的松散物质，更为主要的是，其中还有被压碎的砂岩颗粒，正是这些破碎颗粒造成了所谓的射孔损害。 在可能出砂的储层中，射孔方向对实现稳产至关重要，在斜井和水平井中的影响尤为明显。大量出砂是一个常见问题，它会腐蚀井下设备，堵塞井筒，最终阻断流体的流动。2001年，BP 公司注意到，其全球60%的油气产量（大约为日产200万桶油当量，即31.78万米3）来自于需要进行一定程度防砂管理的油田[1]。由此可以看出，很有必要对射孔方案进行优化以确保射孔能够在适当的方向和相位上进行，从而尽可能减少出砂并最大限度提高油气产量[2]。 射孔作业后，必须将孔道内的碎屑清除。长射孔孔道以及致密低渗透率地层射孔孔道内的碎屑比较难以清除。有时，可以利用负压射孔来帮助清除孔道中的碎屑，以最大限度减小射孔损害[3]。
5.3.完井设计的基本理论 5.3.1.完井方式 5.3.1.1射孔完井方式 套管射孔完井是钻穿油层直至设计井深，然后下面层套管至油层底部注水泥固井，最后射孔，射孔弹射穿油层套管、水泥环并穿透油层某一深度，建立起油流的通道。套管射孔完井既可选择性地射开不同压力、不同物性的油层，以避免层间干扰，还可避开夹层水、底水、气顶和夹层的坍塌，具备实施分层注采和选择性压裂或酸化等分层作业的条件。 尾管射孔完井是在钻头钻至油层顶界后，下技术套管注水泥固井，而后用小一级的钻头钻穿油层至设计井深，用钻具将尾管送下并悬挂在技术套管上，尾管 50，再对尾管注水泥固井，最后射孔。尾管射和技术套管的重合段一般不小于m 孔完井由于在钻开油层以前上部地层已被技术套管封固。因此，可以采用与油层相配伍的钻井液以平衡压力、欠平衡压力的方法钻开油层，有利于保护油层。此外这种完井方式可以减少套管重量和油井水泥的用量，从而降低完井成本。目前较深的油，气井大多采用此方法完井。 图5.2 套管射孔完井图5.3 尾管射孔完井 5.3.1.2裸眼完井方式
裸眼完井的最主要特点是油层完全裸露，因而油层具有最大的渗流面积。这种井称为水动力学完善井，其产能较高。裸眼完井虽然完善程度高，但使用局限性很大，例如：不能克服井壁坍塌和油层出砂对油井生产的影响；不能克服生产层范围内不同压力的油、气、水层的相互干扰；无法进行选择性酸化和压裂等。 5.3.1.3割缝衬管完井方式 割缝衬管完井方式是钻头钻至油层顶界后，先下技术套管注水泥固井，再从技术套管中下入直径小一级的钻头钻穿油层至设计井深。最后在油层部位下入预先割缝的衬管，依靠衬管顶部的衬管悬挂器（卡瓦封隔器），将衬管悬挂在技术套管上，并密封衬管和套管之间的环形空间，使油气通过衬管的割缝流入井筒。这种完井方式油层不会遭受固井水泥浆的损害，可以采用与油层相配伍的钻井液或其它保护油层的钻井技术钻开油层，当割缝衬管发生磨损或失效时也可以起出修理或更换。 5.3.1.4砾石充填完井方式 它是先将绕丝筛管下入井内油层部位，然后用充填液将在地面上预先选好的砾石泵送至绕丝筛管与井眼或绕丝筛管与套管之间的环形空间内，构成一个砾石充填层，以阻挡油层砂流入井筒，达到保护井壁、防砂入井的目的。砾石充填完井一般都使用不锈钢绕丝筛管而不用割缝衬管。
