射孔完井工艺技术

国内外射孔新技术与发展趋势摘要：射孔技术作为完井工程的重要组成部分和试油技术的主要环节，是利用高能炸药爆炸形成射流射穿油气井管壁、水泥环和部分地层，建立油气层和井筒之间油气流通道的一种技术。

关键词：射孔新技术；射孔器；射孔基本原理；射孔枪全球经济的不断发展，石油日趋成为我们日常生活生产、经济发展中所必不可少的能源，对石油需求量的日益增加也就成为必然。

因此，加强对油田的探勘和开发就显得尤为重要。

其中，射孔技术是油田探勘和开发的重要环节。

随着科学技术的不断发展，射孔技术也得到了前所未有的发展和跨越。

1 射孔工艺技术的发展1.1射孔弹向深穿透、超深穿透系列发展油田开发初期主要使用有枪身的57-103射孔弹和无枪身的文胜二型射孔弹两种射孔弹。

1980-1983年基本上使用57-103、4S-4、WS-600三种射孔弹作业，1984-1989年，普遍使用73弹和51型过油管射孔。

九十年代初，油田引进了89型深穿透射孔弹，穿透深度较深，一般可达到300mm～400mm，在一定程度上提高了油井的开采能力，在卞扬会战的后期充分发挥了深穿透的威力，很快取代了73型射孔弹。

随即相继开发应用了以102型、127型为主的深穿透射孔技术，1999年又引进了超深穿透1米弹，在老区挖潜和新区勘探开发中充分发挥了作用。

1.2射孔方式由单一化向多样化发展油田射孔施工方式由会战初期单一的电缆传输射孔向油管传输射孔（TCP）为代表的多种方式发展。

电缆传输射孔工艺以其施工简便，速度较快，投入较少，经济实用等优点在油田射孔中得到普遍应用。

因此油田于1987年引进安全可靠、施工成功率高、适应性强的油管传输射孔技术，1993年11月又引进实现负压、射孔、测试、防污染四位一体，安全、快速射孔的射孔—测试联作射孔技术。

后来又引进高能复合射孔技术、水平井射孔技术，另外对小井眼射孔技术进行了研发。

1.3射孔深度定位向更简捷、更高效化发展以往射孔深度定位我们主要采用自然伽玛与同位素定位法、放磁并测定位法、电缆标记法。

第二部分射孔完井工艺技术概述目前国内外完井方式主要有套管或尾管射孔完井、割缝衬管完井、裸眼完井、裸眼或套管内砾石充填完井等。

其中套管射孔完井是目前国内外使用最广泛的完井方法。

其基本原理是在一口井钻井、固井完成后，利用射孔器射穿油层套管、水泥环并穿透至油层一定深度，从而建立井筒与地层间的油气流动通道。

该种完井方式的优点是可选择性地射开不同压力、不同物性的油层，以避免油层间干扰，还可避开夹层水、底水和气顶，避开夹层的坍塌，具备实施分层注、采和选择性压裂或酸化等分层作业。

自大庆油田投入开发以来，射孔完井工艺技术大体上经历了三个阶段：第一，以SQ691跟踪射孔仪、泥浆压井、WD67-1型射孔器射孔为标志的准确打开油气层射孔工艺技术阶段；第二，以清水压井过油管射孔、负压射孔、射孔液应用为标志的保护油气层射孔工艺技术阶段；第三，以深穿透射孔、复合射孔、DB-Ⅱ型数字化射孔仪应用为标志的解放油气层射孔工艺技术阶段。

近十年来，国内通过深化射孔理论研究，完善配套工艺，增加射孔弹新品种并形成系列化等，缩短了射孔技术与世界先进水平的差距，总体水平已接近国际先进水平。

第一章射孔器及其检测技术第一节射孔器射孔器是用于油气井射孔的器材（或装置）及其配套件的组合体，其作用是打开井下封闭油气层的套管、水泥环并深入油气层，建立井筒与油气层间连通的通道，其性能的好坏直接影响到射孔完井效果。

一、射孔器发展概况（一）机械切孔器1910年，用一个机械刀片在套管上旋转钻孔，机械切孔器用钻杆下井，然后打开切刀，当切刀绕销钉旋转时，靠钻杆的上提力切入套管壁。

这种穿孔法速度慢、成本高，水泥环超过25mm厚时效果不佳。

（二）子弹射孔器1926年，Sid Mine首先发明了子弹射孔方法，美国兰威尔斯公司（现在西方阿特拉斯公司）获得了专利，于1932年首次用于油井套管射孔，在加利福尼亚Montebello 油田一口800m深的井，用了8天时间，下井11次，共发射80枚子弹。

