分簇射孔技术分析及应用

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[摘 要]分簇射孔技术是页岩气水平井多段、分段压裂完井工艺中的一项重要技术，随着我国页岩气勘探开发的不断深入，分簇射孔技术也得到了不断发展和广泛应用。基于分簇射孔工艺技术原理，重点阐述并分析了分簇射孔工艺中配套的相关技术，包括连续油管射孔、复合桥塞与射孔联作、多级点火控制、分簇射孔器、泵送工艺参数优化、高压动密封防喷以及管串丢手释放和安全起爆监测等配套工艺技术。现场应用效果表明分簇射孔工艺技术安全适用性，对页岩气水平井开发具有重要意义。

[关键词]页岩气；水平井；分簇射孔；复合桥塞；多级点火；多段压裂

中图分类号：TE257.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）07-0363-01

一、国内分簇射孔技术及特点

主要通过两种方式来实现：

一是采用压力机械开关装置，由下部射孔枪起爆后，产生的爆炸压力推动机械开关闭合，接通上部射孔枪雷管的原理，实现电缆分级射孔。如果某级压力开关未闭合，则本级和后级射孔器无法点火起爆。

二是利用可编码的电子开关技术，通过地面仪器控制可编码电子开关，有选择地将雷管与电缆缆芯导通，完成分级点火。特点是可以串接数量比较多（10～20级）的下井射孔器，跳过故障级对后一级进行点火，提高分簇射孔的下井一次成率。

多级点火分簇射孔还具有以下特点：电缆传输+液体推送+座封桥塞+分级起爆多根射孔枪，每级分2～6簇射孔，每簇长度0.46～0.77m，簇g距20～30m。

快钻复合桥塞是从常规铸铁桥塞发展而来，通常采用连续油管或电缆水力泵入下入方式。技术特点是采用分级点火联作施工，先坐封复合桥塞，后进行分簇射孔。因为主体为复合材料，易钻、易排出（小于60min钻掉，常规铸铁大于4h），适用于套管井压裂。

快钻复合桥塞有投球封堵、笼式球封堵和丝堵封堵3种形式，耐压70MPa，耐温分别为125℃、150℃和175℃。体积压裂就是指在水力压裂过程中，使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移，形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络，从而增加改造体积，提高初始产量和最终采收率。通过压裂的方式将可以进行渗流的有效储集体“打碎”，形成网络裂缝，使裂缝壁面与储层基质的接触面积最大，使得油气从任意方向的基质向裂缝的渗流距离最短，极大地提高储层整体渗透率，实现对储层在长、宽、高三维方向的“立体改造”。体积压裂颠覆了经典压裂理论，体积改造形成的已经不再是对称裂缝，而是复杂的网状裂缝系统。裂缝的起裂与扩展再是不简单的裂缝的张性破坏，而且还存在着剪切、滑移、错段等复杂的力学行为。

二、分簇射孔技术分析与评价

随着油气田开发不断向页岩气、煤层气、致密油气等非常规油气以及主力油田边缘的薄差层、边底水区块转移，同时也为了满足大量老油田增产增注、挖掘水淹层剩余油的生产需求，射孔不仅承担打开井筒与地层的角色，未来射孔技术的发展更关注与油藏地质和完井工艺的紧密结合，特别是与完井工具的结合。

对于页岩气、煤层气、特低渗透―致密油气等非常规油气，油气井需要采用水力压裂才能获得产能。对于斜井（包括大斜度井）、丛式井、水平井等特殊结构井，有效控制裂缝走向，完善缝网系统是决定单井油气产能的关键。对于这些油气井，射孔应该解决的问题是：①在井壁上获得更大的流通泄流面积；②有效减小储集层破裂压力，降低水力压裂实施难度；？③科学引导压裂裂缝延伸方向、诱导压裂裂缝与天然裂缝的沟通、完善缝网系统，提高产能。以定面射孔、定射角射孔、定方位射孔为基础，实现3项射孔技术的优势互补和有机集合，形成完善的“3D”射孔技术及其配套工艺，将成为非常规油气藏和特殊结构井开发的新思路。同时需要建立“3D”射孔技术检测手段和优化体系，形成与不同井型、井况和油气藏特点匹配的射孔技术方案，达到提高产能的目标。

对于薄差层、含边底水油层、水淹层剩余油等无法实施水力压裂的新井或老井，精确定向的超深穿透射孔与定向工具结合的技术研发、与地质状况结合的能量可控的新型复合射孔技术研发、针对地层个性化问题的射孔方案的制定和优化等都是下一步射孔完井的研发方向。

三、分簇射孔技术基础理论研究

随着国内页岩气、致密油气的开发，在水平井施工中，分簇射孔―复合桥塞联作的分段压裂开发模式得到广泛应用。与其他开发模式相比，它具有可实现大排量注入、分簇射孔、分段体积压裂和作业效率高等优点。分簇射孔―复合桥塞的分段压裂的核心技术为水力泵送工艺技术、多级点火分簇射孔技术、快钻复合桥塞技术、滑溜水多段体积压裂技术。前三项技术由射孔施工队伍承担完成。将水平井段分成若干段（一段的控制距离为100～150m），第一段采用油管、连续油管及电缆爬行器进行射孔后压裂，其他段采用分簇射孔-复合桥塞联作工艺技术施工。用电缆将联作仪器串下入井内，在大斜度及水平井段用水力泵送的方式推进，即水力泵送工艺技术。首先用复合桥塞封堵前一段，再对本段进行分簇射孔，起出联作仪器串，再对该段进行体积压裂施工。多级点火分簇射孔技术是将串接的电缆射孔器和桥塞座封工具下放到预定射孔位置后，从底部逐级进行分层点火。

四、结语

随着国内外油气藏开发类型的不断丰富，油田开发难度不断增大，对配套技术的发展提出更高的要求，射孔技术已经逐渐由一种单一的完井方法逐渐成为油气藏开发过程中的重要环节。在保护储集层，提高产能和作业效率，改善非常规油气田开发效果，恢复老油田产能、延长油田开采寿命，最大化挖潜剩余油，提高油田最终采收率等方面发挥着越来越重要的作用。随着未来油气开发领域的不断开拓，射孔技术将会面临更多、更复杂的问题，射孔技术的发展之路也会更加广阔。

参考文献

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[2] 赵军；页岩气开发现状及开采技术分析[A]；煤层气学术研讨会论文集；

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