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。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/4e4294316.html, 关于对射孔技术的研究与探讨 作者：张曼雨 来源：《中国石油和化工标准与质量》2013年第15期 【摘要】从二十世纪五十年代开始，我国就开始从事射孔作业，经过了五十多年的艰辛的摸索和探究，我国已经取得了显著的成就，无论是从射孔的器材上来说还是从射孔的技术上 来说。但是与世界上的先进国家的射孔技术相比，还是存在很大的差距，面对世界上的如此激烈的挑战，我们就要更加努力。重视射孔技术的研究，培养相关的射孔人才。 【关键词】射孔技术发展方向引进技术培养 1 我国射孔技术的现状 经过五十多年的艰辛的努力，我国的射孔技术所达到的水平体现在射孔设备和射孔技术这两个方面。 1.1 射孔设备方面 我国在射孔设备方面大多数都使用上了我国自己生产的一体式绞车和数控射孔取心仪， 淘汰了过去的旧式的射孔设备，旧式的射孔设备不仅生产效率低，而且存在安全隐患。一部分的射孔队还使用上了射孔防静电雷管和爆炸丝雷管，这对于射孔的安全进行是非常有必要的。 1.2 射孔技术方面 目前，在我国使用的射孔技术有超正压射孔技术、负压射孔技术、过油管张开式射孔技术、复合射孔压裂技术以及水力割缝射孔技术。 其中复合射孔、超正压射孔和水力割缝射孔工艺技术，在我国的一部分的油田中已经取得了不错的成果，进一步发展的潜力很大，可以继续推广应用。其中负压射孔工艺技术使大部分油田使用的射孔技术，无论是从理论上还是从实践上都已经很成熟。其中连续油管输送射孔和套管外射孔工艺技术和其他的射孔技术相比，是比较新型的射孔技术，我国要加大对这两个新型技术的研究。过油管张开式射孔工艺技术很好的解决了过油管穿透浅的问题，可以在没有 油管的情况下射孔。 1.2.1超正压射孔技术 超正压射孔技术是从九十年代才开始兴起的一项射孔技术。超正压射孔技术就是在射孔之前进行加压，使压力达到地层的岩石破裂再开始射孔。采用超正压射孔技术有三个作用，水激压裂作用、造缝作用以及负压作用。多年的实践证明，超正压射孔技术可以大大的改善初期的完井效果。
超正压射孔工艺技术及在碳酸盐岩地层的应用 陈锋袁吉诚 !四川油田测井公司" 摘要 陈锋#袁吉诚$超正压射孔工艺技术及在碳酸盐岩地层的应用$测井技术#%&&’#%(!)"*++,-+(’ 超正压射孔工艺是一项射孔完井新技术.介绍了它的施工管柱/起爆方法/配套设备工具器材和施工工艺#并用施工实例介绍了超正压射孔与大型酸化的联作方法.在碳酸盐岩井中成功应用了0井次#从实际产量与测井资料预测产量比较/与临近的同产层地质条件相当的井负压射孔后再酸化的产量比较#以及试油成本的降低等几方面对其评价#获得了较满意的效果. 主题词*超正压射孔工艺技术碳酸盐岩应用 12345164 6789:89;#<=>9?@A789;$B C D E8F8G H8E I>J>9A8K8E L M E>D@M9;!B G K"48A79@N=8>9OP D Q1R R J@A>S D@M9@96>E I M9>D8Q$TU4#%&&’#%(!)"*++,V+(’ W X Y Z[\[]^[Z_‘a‘b c[d[Z e]Z‘Y f b gf h‘b[i d[Z e]Z‘Y f]bc]\d a[Y f]bY[c j b f k l[$m j f hd‘d[Zf b Y Z]n o l c[hf Y h]d[Z‘Y f b gd f d[h Y Z f b g h#e f Z f b g\[Y j]o h#‘c c[h h]Z po[^f c[h‘b od[Z e]Z‘Y f b g]d[Z‘Y f]b h$m j[ W q rY[c j b f k l[j‘h_[[bh l c c[h h e l a a p‘d d a f[o f b0d[Z e]Z‘Y f b g Z l b h f bi[a a h i f Y jc‘Z_]b‘Y[h#e f[a o[X‘\n d a[h]e i j f c jh j]i*s t b c