馬英文 韓耀圖

(1. 海洋石油高效開(kāi)發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 天津 300459； 2. 中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司 天津 300459)

中國(guó)海洋石油工業(yè)發(fā)展先后經(jīng)歷自主開(kāi)發(fā)、對(duì)外合作、自營(yíng)開(kāi)發(fā)、自營(yíng)合作并舉等4個(gè)階段[1-6]，目前進(jìn)入高速發(fā)展期。2010年12月19日在中國(guó)海域年產(chǎn)油氣首次突破5 000萬(wàn)噸油當(dāng)量，為國(guó)再造“海上大慶油田”后，至今十年間油氣產(chǎn)量持續(xù)提升，有力保障了國(guó)家的能源安全。在海洋石油工業(yè)突飛猛進(jìn)高速發(fā)展的過(guò)程中，鉆完井技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了巨大進(jìn)步，為海洋石油勘探開(kāi)發(fā)和增產(chǎn)上產(chǎn)做出了重要貢獻(xiàn)。

完井是銜接鉆井和采油而又相對(duì)獨(dú)立的工藝，其技術(shù)水平的高低和施工質(zhì)量的優(yōu)劣，決定了后續(xù)油氣井產(chǎn)能的釋放，進(jìn)而影響到油田開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益。射孔作為油氣勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中的“臨門(mén)一腳”，經(jīng)歷了從“為生產(chǎn)而射孔”到“為改造而射孔”的技術(shù)提升，不再是單純依靠射孔器簡(jiǎn)單打開(kāi)套管溝通儲(chǔ)層，而是需要在射孔建立油氣通道的同時(shí)，兼顧孔道清潔和油井增產(chǎn)的作用，顯示出越來(lái)越重要的作用[7-11]。

在中國(guó)，套管完井?dāng)?shù)占到完井總數(shù)的近80%。統(tǒng)計(jì)過(guò)去幾年中國(guó)海洋石油的完井方式，射孔完井占比達(dá)到70%以上，是海上油田最主要的完井方式。伴隨著海洋石油工業(yè)的發(fā)展進(jìn)步，中國(guó)海油的射孔技術(shù)也完成了從“不可能”到“全球行”，從國(guó)外進(jìn)口到自主研發(fā)的轉(zhuǎn)變，為油田的開(kāi)發(fā)發(fā)揮了重要作用，形成了一系列適合國(guó)內(nèi)海上油田的射孔工藝技術(shù)，滿(mǎn)足了中國(guó)海洋石油開(kāi)發(fā)與開(kāi)采需求。

1 中國(guó)海上油田射孔技術(shù)發(fā)展歷程

隨著中國(guó)海洋石油開(kāi)發(fā)，海上油田射孔技術(shù)也在不斷發(fā)展和完善，現(xiàn)已形成一系列適應(yīng)不同地質(zhì)條件和井況的射孔技術(shù)?；仡欀袊?guó)海上油田射孔技術(shù)發(fā)展歷程，主要可以分為以下4個(gè)發(fā)展階段。

第1階段：1990年以前，渤海早期完井方式為套管射孔完井，其射孔方式為電纜射孔，即在套管內(nèi)用電纜下入射孔槍?zhuān)ㄎ缓笸婞c(diǎn)火，典型應(yīng)用平臺(tái)如Hai-1平臺(tái)、埕北油田等。

第2階段：1990—1995年，以油管輸送射孔(TCP)、射孔液應(yīng)用為主要標(biāo)志。TCP射孔技術(shù)于1986年傳入中國(guó)，至1990年中國(guó)海油組織實(shí)施第1口TCP射孔井，后在海上油田大規(guī)模推廣。此階段主要火工產(chǎn)品和射孔工具以進(jìn)口為主，部分使用大慶射孔彈，主要合作廠家包括OWEN、VAN、OIL TECH、哈里伯頓等外方公司。

