双复射孔技术研究及应用

复合射孔技术及影响射孔效果与安全性因素分析作者：石延强来源：《商情》2020年第35期【摘要】分析了高能气体爆燃压裂复合射孔技术原理和复合压裂射孔作用机理，重点对影响压裂复合射孔效果与安全性因素进行了论述，以为高能气体爆燃压裂复合射孔技术应用提供参考。

【关键词】复合压裂射孔技术 ;技术原理 ;作用机理 ;效果与安全性 ;影响因素随着注水井生产时间的增长，由于受储层本身特性、后期作业、水质差等因素的影响，在射孔井段周围，地质状况逐渐发生变化，地层被堵塞，受到污染，近井地带渗流特性变差，导致吸水能力下降。

在砂砾岩等岩性致密、低孔低渗的储层中，由于受到钻井液和固井水泥污染，会形成污染带，影响油井产能。

采用常规射孔器射孔本身会形成射孔压实带，且穿透深度浅，射孔效果较差。

一、高能气体爆燃压裂复合射孔技术原理高能气体爆燃压裂复合射孔技术利用射孔弹炸药与内置式或袖套式一级火药的反应时间差实现先射孔、后压裂;利用火药延时技术实现二级火药对储层的后续压裂。

在射孔孔道周围形成宽而长的裂缝，有效地破除射孔压实带和钻井、固井污染，降低地层的表皮系数，提高地层渗流能力。

二、复合压裂射孔作用机理复合压裂射孔对地层的作用机理分为三个方面，即深穿透作用、热化学作用和解堵除污染作用。

深穿透作用：此作用是复合射孔技术对地层最直接有效的机械做功形式，由于火药能量的有效利用，使得射孔穿透深度为聚能装药的穿孔深度与火药的造缝深度之和，大幅度提高了常规射孔的穿深，这种深穿透效果不仅沟通地层的范围广，渗流面积大，而且有与地层天然裂缝沟通的可能。

热化学作用：火药燃烧后不仅产生高压气体，而且释放出相对集中的大量热能，在近井带引起较大的温度变化，同时燃烧产物中的CO、CO2、NO、NO2等成分遇水可形成酸性液体对岩层起酸化作用解堵除污染作用：火药装药燃烧产生的高压高温气体流束沿射孔孔道的高速冲击震荡，不仅使孔道延伸扩展，而且在孔眼周围也产生纵横交错的多条短裂缝，这种多向造缝作用，不仅解除了压实带堵塞，而且消除了钻井泥浆、固井水泥等污染，实现了地层综合性解堵，改善了近井带的导流能力。

