水力深穿透射孔! g& ? F2 K! W0 R$ H
在钻井、完井、增产措施、生产和注入等各个作业过程,由于入井液体中固相的浸入或生产、注入等引起的地层内微粒的运移、物质沉淀等多种原因,用于油田生产的油气水井的近井带都存在不同程度的地层伤害。在低渗透油藏中,这种伤害更为严重,对生产的影响也更大。地层伤害造成油气井产量下降,注水井的注水量降低或注不进去。如何有效消除近井带的地层伤害,提高单井产量或注入量,是石油工程中一直在力求解决的问题之一。 $ E# W4 R g& Y* [# F& b x, \1 k
到2004年底,我国石油探明可采储量67.91亿吨,其中低渗透占28%,动用程度仅50%左右;预计今后每年新增探明储量低渗透占50%以上。目前,我国的低渗油田开发效果并不理想,开采效率低、经济效益差的现象普遍存在。据我国部分已开发的低渗油田统计,单井自然产能一般<5t,采收率≤20%,开采速度<0.5%,产油量年递减率一般在25~45%之间,最高达60%。如何找到经济有效的开发手段,进一步改善低渗油田开发总体效益,对我国石油工业的持续稳定增长具有重要的作用。 `4 [) H) M5 E3 N9 O2 Q5 X; \! D
近20年来的相关研究和应用表明,水力深穿透射孔技术对于油田增产增注、低渗透油田近井带改造都具有重要的意义。 x: C( L# _. G4 t' \, P" m
在我国部分气田的开发中,采取打悬空水泥塞或井口水泥塞的方式完井后,再次入井作业时直接钻开水泥塞存在井喷失控的危险。用水力深穿透垂直钻孔系统钻泄压孔泄压后再作业,可保障作业安全。
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" u8 E% P" f$ P' {1水力深穿透射孔技术的研究与应用
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% ?2 X2 \' R/ |- |, G6 Y/ s" T8 Q5 ~ x1.1系统构成与基本原理 4 ]* v9 z! }9 c; v
水力深穿透射孔技术利用高压水射流钻孔的方式形成清洁孔道,借助对喷管、喷嘴的送进实现深穿透,孔深达到2m,孔径为φ20以上,孔道的流通能力为常规射孔的10~20倍。属于一种零转向半径的微型水平孔钻进技术。系统主要由井下工具和锚定器、过滤器等井下配套工具构成。地面采用小型高压泵组(配套功率110kw)供液,也可使用压裂车或水泥车分流后供液。目前形成的系统主要适用于φ139.7mm或φ177.8mm垂直套管井。
0 r- ]& [- _' u I井下工具由负责对水泥环与地层实施钻孔的喷射系统和负责对套管开孔的冲孔系统构成。其中,喷射系统主要包括喷射控制阀、喷射送进系统、喷管和喷嘴,冲孔系统主要包括冲孔控制阀与冲孔机构。 $ Y: s. b# A2 R8 }
作业时,用油管将井下工具下至预设井深并定位,通过在地面调节泵压控制井下工具动作,首先由冲孔控制阀控制冲孔机构以液力驱动的机械方式刺穿套管形成喷管进出的通道,然后再由喷射控制阀控制喷射送进系统沿此通道将带喷嘴的挠性喷管径向送入地层,由喷嘴喷出的高速射流钻透地层,边送进边喷射,形成一定孔径、一定深度的径向水平孔。一次下井可完成多个水平孔。水力深穿透射孔不仅穿透深、孔径大、流通能力强,而且定位准确、易于实现定向射孔。 2 U. r7 `8 r+ y: z' C
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1.2国内外现状 + T7 s, d6 e- k; y
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, E4 V" n8 m: l2 y, z& U9 p水力深穿透射孔技术最早于1984年在美国发明,1988年开始投入工业应用,在美国、加拿大作业数百口井,并成立了专门从事水力深穿透射孔技术服务的Penetrators公司。该公司于1993年前后推出了喷嘴固定喷射的变型产品,以进一步降低作业成本;于2000年前后开发了利用液马达驱动的磨铣头对套管开孔、利用液马达旋转柔性钻杆和金刚石钻头对地层钻孔的PeneDrill机械射孔工具,突破了利用高压水射流钻孔的技术界限,形成深穿透射孔作业的系列技术。
$ f" f' j' U% D自1992年起我国大庆油田与美国ICT公司合作,着手开发这一技术,定名为JetDrill完井系统。以该项合作的成果为基础,ICT公司于2000年初开始,在大庆、辽河、江汉、吐哈等油田,开展了试用与推广的工作,已先后作业了50余口井。作业后大部分井都有较明显的效果,反映了该项技术在国内应用的实用价值。 : V( _( D% L9 }3 }
由于水力深穿透射孔技术所具有的鲜明特点和在近井带改造方面的良好前景,不仅国内各油田对该技术表现出极大的兴趣,而且有多家研究院所和专业院校开展了该技术的应用分析与评价等研究工作。 |