Z[\[b Y‘a d Z]o l c Y f^[c‘d‘c f Y p]e c‘Z_]b‘Y[Z[h[Z^]f Z\‘p_[Z[‘a f u[oi f Y jY j[ l h[]e[X Y Z[\[]^[Z_‘a‘b c[d[Z e]Z‘Y f b g‘b oa‘Z g[h c‘a[‘c f o f u f b g]d[Z‘Y f]bf b]b[h Y Z f b g v w x]\d‘Z[o i f Y j‘c f o f u f b gY Z[‘Y\[b Y‘e Y[Z c]b^[b Y f]b‘a d[Z e]Z‘Y f b g#Y j[[X Y Z[\[]^[Z_‘a‘b c[d[Z e]Z‘Y f b gd Z]Y[c Y h Y j[d‘pu]b[e Z]\Z[c]b Y‘\f b‘Y f]b‘b oh j]Z Y[b h i[a a Y[h Y f b gd[Z f]oY]‘_]l Y Y[bo‘p h]b‘b‘^[Z‘g[$ 3=I y8A D48E F Q*[X Y Z[\[]^[Z_‘a‘b c[d[Z e]Z‘Y f b g Y[c j b f k l[c‘Z_]b‘Y[‘d d a f c‘Y f]b 引言 超正压射孔是当今射孔完井技术的新突破.它不同于早期的正压射孔#不像在泥浆压井状况下射孔会造成对地层的严重污染#而是在使用酸液/压裂液及其它保护液射孔的同时给地层施加超过地层破裂压力的压力并维持一段时间#不仅克服了聚能射孔所带来的压实污染#且在加大延伸裂缝的同时还与压裂酸化联作#解决了造缝/解堵/诱喷/防止出砂等一系列问题#大大改善了初始完井效果.该技术与酸化联作避免了射孔后压井取管柱的二次污染#缩短试油周期#节约试油成本.已在四川/江汉等油田施工0口井#工艺成功率z{{|.在四川天东}~井/天东00井/天东!"井和江汉黄金z井增产效果明显. #中国石油天然气集团公司$九五%攻关项目$油气井射孔新技术研究%子课题#!}{"{"n{" 超正压射孔工艺技术 ’$施工管柱设计 !z"根据井深划分为"种加压方式 既要达到射孔起爆时井底液柱压力超过地层岩石的破裂压力#又兼顾起爆时井口的加压值低于井口的安全值.针对四川井深/地层岩性坚硬等特点#对于不同的井深制订如下施工加压方案* &井深小于~{{\的井#使用酸’氮气的方式#井口的加破裂压力v &井深在~{{{-({{{\范围的井#使用酸’氮气’压井液#井口加破裂压力#施工井有张)井/秋z}井和灵z z井!见图z". &井深大于({{{\的井#为了降低井口加压值#使用酸液’压井液的方式#井口加破裂压力#这类管柱一般配合丢枪装置使用#以减少酸液的流动阻力.施工井有天 * } ( ( * 第~+卷*第)期陈锋等*超正压射孔工艺技术及在碳酸盐岩地层的应用万方数据
射孔完井法 射孔完井法是国内外最为广泛和最重要实用的一种完井方法，包括套管射孔完井和尾管射孔完井。 一. 套管射孔完井 1. 工艺步骤： 套管射孔完井是用同一尺寸的钻头钻穿油层直至设计井深，然后下油层套管至油层底部并注水泥固井，最后射孔，射孔弹射穿油层套管、水泥环并穿透油层一定深度，从而建立起油（气）流的通道。图1为直井套管射孔完井示意图。 2. 套管射孔完井优点: 选择性射开不同压力、物性油层，避免层间干扰； 避开夹层水、底水和气顶； 避开夹层坍塌； 具备分层注、采和选择性压裂或酸化等分层作业条件。 图1 直井套管射孔完井
