射孔完井法简介

射孔完井模型及其数学方法简述杨勇1 石峻2 檀竹南2（1 河南油田第二采油厂工程技术研究所河南南阳 473400，2 北京雅丹石油技术开发有限公司北京昌平 102200）摘要：本文通过实验法、数学理论法详细介绍了射孔完井的产能研究模型，通过有限元方法建立了理论模型和离散模型及数值方法，并分析了孔深、污染程度、破碎带、孔眼半径、相位角等对产率比和表皮系数的影响。

关键词：射孔完井数值模拟有限差分有限元离散化1 前言射孔完井是国内外油田使用最广泛的一种油井完井方法，这种完井方式对油井生产效果的影响很大，长期以来，不少学者在这方面做了许多研究工作，其主要目的是研究各种参数提高产能比[1]。

因此国内外许多学者对其产能计算进行了大量研究，主要集中在电模拟试验法、数值模拟法[2]、热流场模拟法等方面，总结前人的研究成果，其研究方法可归纳为两大类：（1）实验法；（2）理论法。

虽然每个方法都有它的局限性和固定性，但射孔完井的研究对油气井产能的影响还是极其重要的，因此对其进行研究也是非常必要的。

2 建立射孔完井模型的主要方法2.1 实验法井下几千米深处的射孔，很难准确测量射孔孔眼的形状大小，如孔径、孔深及孔眼周围压实带厚度等，这些只能根据室内实验法来获得统计均值。

实际上实验法和理论法在射孔完井中是不可分割的两部分。

通过实验法可测出射孔完井中各种可能的影响参数，为理论公式的修正系数（如表皮系数、损害程度系数及完井系数）提供不可缺少的手段和方法，也为有限元模型及数值参数提供实验数据或模型修正系数等[3]。

实验法方面牵涉到一些实验设备、仪器等，投资较大，且周期长，但在这方面国内外已有大量的实验数据可借鉴和引用，因此目前国内外用于射孔完井模型的设计是数值模拟法。

2.2 数学方法数学方法研究问题主要有两条途径，一种是解析法，另一种是离散化的数值方法。

前者适用于简单的理想问题，它可以得出问题的以解析方程表达的内在关系。

而对复杂情况则必须采用数值方法，此时已无法简单地用解析方程式来反映事物的内在规律。

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。

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）。

完井与井下作业论文题目;射孔完井工艺技术研究姓名：长孙立刚学号：2009630166专业班级：油气开采09级1班指导老师：吴国云（老师）时间：2011年12月11日射孔完井工艺技术研究长孙立刚（油气开采09 学号2009630166）摘要：射孔完井是目前应用最为广泛的完井方法，射孔完井就是用专业的射孔工具射穿管水泥环，及近井地带的储层来连通储层和井底.射孔完井可以根据不同的井深，根据不同的储层的选择不同的射孔完井方法，套管射孔适合于浅井和中深井，而尾管射孔不仅可以有效地保护储层还能够减轻水泥浆及套管的重量，已达到减少成本的效果，同时可以选择更有优的完井方式，从而达到更好的射孔效果，选择合理的射孔参数对油井的效益有很重要的影响；射孔完井以其稳定的井底结构，多元化的完井方式，良好的防砂效果，良好的工艺模式适合与多种储层，更能够为后期的增产增注作业做好基础。

关键词：射孔条件射孔方法射孔参数引言：油气井完井是采油生产过程中连接钻井和采油的一个很重要的环节，完井是包括从钻开生产层、下油层套管、注水泥、打开油层和试采等一系列生产过程的总称.完井的目的是建立生产层和井眼之间的良好通道，使油气井等够长期稳产高产.完井的质量会给正常生产带来极大的影响，高质量的完井会提高油井的产量和延长油井的生产寿命，并且减少生产成本，最大限度的提高效益.射孔完井是国内外最为广泛和最重要应用用的一种完井方法。

大约占完井总数的90%以上.现代的射孔技术已可使各种复杂的储层与井眼有很好的联通.除了在个别的储层，射孔完井已是最普遍，最经济，最有效的完井方式.射孔完井就是根据开发方案的要求，采用专门的射孔工具射穿油气层部位的套管、水泥环并深入油气层，形成井筒与油气层的连通孔道.包括套管射孔完井和尾管射孔完井.正文：一、射开储层的条件.1. 射孔完井的井底结构.1.1井底的完善性.在完井过程中，由于储层与井底的连通程度而产生的在井筒附近的压降不同，将这个由于油井打开程度而产生的附加压降无因次化就得到了又有打开程度而控制的表皮系数S.表皮系数 S 是表示井的完善程度的一个无量纲系数。

大庆油田射孔工艺技术综述摘要：射孔完井是目前国内外使用最广泛的完井方法，在油气田勘探开发过程中被誉为足球场上的“临门一脚”。

本文对大庆油田多年来形成的成熟射孔技术进行了介绍，对于从事射孔、作业、试井工作的技术人员具有一定的参考价值。

主题词：大庆油田射孔工艺技术1 前言射孔是为将地层中的油气开采出来，而把井筒和油气层之间的套管、水泥环打通的一种完井工艺方法，它衔接于钻井与采油工程之间，是油田勘探和开发过程中的关键工序。