第3階段：1995—2007年，該階段主要以火工產(chǎn)品和配套器材國(guó)產(chǎn)化為主要標(biāo)志，并開(kāi)始逐步建立適合海上油田、兼顧安全與效率、滿(mǎn)足油田高效開(kāi)發(fā)的射孔技術(shù)體系。主要標(biāo)志點(diǎn)如下：1995年，中海油服掌握全尺寸射孔槍制造工藝，射孔槍率先實(shí)現(xiàn)全面國(guó)產(chǎn)化；2002年，射孔彈全面實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化；2004年，傳爆導(dǎo)爆技術(shù)進(jìn)入國(guó)產(chǎn)化；2007年，中國(guó)海油與692廠建立戰(zhàn)略聯(lián)盟，射孔器進(jìn)入全面國(guó)產(chǎn)化。在此期間開(kāi)發(fā)的錦州、岐口、秦皇島、綏中油田二期工程等多個(gè)油田部分或全部應(yīng)用國(guó)產(chǎn)化器材，國(guó)產(chǎn)火工產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)開(kāi)始逐步追趕國(guó)外產(chǎn)品。同時(shí)，疏松儲(chǔ)層平衡射孔負(fù)壓反涌技術(shù)、致密儲(chǔ)層負(fù)壓射孔技術(shù)、射孔聯(lián)作技術(shù)、DST聯(lián)作等射孔技術(shù)體系逐步形成，射孔方案優(yōu)化設(shè)計(jì)、大孔徑深穿透射孔技術(shù)逐步應(yīng)用。

第4階段：2007至今，主要以全方位射孔方案優(yōu)化、兼顧井筒完整性、注重與地質(zhì)油藏相結(jié)合、特色射孔工藝技術(shù)不斷出現(xiàn)為標(biāo)志的全面提高油氣層開(kāi)發(fā)效果的射孔工藝技術(shù)階段。適合疏松砂巖壓裂配套的超大孔密大孔徑射孔技術(shù)、等孔徑射孔技術(shù)，改善滲流能力為目的的動(dòng)態(tài)負(fù)壓、自清潔射孔技術(shù)、后效射孔技術(shù)，恢復(fù)油井產(chǎn)能的增產(chǎn)措施爆燃?jí)毫选?fù)合射孔技術(shù)，以及逐步開(kāi)展基于井筒完整性的射孔對(duì)水泥環(huán)損傷評(píng)價(jià)等方面的基礎(chǔ)研究工作。

在過(guò)去三十余年間，海上油田射孔技術(shù)作為油氣井完井工程的重要一環(huán)，得到大力發(fā)展，為中國(guó)海上油田的持續(xù)增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)做出了重大貢獻(xiàn)。

2 中國(guó)海上油田射孔技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

海洋石油鉆完井作業(yè)具有高投入、高風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)，為最大程度釋放油井產(chǎn)能，根據(jù)地質(zhì)油藏特點(diǎn)，對(duì)油井射孔方案進(jìn)行量體裁衣設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)射孔技術(shù)與油氣藏類(lèi)型、地質(zhì)條件、完井工藝和壓裂改造等密切結(jié)合，關(guān)注油井產(chǎn)能及生命周期，提升油田開(kāi)發(fā)效果。目前，中國(guó)海上油田射孔技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀主要包括以下4個(gè)方面。

2.1 射孔參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

射孔優(yōu)化歷來(lái)是研究的熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外知名研究機(jī)構(gòu)和主要油田服務(wù)公司都陸續(xù)推出針對(duì)油藏地質(zhì)條件和井況要求的常規(guī)射孔優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件[7]。海上油田很早就開(kāi)發(fā)了射孔專(zhuān)業(yè)軟件，優(yōu)化設(shè)計(jì)算法以半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑榛A(chǔ)，能夠在滿(mǎn)足油氣井工程和地質(zhì)要求的前提下，通過(guò)分析不同孔深、孔徑、孔密等射孔參數(shù)對(duì)產(chǎn)能的影響，優(yōu)選合適的射孔器、負(fù)壓值、射孔液及射孔方式，利用射孔優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行單井或區(qū)塊射孔方案優(yōu)化設(shè)計(jì)，以達(dá)到保護(hù)油層和提高油氣井生產(chǎn)能力的目的。

