1-非常规水平井分段射孔技术

非常规油气水平井多级分段压裂完井技术胜利油田分公司采油工艺研究院2012年1月非常规油气水平井多级分段压裂完井技术编写：张全胜张峰左家强李玉宝王磊吕玮张燎源张建初审：李爱山郝金克审核：张全胜胜利油田分公司采油工艺研究院2012年1月一、国内外技术现状及油田发展形势1、国外非常规油气技术迅猛发展近年来，国外以美国页岩油气为代表的非常规油气勘探开发飞速发展，并逐步形成了非常规油气水平井勘探、钻井、完井、压裂、裂缝监测等系列配套技术，建立了较为完善的勘探开发理念。

在技术不断配套完善的同时，也形成了甜点勘探、优快钻井、压裂完井一体化、体积压裂、“井工厂”管理模式等成熟的勘探开发理念。

美国已钻页岩油气水平井数量达50000多口，水平井多级分段压裂完井技术已日趋成熟，2011年美国共完钻非常规油气水平井8500多口，水平井占非常规油气产量的90%以上，80%以上为“井工厂”模式。

页岩气产量为1800亿立方米，占美国天然气总产量的34%。

国外非常规油气水平井多级分段压裂完井技术主要形成了水平井裸眼封隔器分段压裂完井和泵送桥塞射孔分段压裂联作两大主导技术，以两大主导技术的突破为核心，配套形成了优化设计、裂缝监测、设备配套等技术系列，提供了有力支撑。

创下分段最多90级，水平段段长最长4900m，单段最大加砂量450m3，单段最大液2550m3，80%以上的井为“井工厂”模式。

2、国内非常规油气勘探开发迈出实质性步伐近年来，国内中石油、中石化、中海油等石油公司在非常规油气勘探开发领域都已经迈出实质性步伐，技术以引进为主，同时开展了自主研究，正迅速追赶国际先进水平。

截至2011年底，中国石油共在低渗透油气藏完成水平井分段压裂1133口井4722段，相当于少打直井3000口，减少占地超万亩。

当年完钻1000口水平井，500口井实现了2200段有效压裂，提高原油产量37×104t，天然气35×108m3。

浅析水平井分段压裂工艺技术及展望摘要：随着油田开发进入后期，产油量下降，含水量大幅上升，开采难度增大。

大力开采低渗透油气藏成为增加产量的主要手段。

而水平井分段压裂增产措施是开采低渗透油气藏的最佳方法。

水平井分段压裂技术的应用可以大幅提高油田产量，增加经济效益，实现油气的高效低成本开发。

本文介绍国内水平井分段压裂技术，并对水平井分段压裂技术进行展望。

关键词：水平井；分段压裂；工艺技术1水平井技术优势目前水平井已成为一种集成化定向钻井技术，在油田开发方面发挥着重要作用。

通过对现有文献进行调研,发现水平井存在以下技术优势：水平井井眼穿过储层的长度长，极大地增加了井筒与储层接触面积,提高了储层采收率;仅需要少数的井不但可以实现最佳采收率，而且在节约施工场地面积的同时降低生产成本，以此提高油田开发效果；水平井压力特征与直井相比，压力降低速度慢,井底流压更高，当压差相同时，水平井的采出量是直井采出量的4~7倍;当开发边底水油气藏时，若采用直井直接进行开采虽然初期产量高但后期含水上升快，而水平井泄油面积大，加上生产压差小,能够很好的控制含水上升速度,有效抑制此类油藏发生水锥或气锥;能够使多个薄层同时进行开采,提高储层的采出程度。

2水平井压裂增产原理水平井压裂增产的过程:利用高压泵组将高黏液体以大大超过地层吸液能力的排量由井筒泵送至储层，当达到地层的抗张强度时，地层起裂并形成裂缝,随着流体的不断注入，裂缝不断扩展并延伸,使得储层中裂隙结构处于沟通状态,从而提高储层的渗流能力，达到增产的目的。

水平井压裂增产原理主要包括以下四方面:增加了井筒与储层的接触面积，提高了原油采收率;改变了井底附近渗流模式，将压裂前的径向流改变为压裂后的双线性流，使得流体更容易流人井筒，降低了渗流阻力;沟通了储层中的人造裂缝和天然裂缝，扩大了储层供油区域，提高了储层渗流能力。