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。

浅谈复合射孔工艺及其原理应用吴涛（靖吴项目部16102队）摘要：本文通过对复合射孔器材的结构描述和射孔过程分析，简单阐述了复合射孔的工艺原理及其应用现状和前景。

关键词：复合射孔爆炸地层射流引言射孔技术是油气田开发中一个重要环节，人们把它比做足球比赛中的临门一脚。

射孔技术有很多种类，其中复合射孔是近年来应用比较广泛，发展比较快，在油气田开发中应用前途比较好的一项技术。

复合射孔动态分析复合射孔主要分为射孔弹爆炸和火药燃爆两个过程。

复合射孔的聚能射孔弹主要由弹壳，主炸药，引爆药和药罩组成。

其结构如图所示：弹壳是聚能射孔弹的关键部件，决定装药外形，控制炸药爆炸后爆轰波的传播特性，使其形成良好的聚能射流，减少相邻射孔弹相互干扰。

弹壳一般用钢铝合金，设计与加工时必须严格控制公差，确保射孔弹的性能。

射孔弹穿孔的能量来源于所装填的炸药。

它提供爆速高，燃烧压力大的爆轰波。

射孔弹使用的炸药主要分为两类：一是敏感度较高的高能炸药，主要用作起爆药。

另一类是敏感度较低的高能混合炸药，主要用作聚能射孔弹的主炸药。

理想的炸药应爆速高，轰炸力大，耐温性好，使用安全可靠并易于较长期储存。

炸药的化学性质受温度的影响很大，因此对所有的炸药都规定了安全工作温度。

超过这个温度就可能导致自动爆燃或性能下降。

目前，我国使用的RDX炸药占绝大多数。

RDX炸药的熔点145摄氏度额定温度160摄氏度。

药型罩是射孔弹的重要部件，也是形成金属射流粒子的材料来源。

它在强有力的爆轰力作用下将产生质量大，密度高的高速射流。

射孔弹主要应用爆炸中炸药的聚能效应。

聚能就是在装药底部具有锥孔（也叫聚能穴）或者再加上药型罩使炸药在爆炸时能够将爆炸后的能量聚集在一个方向。

从而对地层的穿透显著加强。

在射孔时爆轰波以800M/S的爆速2000--3000摄氏度的爆温和高达30GPa的压力冲击药型罩的内层金属形成射流。

它沿着射孔弹的轴线以500M/S的速度传播，此时形成的速度梯度决定着穿透套管和地层所需的射流拉伸强度。

复合射孔技术综述刘玉莉201272246 刘莎丽201272090近年来,随着油田开发的深入发展,开采难度不断增加,对射孔工艺的要求也越来越高。

为了追求更好的开发效果和更大的经济效益,复合射孔技术在国内外得到了较为广泛的应用。

复合射孔技术是近几年兴起的一项集射孔与高能气体压裂于一体的高效射孔技术。

能够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高能气体压裂,改善近井地层导流能力,提高射孔完井效果。

1复合射孔技术原理及特点1.1技术原理复合射孔技术的工艺原理是在射孔枪内，将射孔弹与燃烧特性不同的复合固体推进剂有机结合，射孔弹聚能射流先行打开泄压孔并在地层中形成孔道，枪内爆炸与燃烧产生的有序高能气体通过泄压孔沿着射孔孔道向地层加载，不但对射孔压实带进行了改造，提高孔道的渗透性，还能使射孔孔道以裂缝的形式向前延伸扩展，形成多方位裂缝，孔缝结合提高了射孔作用半径，从而达到改善产层与井眼之间连通性，增加射流面积，使地层破裂压力降低，达到改造储层的效果[1-3]。

1.2 技术特点施工设计采用匹配产品开发的优化设计系统软件，根据地层特点，并在保证井筒安全的前提下优化设计枪、弹、药匹配，及最优的装药量设计。

为了充分发挥该技术的优势，FracGun复合射孔器（图1）优化泄压孔结构，并装配了新型破碎堵片，增加射孔弹炸高，提高了气体泄流速率和做功能力，提高了射孔穿深，并降低了堵片对井底的污染。

孔缝结合深度实现超穿深2.5 m以上。

图1 复合射孔器示意图通过调节高能复合固体推进剂的爆燃特性和装药量，能够通过控制复合固体推进剂爆燃的瞬间差及压力-时间历程，实现井下环空压力、造缝数量、裂缝长度的有效控制。

该技术可以对不同地层、不同污染形式的射孔造缝状态优化，有效地提高地层与井筒的沟通程度，从而大幅度提高油气井近井地带的渗流性能。

由于岩石孔缝结合的导流通道，穿透了近井污染带，可大幅度提高地层的渗透性。

1.3复合射孔适应的地层复合射孔适应的地层为储层物性较差的井层；储层具有一定的产能，受污染较严重的井层；探井的预压裂，以观察储层情况，确定是否需要水力压裂需水力压裂的井，先进行复合射孔可达到复合压裂的效果，较单纯水力压裂效果要更好。

1021　油田开发现状随着油田的不断开发，对地层原有结构的破坏也逐年加剧，尤其是打井使用的钻井液及措施改造中使用的压裂液都会对近井地带地带形成污染，造成地层吼道堵塞，渗透率下降，严重影响油井的产量，而常规的射孔作业虽然也能射开套管水泥环及部分污染带，达到连通油气层的目的，但因其近距离穿透性强，能量损失大，导致裂缝延伸距离短，部分油井未能完全穿透污染带。