二．尾管射孔完井 1. 工艺步骤： 尾管射孔完井是在钻头钻至油层顶界后，下技术套管注水泥固井，然后用小一级的钻头钻穿油层至设计井深，用钻具将尾管送下并悬挂在技术套管上。再对尾管注水泥固井，然后射孔。图2为直井尾管射孔完井示意图。 2. 尾管射孔完井优点： 有利于保护油层； 钻开油层前上部地层已被技术套管封固，可采用与油层配伍的钻井液以平衡压力、低平衡压力的方法钻开油层。 降低完井成本； 减少套管重量和油井水泥用量； 目前较深的油、气井大多采用此法完井。 3. 主要不足： 打开产层和固井中，钻井液和水泥浆对产层侵害较严重。 油气流入井内阻力较大。 尾管 图2 直井尾管射孔完井 三．套管及管柱
1. 套管：优质无缝钢管，一端为公扣，直接车在管体上；一端为带母扣的套管接箍。 2. 套管尺寸： API标准，共14 种尺寸；壁厚：5.21~16.13 mm 1 4 3. 套管钢级： API标准 8种10级H-40, J-55, K-55, C-75, L-80, N-80, C- 90, C-95, P-110, Q-125（数 字×1000为套管的最小屈服强度 kpsi）。 H，J，K，N代表一般强度油套管，C，L，M，T代表限定屈服强度油套管，具有一定的抗硫腐蚀性能。 4. 螺纹类型： API标准：短圆（STC）、长圆（LTC）、梯形（BTC）、直连形（XL）。 5. 套管柱：由同一外径、不同钢级、不同壁厚的套管用接箍连接组成的管柱，特殊情况下也使用无接箍套管柱。
32、什么是复合射孔？ 答：复合射孔技术是一项集射孔与高能气体压裂两项功能一次下井完成的工艺技术。它利用炸药爆炸和火药燃烧的时间差（炸药爆速为微秒级，火药燃速为毫秒级），实现先射孔后压裂。 33、什么是防砂射孔？ 答：防砂射孔主要有大孔径、高孔密和小孔径、高孔密两种方法。另外还有随进式防砂射孔技术，它是在射孔过程中将防砂材料随射孔作业一次性充填到射孔孔道内，起到防砂作用。 34、什么是双复射孔？ 答：双复射孔技术是胜利测井公司2001年研制开发的新技术。它主要由复式射孔枪、复式射孔弹两部分组成。 35、射孔枪有哪几种类型？ 答：射孔枪型：是以射孔枪外径规格来进行分类，目前常用的有60、68、73、89、102、114、127、140等型号。 36、什么是定位射孔技术？ 答：用放射性曲线校正射孔深度是以定位射孔原理为基础的。定位射孔就是在目的层附近选定一个套管接箍为施工深度的参照标准（俗称标准接箍）。用磁性定位器测准标准接箍的深度就等于定位了“目的层”的深度。 37、什么是电缆输送射孔？ 答：电缆输送射孔就是用电缆将有枪身或无枪身射孔器通过套管或油管内输送至井下，用射孔深度控制技术进行定位，对准目的层，地面仪器向射孔器起爆装置供电，引爆射孔器，射穿套管、水泥环、目的层，建立油气水流通通道的一种射孔工艺。 38、什么是油管输送射孔？ 答：油管输送射孔工艺是指把一口井所要射开的油气层的射孔器全部串接在油管柱的尾端，形成一个硬连接的贯串下入井中。通过测量磁定位曲线或放射性曲线，校深调整贯串对准射孔层位，通过撞击式和加压式两种方式引爆射孔器，对目的层进行射孔。 39、什么是油管（钻杆）输送射孔与地层测试器联合作业？ 答：油管输送射孔与地层测试器联作工艺技术，是将TCP器材与测试器组合在一趟下井管柱中，用油管或钻杆将测试工具和射孔器输送到目的层，进行射孔的同时进行地层测试，一次下井可以完成油管输送负压射孔和地层测试两项作业。 40、什么是全通径射孔？
