复合射孔(StimGun)简介

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。

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。

油气井下复合射孔过程测试技术研究摘要：复合射孔是射孔技术和高能气体压裂技术相结合对地层进行复合作用，打开油气层让地层流体流入井内的主要完井工序。

这个过程机理复杂，影响因素多，作用过程在微秒毫秒范围内，压力变化达到100MPa以上，且是在几千米深的油气井下，研究十分困难。

文章将基于油气工程的井下复合射孔器的工作机理，根据内置式复合射孔和外挂射孔两种完井工艺的压力数据展开对应的技术分析和研究，通过对测试数据的记录和显示来复合射孔的井下动压作用特性，从而了解如何提高射孔器的设计水平，加强射孔过程的技术质量。

关键词：井下射孔；复合射孔；测试技术1复合射孔器工作原理及测试复合射孔压裂增产的机理主要借助火药产生的高压气体对井下岩石进行作用，沿射孔孔眼压裂多个径向裂缝，并由这些裂缝贯通连接更多的天然裂缝[5]。

高能气体压裂过程以高压气源的活跃开始，持续到宏观的裂缝生成。

在这个过程中，井内压力驱动材料的几个机制同步反应，它包括：井眼的塑形变形，动态应力波从井眼向外传播，液体（气体）侵入近井的地层和孔隙。

随着井眼压力增加，所有已有的表面裂隙将破裂并开始延长。

因为气体比液体粘度低，所以他们能够迅速渗入到地层中。

一旦裂隙裂开，开始吸收气体，裂缝开始扩展，直到高能气体压力降低使扩展停止。

复合射孔过程中，根据复合射孔工具的不同，火药生成的高能气体压力在30~120MPa之间，压力脉冲持续时间从小于1ms到大于1s，压力的上升时间快，有助于形成“楔劈效应”，如果压力上升率过于缓慢，只能形成一条类似水力压裂的裂缝，长度相对较短。

除了压力上升时间，压力的峰值是另一个影响因素，压力峰值不能过大以免损坏井壁或套管；也不能过小，小于岩石原位应力不能使岩石开裂。

第三个重要指标是动压脉冲的持续时间，持续时间长有利于岩石裂缝扩展，但是超过一定时间之后裂缝增长减速，甚至停止增长，因此时间不宜过长。

井下多参数记录仪是一种专为射孔/压裂过程测试所研发的高速井下存储式动态参数测试仪，可以测量并记录油气井射孔和高能气体压裂过程中压力、加速度、温度的变化等，其作业过程如图1所示。

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。

优质项目申报表多脉冲复合射孔技术在鸭儿峡油田旳应用油田工程技术研究服务中心测试队十二月一、多脉冲复合射孔机理复合射孔就是射孔作业与高能气体压裂旳联合伙业，它将射孔弹和高能气体压裂火药同步放在射孔枪内，在射孔完毕后同步进行高能气体压裂，是一种高效旳完井方技术。

与其他压裂方式相比，爆炸压裂由于压力上升时间短（微秒级），峰值压力很高（一般可达7000MPa左右），将形成岩石压实带；水力压裂又由于压力上升时间较长，地层将沿垂直最小水平主应力方向产生一条双翼对称裂缝；高能气体压裂火药燃烧速度较快，压力上升时间为毫秒级，峰值压力较高，能量传递较快，因而不受地层岩石应力影响，可形成径向放射状多条裂缝。

高能气体压裂所产生旳裂缝不会完全闭合，一方面是由于压裂火药燃烧产生旳高速、高温、高压气体将岩石碎渣带入沿层缝中，充填支撑，避免地层裂缝闭合；另一方面高能气体压裂是由高压脉冲加载方式实现旳，该过程使地层岩石产生残存变形，由于裂缝不一定都与主应力方向垂直，因此就有裂缝面受剪切应力作用，导致裂缝面间旳相对位移。

同步，高能气体压裂介质是运用火药燃烧产生旳气体，不会对地层产生其她副作用（如水敏、酸敏等）而减少地层旳渗入性。

复合射孔适应低渗入砂岩油藏开发。

钻井、固井和聚能射孔是油气田勘探开发中旳必要环节，但在上述过程中，地层均被不同限度旳污染，这些污染都严重旳影响了井眼周边地层旳渗入性。

复合射孔可以较好旳解决上述问题，它通过一次施工完毕两道工序，在射孔旳同步，进行高能气体压裂，做到在射孔旳同步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、射孔等过程对地层旳污染，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、增注旳目旳。