降低了井底附近地层污染，提高了单井产量。

3国内水平井分段压裂技术3.1水平井套管限流压裂对于未射孔的新井，应采用限流法分段压裂技术。

水平井变孔密射孔在胜利油田的应用【摘要】采用分段等分方法建立水平井段流态模型，以水平井段线性稳态管流为基础，通过分析计算形成了利用孔密控制水平段流出剖面形态的方法。

在水平井生产压差不同的井段通过不同孔密调整生产剖面。

通过在胜利油田东辛采油厂辛172-平1，辛133平1等水平井的应用，有效控制底水推进，延迟见水时间，延长油井生产周期。

【关键词】水平井射孔；变孔密；生产剖面0.前言水平井作为一种高效的油气藏开发方式已得到广泛的应用。

目前射孔完井仍然是水平井完井的主要方式。

常规的全水平段固定孔密均匀射孔的完井方式不利于控制井筒内管流的均匀流入和获取油气的最大产量。

另外在水平井的开发过程中，底水油藏水推进是造成产油量明显下降的主要因素。

所以延缓油井见水时间、控制或延缓底水推进是十分重要的。

我们以渗流理论和流体力学相关知识为基础，结合现场的实际需要，通过调节射孔密度,可以有效地调整水平井生产剖面,尤其对于高渗油藏,水平井变密度射孔技术可有效地控制地层内流体流入井内的速度，通过调节产出剖面，减缓出现的底水推进,从而延长油井生产周期。

将该技术充分运用到生产实践中，在胜利油田东辛采油厂辛172-平1井、辛133平1井应用后，有效延缓出现水淹，达到提高生产周期，提高最大产能的目的。

1.水平井变孔密射孔技术理论依据下面我们建立一个理想状态下水平井模型来讨论孔密分布对水平井产能的影响：在理想状态下，我们假设地层是岩性一致，匀质分布并且地层压力正常，将水平井射孔井段l进行m等，为保证水平井均匀供液，假设井筒中流体均匀流入水平井段，任意段流量q 相同，则q=q*i（1）（1）式中q为水平段第i段处总流量，我们知道流量与流速的关系公式ｖ＝（2）（2）式中 v为流体流速，s为井筒横截面积我们可以推导出在越靠近水平井跟端方向处流量q越大，流速v 越大。

根据伯努利方程：ｐ＋gh+()*v2=c（3）（3）式中p、ρ、v分别为流体的压强、密度和速度；h为垂直高度；g为重力加速度。

114 （下转第200页）为了实现较低渗透致密油层开采效率和开采量的提高，需要大力研究和实践低渗透致密油层的高效开发方案，并针对超长水平井进行现场大规模套管压裂试验。

 1 水平井电缆分段射孔工艺技术原理电缆分段射孔工艺技术是一项全新的水平井射孔技术，该项工艺技术的重要优势在于通过电缆的输送，能够达到大夹层射孔井段多层射孔以及一次性下井的目的。

该工艺技术的基本原理在于：把多个等待射孔层位的射孔弹装进多节射孔枪中，再通过电缆把整个枪体输送到井内，最后利用地面仪器完成监测后以从下到上的顺序将射孔弹引爆，依次将对应的层位射开。

从理论上来看，水平井的打开程度与产能呈现正比的关系，即打开程度越大产能越高。

然而实际上在水平井打开程度最小化的情况下亦可获得期望的产能，并且施工成本大大降低，在这一过程中就需要运用到水平井电缆分段射孔工艺技术。

现阶段，针对水平井孔眼分布方式进行研究与分析的石油企业较少，而在石油开采现场，通常情况下孔眼的分布方式都是均匀射孔。

 针对相同打开程度不同段数的总打开长度的水平的产能和打开段数之间的关系进行分析可知，总打开长度划分的段数与水平井的产能呈现正比关系，也就是段数越多产能越高，井筒流动压降的影响随之越小，2 水平井电缆分段射孔工艺技术的具体应用2.1 水平井井口下放在水平井实际施工中应用电缆分段射孔工艺技术，传统的直接井口打开方式已经很难满足这项工艺技术的要求，这就需要对井口打开方式进行改变[1]。