以往，海上油田對(duì)射孔的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要出發(fā)點(diǎn)集中于對(duì)產(chǎn)能的影響分析，較少考慮射孔后對(duì)井筒安全及完整性的影響。近年來(lái)，為了進(jìn)一步延長(zhǎng)油氣井生產(chǎn)壽命，海上油田越來(lái)越關(guān)注射孔對(duì)水泥環(huán)損傷和套管損壞的影響。為了進(jìn)一步提高射孔井產(chǎn)能，研究提出了射孔參數(shù)優(yōu)化校正方法，優(yōu)化校正因地面水泥靶打靶和井下實(shí)際工況環(huán)境不同導(dǎo)致的射孔參數(shù)差異，最大限度確保射孔彈在井下的穿深深度[12]。同時(shí)，在射孔參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，充分考慮射孔后對(duì)水泥環(huán)的損傷破壞和對(duì)套管破損的影響評(píng)價(jià)，形成一整套提高井筒安全及完整性的射孔優(yōu)化方法，其思路如圖1所示。

圖1 射孔優(yōu)化設(shè)計(jì)思路

“十三五”期間，中國(guó)海油依托國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)“渤海油田高效鉆完井及配套技術(shù)示范工程”子課題“復(fù)雜油層精細(xì)射孔與評(píng)價(jià)工藝技術(shù)研究及應(yīng)用”，開(kāi)展射孔水泥環(huán)-套管損傷破損機(jī)理及影響因素研究。以聚能射孔動(dòng)態(tài)沖擊載荷作用下的套管和固井水泥環(huán)損傷為研究對(duì)象，開(kāi)展溫度壓力條件下實(shí)彈打靶物理模擬試驗(yàn)，基于爆炸沖擊動(dòng)力學(xué)原理建立了3D套管/水泥環(huán)/巖層數(shù)值模型[13-15]，評(píng)價(jià)射孔動(dòng)態(tài)沖擊載荷作用下套管和水泥環(huán)的損傷程度，并結(jié)合后續(xù)完井方案優(yōu)化射孔和固井設(shè)計(jì)，成功應(yīng)用于射孔方案設(shè)計(jì)和優(yōu)化。

2.2 高效射孔技術(shù)

2.2.1高性能射孔器

隨著射孔工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的快速發(fā)展，射孔器的性能得以顯著提升，基本與國(guó)外性能持平。中國(guó)海上油田通過(guò)與國(guó)內(nèi)廠家合作，先后開(kāi)發(fā)出多款適合不同完井方式的射孔彈型號(hào)。表1為中國(guó)海上油田常用射孔器性能參數(shù)。

表1 中國(guó)海上油田常用射孔器性能參數(shù)

2.2.2動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔工藝技術(shù)

動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔是一種在射孔瞬間清理孔道的新方法，其原理是通過(guò)快速吸收井筒內(nèi)的殘余爆轟能，使井筒內(nèi)壓力在射孔后瞬間下降，產(chǎn)生瞬間沖擊回流，沖洗孔道及壓實(shí)帶，其技術(shù)原理如圖2所示。井筒動(dòng)態(tài)負(fù)壓一開(kāi)始?jí)毫εc地層壓力平衡，然后快速下降；而井筒常規(guī)靜態(tài)負(fù)壓則在開(kāi)始階段低于地層壓力，射孔引爆發(fā)射出高速氣流后井筒壓力迅速上升，然后緩慢下降形成負(fù)壓[16]。動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔工藝具有射孔與負(fù)壓同時(shí)進(jìn)行，無(wú)需專(zhuān)門(mén)放噴時(shí)間，可進(jìn)行大負(fù)壓射孔等特點(diǎn)，能夠通過(guò)擴(kuò)大孔道直徑及減小壓實(shí)帶厚度的方式，達(dá)到清潔孔道的效果，節(jié)省單獨(dú)放噴時(shí)間，因此該技術(shù)在海上油田具有較大的應(yīng)用空間。

圖2 動(dòng)態(tài)負(fù)壓與靜態(tài)負(fù)壓射孔井筒壓力對(duì)比

動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔實(shí)現(xiàn)途徑是通過(guò)在射孔槍或夾層槍內(nèi)安裝負(fù)壓彈，在射孔的同時(shí)負(fù)壓彈對(duì)槍身開(kāi)孔，井筒液體通過(guò)槍身上的孔眼快速進(jìn)入射孔槍內(nèi)，瞬時(shí)降低井筒壓力，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)負(fù)壓。因具有瞬時(shí)放噴、負(fù)壓值較大，因此更多應(yīng)用于中低孔滲儲(chǔ)層。比如，該技術(shù)應(yīng)用于某油田C17井沙二段中孔中滲儲(chǔ)層，產(chǎn)量較鉆后配產(chǎn)提升36.6%，增產(chǎn)效果顯著。