以往对三叠系油藏的开采都是以水力压裂施工完成，如果油井由于射孔效果不好就会经常出现压不开的现象，继而进行高能气体压裂的辅助施工才能完成。

对侏罗系油藏主要采用射孔后高能气体压裂投产方式，由于部分油井近井污染严重，常规射孔效果不明显，高能气体压裂后也不能有效的沟通油气层，导致投产后油井产量低，为解决这一制约油田发展的问题，实验性的引进双复合射孔技术。

2　双复合射孔技术与常规射孔对比性能特点1）双复射孔器比常规射孔器火药量多：常规射孔器每个火药盒装有15克火药，每支射孔枪装有N发射孔弹时，则装有N-1个火药盒；而每发双复射孔弹都装有推进剂（102FF装25克，127FF装35克，140FF装50克）。

2）双复射孔器火药位置靠近射孔孔眼，而常规射孔器的火药装在两发射孔弹之间离射孔孔眼较远。

3）双复射孔器火药燃气随射流进入射孔孔眼，此时几乎与射孔弹爆轰压力峰值相重合。

而常规射孔器的火药燃气作用要滞后得多，因为火药要在射孔弹爆轰产物造成的高温高压环境下才点燃，此时射孔弹爆轰压力已经下降了，而且大部分火药燃气从泄压孔进入环形空间。

4）双复射孔器的内枪是封闭的，能起到保护枪体的作用，而常规射孔器的弹架不能起到保护枪体的作用。

5）双复射孔器的枪体上仅有盲孔。

常规射孔器的枪体不仅有盲孔还有贯通枪体壁厚的泄压孔，这样就增加了枪内进水使射孔失败甚至炸枪的风险。

6）双复射孔器比复合射孔器装弹牢固，并且装枪炸高也增加，从而提高穿深。

3　选井施工鉴于双复合射孔技术具备的疏松射孔压实带，解除杵堵。

浅谈高能复合射孔技术及其应用一、高能复合射孔技术在低孔低渗储层中的应用原理复合射孔技术是孔缝结合型超深射孔技术，可克服常规射孔的穿深浅、无法突破近井污染带、存在压实伤害等缺陷，可有效破除常规聚能射孔在岩石基体中产生的压实带。

复合射孔技术大大提高射孔孔道附近地层的渗透率，改造低渗、特低渗储集层的效果比常规射孔技术更为明显，并能有效降低施工成本，对提高低孔、低渗油气田产能的效果显著。

复合射孔是射孔和高能气体压裂联合作业。

基本原理是在高强度的射孔枪内，将聚能射孔弹和复合固体推进剂有机地结合，利用火药和炸药两者具有数量级之差的反应速度，在引爆射孔弹的同时，利用导爆索和射孔弹的残余能量激发二次能量复合固体推进剂，在射孔枪内产生极高的气体压力，并在有效控制射孔弹爆轰与复合固体推进剂爆燃的瞬间时间差、压力-时间过程和升压速率的基础上，将两种作用性质完全不同的高能能源有机结合，实现沿不同相位地层射孔和高压气体沿射孔炮眼对地层压裂分步作功。

安装时，将炸药和火药同体安装。

当弹内炸药与火药同时点火后，炸药会首先爆炸，穿透枪身、目的层套管，在油气层部位形成射孔孔眼，火药以略微滞后的燃烧速度（毫秒级），产生高温高压气体通过射孔孔眼进入地层，并在其中建立准静应力场，在高压气体的膨胀挤压和尖劈作用下，产生径向和轴向的裂隙，并向多方扩展延伸在射孔孔道形成多向网状的微裂缝，在近井地带形成孔缝结合型超穿深裂缝体系，深度可达1500mm以上，这样解决了由于穿透半径有限而产生压实带并造成污染的影响，增大了井筒与储层间沟通的长度和面积，改善油层的渗透和导流能力，从而大幅度提高油气井近井带的渗透性能，达到增产的目的。