在打开井口时，首先应该将具有一定压强的平衡压力注入到立管内部，以此有效的防止在闸门未打开时，立管内部的压力与水平井内的压力差值过大，而在枪身串上移时，对其电缆造成一定程度的损伤。

在水平井枪身串下井前，都需要先进行平衡压力处理，然后才可以将阀门打开。

这样，不仅可以使得阀门的打开更加轻松顺利，同时还可以有效的防止压差过大以及含有沙子的流体进入对阀门造成一定的损伤，以此提高水平井施工的安全性。

水平井分段射孔完井方案优化孟红霞1,陈德春1,海会荣2,赵淑霞3,刘业文1(1.中国石油大学(华东)石油工程学院,山东东营257061;2.中国石化股份胜利油田分公司地质科学研究院,山东东营257015;3.中国石化股份胜利油田分公司纯梁采油厂,山东博兴256504)摘要:针对水平井应用中水气脊进、完井和生产作业成本高、油井产量并非随射孔段长度线性增加等问题,综合考虑影响低渗透油气藏水平井开发效果的各项因素,基于大芦湖油田的地质资料,利用ECL IPSE 油藏数值模拟软件,研究了水平井方位、水平生产井段长度和射孔位置、射孔段的长度与射孔段数的组合方案对油田开发指标的影响,进行了水平井分段射孔完井方案优化。

研究结果表明,在大芦湖油田沙三段中亚段42小层部署1口水平井,将水平井的水平生产井段平均分成5段时,在完井初期采用同时射开趾部和跟部2段、中间3段避射的完井方式,累积采油量及采收率较高,可获得很好的开发效果,同时节约射孔完井和生产作业成本。

关键词:分段射孔;水平井;完井方案;优化;大芦湖油田中图分类号:TE319文献标识码:A 文章编号:1009-9603(2007)05-0084-04 水平井采用分段射孔完井具有降低射孔完井和生产作业成本、延迟水气脊进等优点。

国外的研究主要是利用油气渗流理论,建立解析或半解析流入动态模型,研究水平井分段射孔完井参数对油井流入动态的影响[1-4],中国尚未见到相关报道。

为减缓水平井的底水脊进,中国学者主要进行了水平井水平生产井段常密度和变密度射孔参数优化的研究[5-7]。

笔者以大芦湖油田的油藏地质资料为基础,利用ECLI PSE 油藏数值模拟软件,研究了水平井方位、水平生产井段长度和射孔位置、射孔段的长度与射孔段数的组合方案对油田开发指标的影响,并进行了水平井分段射孔完井方案优化,为水平井高效开发低渗透油气藏提出了一种新的射孔完井优化设计方法。

1 井位筛选大芦湖油田剩余油分布研究结果表明,剩余可采储量主要分布在沙三段中亚段42,43,52,64,73小层,占该油田剩余可采储量的61.98%。

水平井射孔工艺胜利测井公司目录第一章水平井射孔概述第二章全方位射孔第三章定向射孔第四章水平井射孔配套技术第五章水平井射孔引爆技术第六章水平井射孔器材的技术要求和指标第七章水平井射孔施工过程第八章水平井射孔第一章水平井射孔概述国内外水平井完井方法一般有裸眼完井、割缝筛管完井和套管完井三种。

套管完井必须进行射孔施工才能达到采油，采气的目的。

胜利测井公司1991年2月完成全国第一口水平井（埕科1井）的射孔施工，填补了我国水平井射孔技术的空白。

相继解决了枪身输送防卡，上返射孔时油管加压、引爆造筛管装置、射孔枪及射孔弹的定向、定向射孔器方向监控、引爆地面监测及施工工艺等多项技术关键。

定向方式由全方位射孔发展到外定向、内定向射孔，引爆方式由单级引爆发展到双向引爆、多级引爆。

射孔枪型也由最初的73型，发展到60型、73型、89型、102型、127型等系列的射孔枪。

可满足不同曲率半径的水平井射孔要求。

水平井射孔从工艺上可分为全方位射孔和定向射孔。

对于不同地质构造的水平井应采用不同的射孔方案，当射孔层段为胶结较好的地层时，可采用全方位射孔，当射孔层段为胶结较差的地层时，为了防止油层出沙，必须进行定向射孔，使射孔孔眼在套管底部一定角度范围内。