2.2.3自清潔射孔技術(shù)

射孔彈的高速射流在建立地層與井筒高速通道的同時(shí)，沖擊載荷也在孔道附近形成壓實(shí)帶，研究表明壓實(shí)帶的滲透率降幅最高可達(dá)90%，嚴(yán)重影響油氣井的產(chǎn)能。近年來(lái)，海上油田開(kāi)始逐步引入自清潔射孔技術(shù)，通過(guò)在藥型罩里加入類(lèi)似反應(yīng)破片的特種含能材料，工作時(shí)含能材料隨聚能射流進(jìn)入孔道，在孔道形成后的極短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生高溫高壓氣體，將孔道壓出若干微裂縫(圖3)；同時(shí)由于孔道內(nèi)壓力遠(yuǎn)大于井筒壓力，孔內(nèi)高壓氣流快速向井筒噴射，強(qiáng)力沖刷孔道，破除射孔壓實(shí)帶，并沖走巖石碎屑和射流殘?bào)w，使孔道保持高度清潔。該射孔工藝具有孔道壓裂及清潔效果，能增大射孔孔道的滲流面積，且組裝與常規(guī)射孔彈無(wú)明顯差異，安全性能高，已逐步在海上油田推廣應(yīng)用。

圖3 自清潔射孔原理圖

與常規(guī)技術(shù)相比，自清潔射孔技術(shù)射孔孔道幾何形狀得到優(yōu)化，孔道深度、表面積和流動(dòng)體積均有大幅度增加，即便在弱膠結(jié)或各向異性地層也可在較小壓差下實(shí)現(xiàn)孔道清潔。例如，某油田B10井和B58井應(yīng)用自清潔射孔技術(shù)后，實(shí)際產(chǎn)量較鉆后配產(chǎn)分別提升49.33%和89.13%，可見(jiàn)該技術(shù)通過(guò)孔道清潔解除壓實(shí)帶污染，可以大幅提升油井產(chǎn)能。

2.2.4后效射孔技術(shù)

后效體射孔機(jī)理是利用云霧爆轟理論在常規(guī)射孔彈口部加裝由化學(xué)材料微粒制成的后效體，射孔彈起爆后將后效體帶入孔道后瞬間激發(fā)，借助爆炸產(chǎn)生的渦流場(chǎng)引力，將化學(xué)材料微粒定向聚集，以云霧狀態(tài)曳入射孔孔道內(nèi)?；瘜W(xué)微粒被激發(fā)后產(chǎn)生大量化學(xué)能和熱能，直接作用于孔眼內(nèi)地層，并形成次生導(dǎo)流裂縫，在保障穿深性能的前提下，可擴(kuò)大孔徑，增加孔道滲流面積，解除孔道周?chē)膲簩?shí)污染[17]，如圖4所示。后效體為特制不含爆炸基源的聚合物，具有超高耐溫、摩擦、撞擊不發(fā)火、高溫下物化性能穩(wěn)定、低溫下不脆裂失效等特點(diǎn)。

圖4 后效射孔混凝土靶試驗(yàn)效果

根據(jù)后效體射孔技術(shù)特點(diǎn)，其更適合于低滲油藏的增產(chǎn)措施、低滲透油層注水不足/注水不進(jìn)的儲(chǔ)層、老井補(bǔ)孔改造、有底水或油水層間互無(wú)法實(shí)施壓裂改造措施的油井增產(chǎn)、探井評(píng)價(jià)等。該技術(shù)近兩年在海上油田使用超30余井次，單井平均增產(chǎn)在30%以上。

2.2.5等孔徑射孔彈技術(shù)

海上油田定向井和大斜度井較多，射孔槍在井下不能居中發(fā)射，從而導(dǎo)致偏心射孔，往往會(huì)造成射孔后套管孔徑和底層孔眼穿深不均勻，靠近套管的孔徑大而遠(yuǎn)離套管的孔徑小。這種孔眼的不均勻會(huì)導(dǎo)致：①后續(xù)各孔道破裂壓力差越大；②部分孔眼未能正常壓裂或者裂縫非均勻延伸；③升壓效率低；④裂縫口狹窄的易出現(xiàn)砂堵風(fēng)險(xiǎn)。