2.2 动态负压射孔机理 动态负压射孔技术是一种在射孔瞬间清理射孔孔道的新方法，其原理是在射孔器的上部或下部连接一特殊结构的快速降压机构，该机构在射孔后的瞬间打开，吸收井筒内的残余爆炸能量以及液柱压力，使井筒压力瞬间下降，产生动态负压效果[2]。因为破损带岩石变得疏松，其强度远低于周围的岩石，一股突然产生涌流足以产生超过破损带岩石强度的张力，从而导致岩石破碎并冲走孔道中的冲塞物。动态负压射孔的两个最重要因素是压降的大小和速度。在动态负压射孔例子中，井筒压力一开始与地层孔隙压力平衡，然后迅速下降。在静态负压例子中，井筒压力一开始低于地层压力，射孔引爆发射出高速气流后井筒压力迅速上升，然后开始慢慢下降，形成负压条件。动态负压射孔过程中达到峰值压差时的张应力超出了射孔损害带的岩石强度，损害带的岩石破碎，成为松散碎屑。岩石强度和流动强度的交汇部分表示涌流冲洗后形成的孔道宽度。静态负压射孔中典型的缓慢压差几乎无法清理孔道。而使用动态负压射孔，则能更好地清理碎屑[2]。 [2]Dennis B，Larry B，Lian J H，et al．动态负压射技术进展与应用[J]．油 田新技术，2009，21(3)：4-16． 1基本依据 国内外先前的研究主要集中在动态负压射孔工艺对射孔孔眼周围压实带的物性改良方而，其观点主要有2种:①动态负压射孔工艺技术之所以能够较大幅度地减小射孔损害，主要是因为射孔后在井筒内快速形成了负压差，即动态负压，使射孔孔眼产生了幅度更高、持续时间更长的泄流，从而有效清除射孔污染，得到更加清洁的射孔孔眼;②起爆射孔阶段，由于岩石孔隙压力的瞬间降低导致孔道周围岩石发生剪切或张性破碎[ 11}，形成了微裂缝网，提高了射孔孔眼压实带渗透率。 基于以上2种基本作用机理，对动态负压射孔技术进行研究，对动态负压射孔技术的基本机理形成了新认识，能够更合理、更全而地解释动态负压射孔技术能够形成更加清洁的射孔孔眼的原因。 i. i聚能射孔弹气体损害研究 国内外以前有关聚能射孔器射孔损害机理的研究认为，聚能射孔器造成储层伤害的主要原因是聚能射孔弹爆轰产生的金属射流在岩石表而进行造孔的同时，在射孔孔眼周围形成了一层一定厚度的压实带，该压实带具有高孔隙度低渗透率的特征，从而严重影响了油气井产能和注入井的注入效率州。有学者认为[11]，爆轰之后的残留气体膨胀也是造成射孔损害不可忽视的原因之一[12]。射孔爆轰之后，井筒压力在短短几毫秒内上升到将近65 MPa。但是，该观点只停留在爆轰气体膨胀造成射孔损害的宏观层而，没有进一步阐明爆轰气体造成储层伤害的微观机理。 1. 2聚能射孔弹射流侵切理论 射流对靶板的侵切过程通常称为破甲过程。该过程可以分为3个阶段:开坑过程、准定常过程和终比过程曰。 （1）在开坑阶段，射流头部高速碰撞静比的靶而，在界而处形成高温、高压、高应变率的三高区。从碰撞点向靶内和射流中分别传入冲击波，靶板自由而在稀疏波的作用下发生崩裂，靶板材料和射流残渣飞溅。该阶段产生的孔深很小，形似口袋。
第一节电缆输送射孔工艺技术 电缆输送射孔按工艺的不同又可分为： 1、普通电缆输送射孔 普通电缆输送射孔是利用油矿电缆把射孔器通过井口防喷器和井内套管下放到一定深度，在套管内通过深度校正，然后对目的层进行射孔的一种常规射孔方法。 2、过油管射孔技术 过油管输送射孔是利用油矿电缆把过油管射孔器通过井口防喷装置、采油树和井内油管下放到套管中，在套管内通过深度校正，然后对目的层进行射孔的一种射孔方法，具有较好的防喷能力。 过油管射孔可使用有枪身射孔器或无枪身射孔器，可在不起油管的情况下，用电缆将射孔器通过油管下到目的层进行射孔。能实现带压射孔、不停产射孔，射孔后直接投产，可避免在起下油管时压井所造成产层和环境污染。主要适用于：1、生产井、注水井补孔。 2、带压生产井不停产补孔。 3、套变严重不适于其它射孔器起下的井。 4、小直径套管井。
