于昕揚(yáng)（遼河油田經(jīng)濟(jì)貿(mào)易置業(yè)總公司，遼寧 盤錦 124010）

復(fù)合射孔防砂技術(shù)在特稠油區(qū)塊的應(yīng)用探究

于昕揚(yáng)（遼河油田經(jīng)濟(jì)貿(mào)易置業(yè)總公司，遼寧 盤錦 124010）

當(dāng)油田開發(fā)進(jìn)入中后期，由于長(zhǎng)期注水或注氣開采，導(dǎo)致油井儲(chǔ)層骨架遭到破壞，容易引發(fā)油井出砂問題。出砂問題不僅會(huì)導(dǎo)致油井減產(chǎn)，還會(huì)加劇套管磨損，輕則給采油企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重情況下還會(huì)導(dǎo)致油井報(bào)廢，因此，采取何種防砂技術(shù)一直是采油企業(yè)的研究重點(diǎn)。復(fù)合射孔防砂技術(shù)具有施工工序簡(jiǎn)便、不傷害油井地層等特點(diǎn)，在很多采油企業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用。因此，開展復(fù)合射孔防砂技術(shù)在特稠油區(qū)塊的研究具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

復(fù)合射孔；防砂技術(shù)；特稠油區(qū)塊；應(yīng)用分析

經(jīng)過多年的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和技術(shù)創(chuàng)新，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)油田常用的油井防砂措施，根據(jù)具體防砂手段的不同，大體上可分機(jī)械防砂、化學(xué)防砂和沙拱防砂三類。三種防砂技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用中各存在一定的優(yōu)缺點(diǎn)，面對(duì)日益嚴(yán)峻的油井出砂問題，急需要一種新型的、有效的綜合防砂技術(shù)。復(fù)合射孔防砂技術(shù)很好的滿足了油井防砂的需要，文章首先簡(jiǎn)介了該技術(shù)的工藝原理，隨后從復(fù)合射孔彈和室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)兩方面，對(duì)其具體的應(yīng)用進(jìn)行了探究。

1 復(fù)合射孔防砂技術(shù)的工藝原理

復(fù)合射孔防砂技術(shù)是利用復(fù)合射孔彈在對(duì)套管射孔過程中，將射孔與防砂作業(yè)同時(shí)完成。其工藝原理大致如下：首先，在復(fù)合射孔彈內(nèi)填裝防砂材料，填裝完畢后，同時(shí)做好復(fù)合射孔彈的密封工作；其次，起爆聚能射孔彈，射孔彈在超高壓力下會(huì)沿著套管快速前進(jìn)，并穿過油層，形成同等直徑的射孔。由于射孔彈在起爆和發(fā)射過程中，自身溫度急劇升高，就會(huì)在運(yùn)行路徑上產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓區(qū)；當(dāng)射孔彈達(dá)到套管底部，碰撞巖層，使射孔彈中裝填的易燃易爆物質(zhì)發(fā)生爆炸，巨大的爆炸力會(huì)將防砂材料從射孔彈的孔眼中噴出，形成一道致密的防砂層，起到防止油井出砂的目的。

2 復(fù)合射孔彈的研究

2.1 復(fù)合射孔彈的優(yōu)點(diǎn)

射孔彈在油井射孔中有著廣泛的應(yīng)用，早在上世紀(jì)三、四十年代，國(guó)外就開始使用魚雷式射孔器和聚能式射孔彈。目前，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷成熟和廣泛應(yīng)用，射孔完井已經(jīng)成為油井開采中最為常用的方法之一。復(fù)合射孔彈的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在三方面：

一是可以根據(jù)油井實(shí)際情況的不同，選擇多種射流段，以幫助相關(guān)的工作人員有效控制油井內(nèi)油、氣、水的流量。例如在特稠油區(qū)塊，可以利用復(fù)合射孔彈進(jìn)行分層增產(chǎn)增注作業(yè)，從而保證了射孔防砂施工質(zhì)量。