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。

常规投球丢枪油管输送射孔，一趟管柱下井，既可以满足射孔需求，又能满足压裂、求产施工需求，大大节省施工时间和施工成本。

但是常规丢枪射孔在射孔枪起爆后，需要在油管内投球，待球落至丢枪装置球座后，通过油管打压，实现丢枪的目的，对于井内环境复杂、管柱结构复杂的情况，该工艺无法满足丢枪，使用条件具有一定的局限性。

通过技术研究与试验，形成自动丢枪射孔完井技术，相比投球丢枪射孔，自动丢枪射孔丢枪又是特殊的起爆装置，射孔枪起爆后，井内压力会顺着射孔枪穿孔孔眼进入丢枪起爆装置内部，由于压力作用，丢枪装置内部卡抓会自动收回，由于射孔枪自重作用，可以实现自动丢枪，解决了井内环境复杂、管柱结构复杂的情况下不能丢枪的技术难题。

一、投球丢枪射孔存在问题1.射孔枪起爆及丢枪分别需要打压，施工流程复杂2.如果钢球不能落到丢枪装置的球座上则不能完成丢枪3.管柱结构复杂时，不能进行投球操作4.作业环节多，安全风险大二、投球丢枪射孔管柱结构1.在常规投球丢枪射孔时，管柱结构为作业油管+丢枪装置+筛管+起爆器+射孔枪。

当作业管柱下至预定深度后，经过校深、调整管柱后，油管加压至起爆压力起爆射孔枪，再从油管内部投球，待钢球落至丢枪装置球座后，油管加压切断丢枪销钉，完成丢枪动作。

2.对于多级压裂一体化分段投球压裂管柱，管柱中连接多级封隔器+喷砂滑套，而喷砂滑套需要投球解锁，每一级喷砂滑套所投球外径大小不一，最小球外径小于丢枪装置钢球外径，丢枪钢球无法到达丢枪装置球座，故该管柱不能连接投球丢枪装置。

三、存在问题及工程需求针对多层段射孔压裂，可以将所有层段射孔完成后，起出射孔施工管柱，再下一趟管柱进行压裂、求产作业。

但是，油管输送射孔后，有可能出现井喷、溢流，导致作业管柱无法起出井口，需要压井处理后，起出管柱，再下压裂-求产管柱，施工周期长，若出现井喷溢流现象，情况处理工序复杂。

因此，需要一趟管柱下井完成射孔-压裂-求产作业。

四、技术改进与创新将起爆器和丢枪装置结合起来，既能完成起爆功能，又能完成丢枪功能。

油气井射孔技术探究摘要】：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。

国外射孔技术介绍陈锋2013年9月利用机械、化学或者其它能量打开套管、水泥环和地层，沟通油、气流通道的井下作业称为射孔。

射孔的最终目的是为产层与井筒之间建立可靠、有效的通道，从而获得最大的产出、注入效果。

射孔是目前使用最广泛的完井方法,射孔建立起井筒与目的层之间的油气通道,被誉为油气勘探开发过程中的“临门一脚”。

射孔作为一种完井方式，创造油气流动通道——为生产而射孔 射孔为提高油气井的完善程度，实现油气增产——为增产而射孔 射孔越来越多作为油气储层改造前重要环节——为改造而射孔射孔完井是目前国内外使用最广泛的完井方法，射孔工艺技术已经在：油气资源的发现、提高低渗透储量的采收率、难采储量的动用程度、新旧井的增产水平、降低成本增强效益，都显示出越来越重要的作用。

油气井射孔148年历史第一阶段（1865-1947年）——射孔发展的混沌时期1）“炸药爆炸式射孔”，即采用锡爆炸器引爆在井底填充的炸药；2）“单刀套管锯”，即刀片在套管上开孔。

1910年，用一个机械刀片在套管上旋转钻孔，机械切孔器用钻杆下井，然后打开切刀，当切刀绕销钉旋转时，靠钻杆的上提力切入套管壁。

这种穿孔法速度慢、成本高，水泥环超过25mm 厚时效果不佳。

机械切割射孔器1926年，SidMine首先发明了子弹射孔方法，美国兰威尔公司（现在西方阿特拉斯公司）获得专利。

于 1932年首次用于油井套管射孔，在美国加利福尼亚州洛杉矶MONTEBELLO 油田一口800m 深的井，用了8天时间，下井11次，共发射80枚子弹。

该射孔方法比机械切孔方法进一步，广泛使用了二十多年，目前国外仍有应用。

子弹射孔器第二阶段（1948-1980年）——以聚能射孔为主要特征的发展阶段1）1948年美国Welex公司开发出最早的聚能射孔器并用于油井射孔中；2）1960年以来，伴随着聚能射孔的发展，国际上在“深穿透高孔密”方针指导下，迅速在器材、工艺、测试方法等方面取得了长足进展；3）1970年由美国学者首先提出将负压与射孔相结合，经过十年的努力，直到1980年才使负压射孔在世界各国得到完善推广。

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 mm1 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）。