3、工程射孔 主要包括油管冲孔射孔和套管封串射孔，油管冲孔具有装枪直径小、射孔孔径大、穿深稳定的特点。施工时，它只射穿油管而不损伤套管。冲孔作业可实现循环解卡和循环压井的目的。 套管封串射孔具有装枪直径较大、射孔孔径大、穿深稳定的特点。施工时，它只射穿套管及水泥环而不射入地层。当油气井中某层因固井质量或其他原因造成的上下层串通时可以进行封串射孔。然后挤水泥达到封串的目的。 4、工程爆炸 主要包括爆炸切割、爆炸松扣。 爆炸切割：当油管、套管或钻杆因各种原因被卡在井内，无法提出时，为了下一
步的施工或是为了减少损失需要上部未卡死的油管、套管或钻杆提出时，可选用 爆炸切割作业。切割弹的型号（包括2寸-31 /2寸油管切割弹，3/2寸-7寸套管切割弹、2寸-51/2钻杆切割弹） 特点和用途： UQ 系列油管切割弹、TQ 系列套管切割弹和ZQ 系列钻杆切割弹采用无杵堵粉末冶金不烧结药型罩、独特的聚能装药结构设计。产品具有切割成功率高、切口平齐、对其它管材无损伤等特点。切割弹可通过电缆输送在油气井内对油管、套管进行切割。 爆炸松扣：当井内管柱因各种原因被卡死需要倒扣退出时，可选用专用的爆炸松 扣器下到需要松开的接箍处，进行爆炸松扣作业。从而起出此点以上的管柱。 施工要求： （一）组装爆炸杆 1. 根据井况资料和工程爆炸通知单的内容，确定导爆索电雷管的型号。 2. 确定用药量 3. 检查导爆索外皮有无损伤，有无断药现象。 4. 将导爆索均匀分布在爆炸杆的周围。 5. 每隔100mm 用白沙带捆扎一道。 6. 用高压绝缘胶带在爆炸杆的两端和中间绑扎三个扶正器。 7. 将电雷管紧附在导爆索的上端，用白沙布绑紧。雷管的一根引线接爆炸杆本体，另一根引线用黑胶布包好，捆扎好的最大外径应小于管柱内径。 （二）爆炸松扣施工 1）当爆炸松扣器进入离卡点以上50m 时，通知井队以卡点以上钻具重量的100%～115%作拉力提升钻具后，再按每千米钻具扭转3～3.5圈给钻具施加反扭矩，然后射孔小队再下放电缆，测量对深曲线，测出卡点以下50m 深度。 2）当测完钻具磁性接箍深度曲线后，用比例尺丈量每个接箍间距离与井队提供的管柱结构数据是否相符，确认无误后，同井队技术人员一起确定松扣深度位置和采用的标准接箍。 3）利用爆炸松扣器的零长和已确定的标准接箍上起电缆，使爆炸松扣器正好对准要松扣的接箍上，通电点火引爆雷管和导爆索，产生爆轰波冲击丝扣，使扣松动，从而达到松扣目的。 （三）爆炸松扣炸药量的选择 爆炸松扣药量的选择应根据卡点深度的不同，钻井液密度大小及钻具钢的差别而选用不同药量。 5、电缆桥塞 电缆桥塞工艺就是根据油气井的封层需要在已射孔的两个层位之间进行封堵，同时可以在分层试油时上返封层。达到预期的分层，封堵进行生产或试油的目的。 该工艺施工时间短，座封深度准确，座封牢固安全可靠。对于两个层位之间距离较近的封堵效果明显优于其它方式。目前电缆桥塞规格为：5寸、51/2寸、7寸、95 /8寸。适用于相应规格的套管。是理想的分层试油或分层采油的封层方法。 施工技术 （一）STS 电缆桥塞压力密封工具工作原理： 位于电缆密封工具上端的电动高温点火器点着后产生火花，引着位 于点
第六章射孔工艺技术 射孔完井是目前国内外使用最广泛地完井方法。射孔技术是指将射孔器用专用仪器设备输送到井下预定深度，对准目的层引爆射孔器，穿透套管及水泥环，构成目的层至套管内连通孔道的一项工艺技术。它包含的主要内容有：射孔器材、射孔工艺、射孔对油气井产能的影响、射孔评价以及射孔器材的检验等方面。涉及到包括数学、物理学、地质、钻井、测井、油臧工程、机械、火工等多学科的专业理论。所以，射孔是一门综合性比较强的石油工程技术。 自射孔被应用于油气井以来，从子弹式射孔到聚能式射孔，从简单的电缆输送射孔到油管输送射孔，穿深从十几毫米到上千毫米，射孔工艺技术自20世纪70年代以来，得到了比较快的发展。