二是操作工序簡(jiǎn)便，防砂持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。采用機(jī)械防砂或化學(xué)防砂措施，雖然能夠在短期內(nèi)取得明顯效果，但是隨著油開采時(shí)間的增加，油井容易出現(xiàn)反復(fù)出砂問題。利用復(fù)合射孔防砂技術(shù)，能夠有效防止井壁坍塌，也降低了油井重復(fù)出砂的概率。

2.2 射孔彈防砂材料的設(shè)計(jì)

與傳統(tǒng)的防砂技術(shù)相比，復(fù)合射孔防砂效果更加依賴于彈體內(nèi)的防砂材料，因此，必須要做好防砂材料的設(shè)計(jì)。首先，應(yīng)當(dāng)在有限的彈體容積內(nèi)，盡可能多的填裝防砂材料，保證一次射孔所噴射出的防砂材料足夠多；其次，要保證防砂材料在彈體內(nèi)均勻分布，禁止沉淀或混有大量空氣等現(xiàn)象的存在，以避免后期射孔彈起爆后不能形成完整的防砂層。最后，保證管柱、套管的質(zhì)量。復(fù)合射孔彈是沿著套管向前運(yùn)行，只有保證套管質(zhì)量，才能保證復(fù)合射孔防砂技術(shù)應(yīng)用效果的最優(yōu)化。

2.3 理論計(jì)算和結(jié)果分析

借助于計(jì)算機(jī)模擬軟件，對(duì)射孔彈的射流侵入過程進(jìn)行模擬計(jì)算，得出的主要數(shù)據(jù)如下：射流的頭部速度為6729m/s，在碰撞到物理強(qiáng)度為50MPa的巖石層時(shí)，射流的臨界速度為1043m/s，在碰撞接觸到射孔彈噴射的時(shí)間在80-150毫秒。

將上述參數(shù)以及其他所得變量輸入到三維建模中，能夠通過動(dòng)畫模擬的形式，觀察到射孔彈的幾何形狀、防砂材料的填裝量、射孔彈在套管內(nèi)的運(yùn)行軌跡以及最后的防砂材料噴射情況。這對(duì)于今后相關(guān)工作人員開展實(shí)際操作起到了很好的借鑒和參考價(jià)值。

3 室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)研究

設(shè)計(jì)模擬槍裝置的目的，就是要制造一種類似射孔槍這樣一個(gè)封閉體系，復(fù)合射孔器在這樣的環(huán)境中作業(yè)，模擬射孔槍內(nèi)實(shí)際過程。在射孔彈爆炸的瞬間，槍內(nèi)的壓力和溫度驟然升高，在這個(gè)封閉體系空間內(nèi)的壓力溫度的變化將直接影響防砂材料的推進(jìn)速度。隨后是射孔彈的射孔作業(yè)，炸藥壓垮藥型罩，形成金屬射流，穿過槍壁套管及水泥環(huán)，在地層中打出孔道。這一過程中，射孔彈打出的孔是唯一的泄壓通道。金屬射流炸藥爆轟產(chǎn)物以及防砂材料都要經(jīng)過這個(gè)孔道向外噴射，槍內(nèi)壓力逐漸降低，最后與外界壓力平衡。

結(jié)語：復(fù)合射孔防砂技術(shù)是在總結(jié)機(jī)械、化學(xué)等防砂技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合計(jì)算機(jī)模擬分析而形成的一種新型的防砂技術(shù)，很好的適用于包括特稠油區(qū)塊在內(nèi)的多數(shù)油井的防砂作業(yè)需要。通過總結(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)M和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)復(fù)合射孔防砂技術(shù)具有工序簡(jiǎn)便、地層損傷小、防砂效果好等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在國(guó)內(nèi)油井出砂問題日益嚴(yán)重的大環(huán)境下，該技術(shù)的應(yīng)用范圍也會(huì)更加廣闊。

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于昕揚(yáng)（1989-10-16），男，遼寧盤錦人，助理工程師，本科，主要從事油水井測(cè)試及射孔業(yè)務(wù)。