另外，为减缓高含水厚油层顶部射孔完井后的底水跟进速度，防止油层快速水淹，应进行定向射孔。

第二章全方位射孔水平井全方位射孔工艺与普通油管输送射孔基本相同。

射孔器在进入水平段之前，必须经过曲率半径不同的大斜度井段，在这个过程中，射孔器要经受射孔管柱自重的压力、浮力、摩擦阻力、管柱的推力等，因此对射孔枪和弹架的有关技术指标要求较高，如耐压、抗拉、加工精度等指标。

全方位射孔的相位角有30°、45°、60°等，孔密16孔/m、18孔/m、24孔/m、36孔/m。

第三章定向射孔定向射孔是指射开套管的方向在水平方向以下的射孔工艺，分为两方位、三方位、四方位，夹角分别为90°、120°、160°、180°，孔密可根据射孔优化设计在8孔/m~20孔/m 间选择。

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。

一种水平井分段多簇压裂射孔簇位
置优化设计方法
该方法基于改进的遗传算法，以最大化水平井油井口出口压力和减少压裂射孔数量为目标，通过射孔位置优化来实现。

首先，根据观测到的历史数据，利用压裂网络建立油藏地质模型，预测采出曲线，以此确定地质模型参数；然后，建立压裂射孔布局模型，使用改进的遗传算法解决多簇压裂射孔优化问题，获得最优的射孔位置；最后，实施多簇压裂射孔作业设计，模拟油藏渗流规律，进行优化调整，以达到所要求的目标。

国内常用水平井完井技术水平井完井技术是水平井技术中的一个重要环节。

早期，水平井基本上是采用套管固井射孔方式完井，该方式优点是工艺比较成熟、应用范围广、后期措施技术配套，但缺点是完井成本高，且易造成油层损害，影响水平井的产能。

“九五”以后，通过进一步研究水平井完井技术由过去单一的固井射孔完井技术发展成为一套适合多种油藏类型、保护油气层、提高水平井产能及采收率的综合完井工艺技术，常见的有以下五种：1、固井射孔完井技术包括水平井套管固井完井技术、水平井尾管固井完井技术、水平井射孔工艺及定向射孔技术。

90% 左右的水平井采用了固井射孔完井方式，该技术为成熟技术。

缺点是完善程度低。

2、钻孔/割缝衬管完井工艺技术可以解除钻井泥饼对地层油流通道及衬管的堵塞，通过替浆和酸洗，彻底清洗裸眼井壁，然后再充以完井保护液。

3、套管＋水平段衬管，套管外封隔器完井技术套管顶部注水泥完井,筛管分段使用管外封隔器。

特点是它既可以封固油层以上的复杂井段,又可以使油层免遭水泥污染。

同时便于后期对水平井段分段采取措施。

4、筛管顶部注水泥完井技术特点是它既可以封固油层以上的复杂井段,又使油层免遭水泥污染，同时，消除了射孔对套管的破坏。

一定的防砂作用。

5、水平段多级封隔器注水泥完井技术适用低渗透油藏、多产层油藏、底水油藏、裂缝性油藏。

上部套管完井套管膨胀式封隔器水层油层分级箍筛管如胜利油田针对上述的各种完井技术，研制了以下几种完井工具：新型尾管悬挂器、长胶筒管外封隔器、新型分级箍、定位器、内管膨胀工具等。