目前的射孔已不仅仅是沟通地层与井筒通道的工艺技术，它又增加了改造油气层、提高油气产量的任务。随着油气勘探开发难度的加大，油藏工程师们对射孔工艺技术的要求也越来越高，他们希望射孔对地层的穿透更深、对产层的伤害最小、完善系数高，能获得很理想的产能。因而，改进射孔工艺、优化射孔设计是完井试油中的重要环节。 目前，世界各国的射孔技术按输送方式基本可分为两类：一是电缆输送射孔；二是油管（钻杆、连续油管）输送射孔。按其穿孔作用原理可分为子弹式射孔技术、聚能式射孔技术、水利喷射式射孔技术、机械割缝（钻孔）式射孔技术、复合射孔技术。应用最广泛地是电缆输送聚能式射孔技术。 复合射孔技术因其独特的射孔增产机理而被越来越广泛地应用于现场。激光射孔技术也已完成初步试验，相信在不久的将来会成为一种有效的射孔工艺技术而被广泛应用。射孔技术的发展趋势将向综合化、集成化、高穿深、无污染的方向发展。 第一节射孔原理
本节只对目前应用比较广泛的聚能射孔技术进行全面描述，其它射孔技术只进行简单介绍。 一、聚能射孔原理 聚能射孔技术产生于1946～1948年间，是从反装甲武器中演变而来。 聚能射孔技术是指由聚能射孔弹与其它部件组合对地层进行射孔的技术。这项技术的关键单元是聚能射孔弹。聚能射孔弹由三个基本部分组成：弹壳、炸药和药型罩，其结构如图4-1所示。 药型罩一般为锥型或抛物线型，它是由拉制的铜合金或是由铜、铅、钨等金属粉末压制而成。制造弹壳的材料比较多，有纸、陶瓷、玻璃、金属等，金属弹壳是应用最广泛的弹壳材料。 炸药是射孔弹穿孔的动力源，其技术参数直接影响到射孔弹的穿孔性能。射孔弹的炸药主要有RDX（黑索金）、HMX（奥克托金）、HNS（六硝基砥）、PYX（皮威克斯）、TACOT（塔考特）等5种。 聚能射孔弹是利用聚能效应进行穿孔的。所谓聚能效应是利用装药一端有锥型或抛物线型空穴来提高装药对空穴前方介质局部破坏作用的效应。当雷管将主炸药引爆后，主炸药产生的爆轰波到达药型罩罩面时，药型罩由于受到爆轰波的剧烈压缩，迅速向轴线运动，并在轴线上发生高速碰撞挤压，药型罩内表面的一部分金属以非常高的速度向前运动。随爆轰波连续地向药型罩底部运动，从内表面连续地挤出速度大于6000m/s的具有极高能量的金属流，该金属流沿轴线方向对目标靶进行挤压穿孔，图4-2为聚能效应示意图。聚能效应是炸药爆炸作用的一种特殊形式，它之所以具有穿孔（破甲）作用，根本原因在于能量集中。 二、水力射孔原理
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
常规射孔作业施工规范
施工作业小队生产准备 1副操作员领取生产常用料，存放在工程车上相应的材料箱中。 2操作员对数控射孔仪进行日常保养和检查，填写“仪器维修保养”记录。 3井口工对天地滑轮、井口马达、定位器、电缆等辅助设备进行检查，维修保养。按标准在电缆上绑扎安全记号，领取日常生产用料。 4绞车工对绞车系统进行检查，维修保养。 5联炮工(井口岗)准备好不同枪型的配件，领取日常生产用料。 施工作业小队施工前的准备 1小队长接收“射孔工作记录”，落实井位和行车路线，组织各岗做好出发前准备。 2操作员到四分公司计算组领取射孔资料，清点射孔资料后在资料领还记录本上签字，射孔资料放在资料包内，资料包存放到工程车资料柜中，锁好。 3联炮工带“危险品发收登记簿”到供应站危险品专用库房领取雷管，清点数量后签字，雷管放在雷管盒中，雷管盒存放在工程车的防爆箱中，锁好。 4联炮工带“危险品领取证”到四分公司装炮班射孔器专用库房领取射孔器，检查无误后签字并执行SY/T6308、Q/CNPC46的有关规定。5按公司《搬运、储存、包装、防护和交付程序》检查仪器设备状态以及相应资料。 6小队长出发前讲解行车路线和途中注意事项。