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四个发展阶段，满足了不同时期油田勘探开发的需要。

第一阶段（油田开发初期—62年），以泥浆压井、57-103型射孔器射孔、人工丈量电缆定深为标志的简单射开油气层阶段；第二阶段（63—80年代中期），以泥浆压井、WD67-1型射孔器射孔、半自动及SQ69-1跟踪射孔仪应用为标志的准确打开油气层阶段；第三阶段（80年代中期—90年代初期），以清水压井过油管射孔、负压射孔、油管输送射孔、射孔液应用为标志的保护油气层阶段；第四阶段（90年代初期—现在），以深穿透射孔、复合射孔、射孔方案优化设计、数字化射孔仪应用为标志的解放油气层阶段。

2 目前大庆油田常用射孔工艺技术经过五十年的发展，现场形成了多种实用射孔工艺技术，在大庆油田勘探和开发中得到了广泛应用。

2.1 电缆射孔技术用电缆将射孔器下放到井筒内目的层段对套管进行射孔。

其优点为适应各种无枪身和有枪身射孔器且施工快捷，适用于已探明的低压油气井的射孔。

2.2 油管输送射孔技术就是用油管将全井所需要的射孔器一次全部输送至油层部位，通过投棒或加压方式起爆射孔弹的射孔技术。

具有大负压值、一次下井射开全部层段、防止井喷、可与多种后续工艺实现联合作业等优点。

2.3 负压（欠平衡）射孔技术负压射孔就是在井筒液柱压力小于地层压力状态下射开油层，射孔瞬间地层产生回流，冲洗射孔孔道，同时可防止井内液体和固相颗粒进入地层，避免油层再次受到损害和污染。

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，一端是丝扣与枪身连接，另一端设计为内外扣结构，外扣与筛管连接，其内扣和压力起爆器连接。

水平井定向射孔用的弹架基本结构是圆筒钢弹架。

外定向弹架的特殊结构是将射孔弹布在夹角70°～180°向下射孔三排孔或四排孔，孔密16～20孔/m，两端有定向盘。

完井方式文献调研一、常用完井方式（一）、射孔完井方式1、套管射孔完井套管射孔完井是钻至油层直至设计井深，然后下油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、水泥环并穿至油层某一深度，建立起油流通道。

2、尾管射孔完井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。

（二）、裸眼完井先期裸眼完井：先下套管，后钻开油层。

后期裸眼完井：先钻开油层，再将套管下至油层顶部。

复合型完井方式：在产层段既有射孔完成，又有裸眼完成的井。

（三）、割缝衬管完井方式:这种方法是将油层套管下到油气层顶部固井，然后钻开油气层。

在油气层部位下入预先加工好的割缝套管或打孔套管，用衬管悬挂器将其悬挂在油层套管上，并将套管和衬管的环空密封起来。

油气流经过割缝衬管的缝或打孔套管的孔进入井筒。

（四）、砾石充填完井方式概念：是指将分选的砾石泵入（或其他方式）筛管与油层之间，以阻止油层砂流入井筒，达到保护井壁、防止砂入井之目的。

1、裸眼砾石充填充井方式在地质条件允许使用裸眼而又需要防砂时，就应该采用裸眼砾石充填完井方式。

其工序是钻头钻达油层顶界以上约3m后，下技术套管注水泥固井，再用小一级的钻头钻穿水泥塞，钻开油层至设计井深，然后更换扩张式钻头将油层部位的井径扩大到技术套管外径的1.5～2倍，以确保充填砾石时有较大的环形空间，增加防砂层的厚度，提高防砂效果。

一般砾石层的厚度不小于50mm。

注意：其方式的施工作业程序：在油层顶界附近固井后－改用小一级的钻头钻穿油层－再更换扩张式钻头将油层扩大，便于充填砾石。

2、套管砾石充填完井方式套管砾石充填的完井工序是：钻头钻穿油层至设计井深后，下油层套管于油层底部，注水泥固井，然后对油层部位射孔。

要求采用高孔密（30～40孔／m），大孔径（20～25．4mm）射孔，以增大充填流通面积，有时还把套管外的油层砂冲掉，以便于向孔眼外的周围油层填人砾石，避免砾石和地层砂混合增大渗流阻力。

完井射孔介绍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。

套管射孔完井名词解释
套管射孔完井是指在油田开发过程中的一种作业技术，主要用
于增强油井的产能和改善油井的生产状况。

下面我将从不同角度对
这一名词进行解释。

首先，从技术层面来看，套管射孔完井是指在油井套管内部进
行射孔操作，以便在油层中形成通道，从而促进油的流动和提高产能。

在进行套管射孔完井作业时，通常会使用射孔枪或其他专用工具，通过套管壁将油层射孔，以便使油或气能够顺利地流入套管，
并最终被提取到地面。

其次，从作用和意义上来看，套管射孔完井是对油井进行改造
和优化的重要手段之一。

通过射孔操作，可以有效地增加油井的产能，改善油井的生产状况，延长油田的生产寿命，提高油田的开发
效率。

因此，套管射孔完井在油田开发中具有重要的意义，对于提
高油田的产能和经济效益具有积极的推动作用。

此外，从操作流程上来看，套管射孔完井通常需要经过严格的
工程设计和计划，包括确定射孔位置、射孔方向、射孔密度等参数。

在实际作业中，还需要考虑油层的地质特征、井筒的结构情况、射
孔工具的选择等因素，以确保射孔作业的安全和有效性。

综上所述，套管射孔完井是一种重要的油田作业技术，通过在油井套管内部进行射孔操作，可以有效地增加油井的产能和改善生产状况，具有重要的经济意义和推动作用。

在实际应用中，需要严格按照工程设计和操作规程进行作业，以确保其安全和有效性。