在水平井完井技术应用上，应针对不同的油藏类型采用不同的完井技术。

水平井生产管柱及配套采油工艺产能研究及系统优化技术、防砂技术、酸化工艺技术、修井技术等。

水平井在射孔投产前要采取通井、替浆、试压、刮管等措施，在投产时采取负压射孔、抽吸、混排、酸洗、电加热、注蒸汽等措施。

常用采油方式有有杆泵采油、电泵采油、自喷采油并辅以油管加热清蜡技术。

为防止落物掉入水平段，在造斜点坐封空心桥塞，下部接筛管和丝堵。

非常规油气井多级射孔参数优化选择多级射孔水平的高低对油气井产能的影响起着决定性作用。

本篇文章首先分析了影响射孔的各个因素，而后发现了射孔参数对油气井生产规律，并同时掌握了射孔产能机理知识，并将此类技术运用到了油田开发中，旨在为工作人员提供参考。

标签：多级射孔;射孔参数1.原理射孔是首先将专门的机器运送到油气井中的某一层，其次使套管、水泥环和地层中的空气流通，保证地层中的流体能够流出。

因此，这种施工的过程中称作射孔。

射孔的目的是使井眼和低层之间能够使流体通过的通道，并且保持油气井能够得到最大的产能。

而射孔和多级射孔的原理不同。

多级射孔的方法是先分段，再分簇，每次一段，一段多簇的特殊方式展现的。

运用此类施工方式是在整体体积改造，多级分段压裂的技术下产生的。

因此，油气井的重要完井方式的部分是射孔，并且在石油勘测和开发中扮演者重要角色。

对于一口油气井来讲，射孔对其产能有着直接影响，因而人们更加关注射孔技术。

2.射孔参数对产能的影响射孔孔眼参数主要包括孔深、孔密、孔径、相位等参数。

2.1射孔孔深对产能的影响射孔孔深是指射孔孔眼能够穿透地层的深度。

然而，影响油气井产能的最重要的原因是射孔的穿透深度。

當然，不同的状况发生，油气井产能也不相同。

当钻井有损伤但是射孔没有破坏的情况下，在一定程度上只有孔深高于损害带的时候，油气井的产能不会减少，而且会随着孔深的增加而增加。

2.2射孔孔密对油气井产能的影响射孔孔密是指每米的射孔孔眼的数量。

当射孔孔眼的密度较大时，产能会随之增加。

但是射孔孔眼的密度是有限制的，在增加孔密的时候，应考虑这三种因素：第一孔密太多会导致套管的破坏;第二孔密越多，射孔成本会相应的变高;第三孔密太多增加工人作业的困难和复杂性。

于是，在射孔的施工过程中，依据当前作业的油气井的情况，选择合适的射孔孔密的数量，用最小的代价，得到更大的油气井产能。

2.3射孔孔径对油气井产能的影响射孔孔径是指射孔机器在油气井地层中所形成孔眼的直径[1]。

长水平井分段工艺长水平井分段工艺是一种针对长水平井开采的特殊工艺。

由于长水平井通常具有巨大的水平跨度，为了充分开采储层，需要将井段分成若干个小段进行开采。

长水平井分段工艺的具体步骤如下：1. 选定适当的分段长度：通常，分段长度应该根据储层性质和开采条件而定。

一般来说，分段长度不应该大于50米，否则会增加开采难度和成本。

2. 完成第一段的钻井作业：在长水平井的起点位置，先进行第一段的钻井作业。

这一段的长度通常应该略长于其他段，以保证能够顺利地进行井壁完整性的测试和完善射孔工具的位置。

3. 进行第一段的射孔作业：一旦第一段的钻井作业完成，就可以进行射孔作业。

射孔的位置应该准确无误，以确保后续的完整性测试和定向钻井工作能够顺利进行。

4. 进行第一段的完整性测试：在进行下一段的钻井作业之前，应该对第一段的钻井完整性进行测试。

测试方法包括测量井壁的厚度、检测射孔的质量等等。

5. 完成第二段的钻井作业：在第一段的位置完成后，进行第二段的钻井作业。

钻井深度应该略短于第一段，以便于进行下一步的射孔作业。

6. 进行第二段的射孔作业：在第二段钻井作业完成后，进行射孔作业。

射孔的位置应该与第一段的位置相差一定的距离，以确保井段之间的完整性得到保证。

7. 进行第二段的完整性测试：在进行下一段的钻井作业之前，应该对第二段的钻井完整性进行测试。

测试方法同样包括测量井壁的厚度、检测射孔的质量等等。

以上就是长水平井分段工艺的具体步骤。

通过这一工艺，可以将长水平井分成若干个小段进行开采，从而有效地提高油气采收率。

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 mm²最高工作压力：９０MPa 、105MPa 、90MPa²延时时间：５—7min²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。