炸药爆炸后，在井筒周围也会产生压实带。

但随后火药燃烧产生的高温高压气体能形成短暂而高能的冲击波，会在压实带上撑出多条裂缝，从而极大地增加了岩层的渗透率，破除了射孔污染。

二、高能复合射孔技术的特点1、射孔和压裂是同步进行的高能复合射孔在进行引爆环节后，在射孔枪的作用下使复合固体推进剂产生燃烧现象，从而通过燃烧产生高压气体，在高压气体不断聚集的情况下，产生强大的脉冲对孔壁进行加载，在整体的脉冲作用超过岩石能够承载压力破坏点时，石油矿井的周围就会不断地产生裂缝，这样就会增加射孔孔眼与地层沟通的广度，从而对近井地带的地层进行了一定程度的改造，使地层中流体能够向井筒内增加渗透面积，避免了在射孔过程中对地层及周边环境造成的影响。

复合射孔技术应用研究摘要：通过对普通射孔在现场中的应用分析，发现存在着无法解除地层污染、射孔形成的渗流面积小，同时易造成二次污染等问题。

为了解决这一系列问题，将普通射孔与高能气体压裂分开进行的方式改为一次进行的方式，即复合射孔技术，在大庆油田油藏开发实践中应用，事实证明，复合射孔技术比普通射孔技术产能增加近2.5倍，取得了较好油藏开发效果。

关键词：复合射孔油田开发应用普通射孔是利用聚能射孔弹爆炸时产生的聚能气流击穿套管、水泥环，在地层中形成直径约为10mm、长度约为数百毫米孔道的过程。

射孔的孔道越深，对穿破地层重污染带越有利。

但是射孔弹体积受套管内径的限制，使得大规模提高穿孔深度难以实现，并存在着无法彻底解除井眼附近地层在钻井和完井过程中造成污染的问题，所以射孔孔道附近岩石的渗透率低于原始地层渗透率；射孔本身易造成二次污染，射孔壁破坏带渗透率下降65%～93%；普通射孔弹射孔造成地层内微裂缝较小导致流体向井筒中渗流的面积较小等问题。

为解决上述问题，研究并引用了复合射孔技术。

一、复合射孔技术的增产原理复合射孔孔眼形成后，火药燃烧产生的高温高压气体高速冲击射孔孔眼，对近井地层产生物理、化学、机械和热力学作用，从而达到以下效果：1.火药燃烧生成的气体对地层产生脉冲加载，当其作用力超过岩石破裂压力时，井筒周围的地层便产生多条不受地层最小主应力控制的裂缝由于裂缝延伸方向的剪切应力分量使裂缝产生微量错动，裂缝不会完全闭合，从而显著增加了射孔孔眼与地层沟通的深度和广度，并在一定程度上改造了近井地带地层，增大了地层流体向井筒内的渗流面积，很大程度上降低了地层污染。