7施工小队车辆和运输公司枪车编队行驶，控制车速，文明行驶。 8枪身在运输途中捆压牢固。 9应由持有危险品操作证人员负责押运并执行SY/T5436的有关规定。10起爆器和枪身应分车运输。 11注意行驶安全，正点到达施工作业现场。 12进入井场，全体人员按规定穿戴和使用劳动保护用品和用具执行SY/T6524的规定。 13施工作业环境认可。 a)保证施工作业必要的设施（水、电、吊升设备等）； b)射孔作业井口安装防喷闸门； c)检查井场漏电电流应小于30mA； d)对于射孔作业环境条件的不符合项，由小队长与作业队负责人协商解决。 14收集地质、工程数据和信息。 a)小队长了解压井液及液面高度、套管结构、人工井底等工程数据； b)操作员与作业队负责人核对通知单上的全部数据，不核对通知单或通知单核对不上拒绝施工。 15班前会 小队长组织召开有甲方代表和施工小队全员参加的班前会，介绍井身结构，压井液情况，明确施工作业方法及安全防范措施。 现场安装及施工 1小队长根据施工作业内容，组织全队人员摆好车辆，打好掩木，井
射孔完井工艺设计 射孔完井是油气井的主要完井方式之一，在采用射孔完成的油气井中，井底孔眼是沟通产层和井筒的唯一通道。如果采用合理的射孔工艺和正确的射孔设计，并高质量的完成射孔作业，就可以使射孔对储层的伤害降到最小，井底完善程度高，从而获得期望的产能。 多年来人们对射孔工艺、射孔枪弹器材与配套设备、射孔伤害机理及检测评价方法、射孔优化设计和射孔液等进行了大量的理论、实验和矿场试验研究，尤其是近十几年来，射孔技术取得了迅速的发展。人们已经认识到，射孔是完井工程的一个关键性环节。为此，采用先进的理论和方法，针对储层性质和工程实际情况，把射孔完井作为一项系统工程来考虑，优选射孔设计，是搞好完井必不可少的基本条件。 一、射孔工艺 应针对油气藏地质特征、流体特性、地层伤害状况、井类型（直井、斜井或水平井）、套管程序和油气井试油投产或完井目标，选择与之相适应的射孔工艺。 1.电缆输送射孔工艺（WCP） 电缆输送射孔（wireline conveyed perfroating）就是利用钢丝铠装电缆将射孔器输送到目的层进行射孔。按工艺的不同可分为普通电缆输送射孔工艺、电缆输送过油管射孔工艺（常规式和张开式）和电缆输送密闭式射孔工艺。 普通电缆输送射孔工艺是在井口只装放炮闸门情况下进行射孔，这种射孔工艺的射孔器直径可选范围大。缺点是建立负压差比较困难，防喷能力较差，如遇井喷只能关闭放炮闸门，切断电缆。这种方法主要用于低压油藏。 常规电缆输送过油管射孔工艺是利用电缆将射孔器从油管下到目的层进行射孔的一种工艺，这一工艺的优点是在井口安装防喷装置后进行射孔，所以有较好的防喷能力；射孔后可直接投产，可避免压井造成产层污染。适合于生产井不停产补孔和打开新层位，海上作业应用此工艺可避免起出生产管柱。缺点是油管的内径限制了射孔器的外径，使射孔弹的装药量受到影响，所以射孔弹穿深较浅。 为了克服这一缺点，在此基础上又发展了过油管张开式射孔，它是用电缆输送射孔枪，可在不起出油管的情况下，把大能量射孔弹用电缆输送到射孔目的层后，由地面对释放雷管发出电讯号，释放雷管起爆解锁后，射孔弹在弹簧拉力的作用下，旋转90°，与弹架轴线成垂直状态，然后由地面对电雷管发出起爆电讯号，雷管引爆导爆索，导爆索引爆射孔弹，从而实现过油管深穿透射孔。这样就能在不取油管的情况下相当于使用一种大直径套管射孔枪，其弹药量不小于 23g，穿深可达到原51枪的4倍以上，有效发挥油气井产能。