2.由于火药的升压速度非常快，达到毫秒级，不象射孔那样对岩石造成压实，而是改造射孔破坏带，使破坏带内的压实层形成多条微裂缝，减轻了射孔对地层造成的二次污染。

3.火药气体的物理、化学作用降低了原油粘度和油、水界面的表面张力；火药气体的热力学作用溶解了地层内的石蜡、胶质、沥青和其他固相沉积物，降低了近井地层的原油粘度。

《应用复合射孔技术提高低渗透率煤层瓦斯抽采率试验研究》篇一一、引言随着煤炭资源的日益紧缺和环境保护意识的提高，煤层气（瓦斯）的开采和利用逐渐受到广泛关注。

然而，低渗透率煤层瓦斯抽采一直是一个技术难题。

为了提高瓦斯抽采率，本实验研究了应用复合射孔技术的方法。

复合射孔技术以其独特的优势，为低渗透率煤层瓦斯抽采提供了新的可能。

二、研究背景与意义煤层气作为一种清洁能源，具有很高的开发价值。

然而，低渗透率煤层瓦斯抽采难度大，抽采率低，严重影响了煤层气的开发效率。

复合射孔技术是一种新型的煤层气开采技术，通过在煤层中形成一定规模的孔洞，改善煤层的渗透性，从而提高瓦斯抽采率。

本实验旨在通过应用复合射孔技术，探索提高低渗透率煤层瓦斯抽采率的有效途径。

三、实验原理与方法1. 实验原理复合射孔技术是通过在地层中形成一定规模的孔洞，改善煤层的渗透性，从而提高瓦斯抽采率。

该技术利用高压水射流和机械钻进相结合的方式，形成一定深度的孔洞，同时对孔洞周围的煤层进行破碎和松动，形成有效的瓦斯排放通道。

2. 实验方法（1）实验准备：选择低渗透率煤层作为实验对象，进行地质勘查和煤层气含量测试。

（2）复合射孔：利用高压水射流和机械钻进设备进行复合射孔作业，形成一定规模的孔洞。

（3）抽采效果评价：对抽采出的瓦斯进行化验分析，评估其成分、含量等指标。

同时，对不同射孔参数下的瓦斯抽采率进行对比分析。

四、实验过程与结果分析1. 实验过程本实验选取了某低渗透率煤层作为研究对象，进行了复合射孔作业。

在射孔过程中，我们详细记录了射孔参数（如射孔深度、孔径等）以及瓦斯抽采过程中的相关数据。

2. 结果分析通过对实验数据的分析，我们发现复合射孔技术能够显著提高低渗透率煤层的瓦斯抽采率。

在相同的抽采条件下，应用复合射孔技术的煤层瓦斯抽采率明显高于未应用该技术的煤层。

此外，我们还发现不同的射孔参数对瓦斯抽采率的影响也不同。

例如，适当的增加射孔深度和孔径能够进一步提高瓦斯抽采率。

《应用复合射孔技术提高低渗透率煤层瓦斯抽采率试验研究》篇一一、引言随着煤炭资源的日益紧缺和环境保护意识的提高，煤层气（瓦斯）的开采和利用逐渐受到广泛关注。

然而，低渗透率煤层瓦斯抽采率较低，给开采过程带来很大困难。

复合射孔技术作为一种新型的开采技术，具有显著提高低渗透率煤层瓦斯抽采率的效果。

本文旨在通过实验研究，分析复合射孔技术在低渗透率煤层瓦斯抽采中的应用效果，以期为该技术的应用推广提供理论依据和实践指导。

二、复合射孔技术概述复合射孔技术是一种新型的开采技术，它通过采用多级冲击和旋切作用的方式，实现煤层钻孔和煤岩体内部破碎。

这种技术具有以下优点：一是能够提高钻孔效率，降低生产成本；二是能够扩大瓦斯抽采范围，提高抽采率；三是能够减少对煤层结构的破坏，保护生态环境。

三、实验研究方法本实验选取了低渗透率煤层作为研究对象，采用复合射孔技术和传统射孔技术进行对比实验。

实验过程中，首先对实验区域进行地质勘查和煤层参数测定，然后设计合理的射孔方案。

在实施射孔过程中，记录不同技术的钻孔效率、瓦斯抽采率等数据。

实验结束后，对数据进行统计分析，分析复合射孔技术的效果。

四、实验结果分析1. 钻孔效率分析通过实验数据对比，发现复合射孔技术的钻孔效率明显高于传统射孔技术。

复合射孔技术采用多级冲击和旋切作用的方式，能够快速破碎煤岩体，从而提高了钻孔效率。

2. 瓦斯抽采率分析实验数据显示，采用复合射孔技术的瓦斯抽采率明显高于传统射孔技术。

这主要是由于复合射孔技术能够扩大瓦斯抽采范围，使更多的瓦斯能够被抽出。

同时，该技术还能减少对煤层结构的破坏，有利于瓦斯的存储和运输。

3. 经济效益分析采用复合射孔技术可以降低生产成本，提高开采效率。

这主要表现在以下几个方面：一是提高钻孔效率，减少人工和设备成本；二是扩大瓦斯抽采范围，提高瓦斯抽采率，从而增加经济效益；三是减少对煤层结构的破坏，保护生态环境，降低环境治理成本。

五、结论与建议通过实验研究，我们可以得出以下结论：复合射孔技术能够显著提高低渗透率煤层瓦斯抽采率，降低生产成本，具有广阔的应用前景。