等孔徑射孔器制造領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外均有一定研究，哈里伯頓、斯倫貝謝等國(guó)外公司研發(fā)的深穿透等孔徑射孔器孔徑偏差10%以?xún)?nèi)，大孔徑射孔器孔徑偏差10%～27%不等。海上油田主要應(yīng)用川南公司的等孔徑射孔器，在模擬實(shí)驗(yàn)中178型等孔徑射孔器在套管上孔徑相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.98%～6.18%。2017年，等孔徑射孔彈技術(shù)在旅大等油田應(yīng)用數(shù)口井，后續(xù)壓裂作業(yè)成功實(shí)施。

2.3 射孔聯(lián)作技術(shù)

2.3.1射孔聯(lián)作方式

射孔聯(lián)作可以1次入井作業(yè)實(shí)現(xiàn)2項(xiàng)作業(yè)目的，不僅可以降低作業(yè)成本和風(fēng)險(xiǎn)，而且能夠避免射孔后再次壓井下管柱對(duì)地層造成的二次傷害[18-19]。在海上油田，射孔聯(lián)作方式主要有以下3種：

1) 射孔測(cè)試聯(lián)作。1次下井作業(yè)實(shí)現(xiàn)射孔后不起管柱直接進(jìn)行測(cè)試的技術(shù)，目前除常規(guī)作業(yè)外，還進(jìn)一步完善了復(fù)合射孔與測(cè)試聯(lián)作工藝，從而提高油井錄取資料的準(zhǔn)確性。

2) 射孔生產(chǎn)聯(lián)作。根據(jù)舉升方式不同，又分為常規(guī)射孔生產(chǎn)聯(lián)作和射孔-電泵生產(chǎn)聯(lián)作工藝。該作業(yè)方式主要用于致密儲(chǔ)層，不必防砂和分層，能夠顯著提高作業(yè)時(shí)效，減少儲(chǔ)層污染，又可預(yù)防井噴事故發(fā)生。

3) 水力噴砂射孔壓裂聯(lián)作。水力噴射壓裂技術(shù)能夠集射孔、壓裂于一體，避免下橋塞、下頂封等繁瑣程序，工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，一體化技術(shù)還能節(jié)省工期。經(jīng)過(guò)引進(jìn)消化吸收，目前在海上已完成示范作業(yè)，并在渤中等中低滲油田推廣應(yīng)用，現(xiàn)已完成配套工具國(guó)產(chǎn)化研發(fā)及試驗(yàn)。

2.3.2負(fù)壓開(kāi)孔裝置與RTTS封隔器聯(lián)作

負(fù)壓射孔能夠利用射孔瞬間的回流來(lái)清潔射孔孔道，消除射孔傷害，釋放油井產(chǎn)能，但對(duì)于大斜度井而言，利用棒擊負(fù)壓閥的方式打開(kāi)，很難保證投棒能順利到位。在過(guò)去常采用射孔+單獨(dú)負(fù)壓放噴的方式解決這一難題，但仍不甚理想。主要原因在于：①單獨(dú)放噴需占用井口作業(yè)時(shí)間，成本高；②射孔后不直接反涌，冷卻后的射孔碎屑回流效果差；③單獨(dú)負(fù)壓放噴負(fù)壓閥需設(shè)置在井斜小于60°以?xún)?nèi)的位置，距離射孔段較遠(yuǎn)，放噴效果有限。

利用負(fù)壓開(kāi)孔裝置和RTTS封隔器聯(lián)作方式替代原有射孔+單獨(dú)放噴成為近些年來(lái)海上油田針對(duì)大斜度井射孔的一項(xiàng)工藝技術(shù)。如圖5所示，射孔校深后管柱定位，坐封RTTS，環(huán)空加壓至預(yù)定壓力引爆壓力延時(shí)點(diǎn)火頭，壓力由旁通接頭進(jìn)入中心管，并傳遞至滑套，繼續(xù)加壓推動(dòng)滑套銷(xiāo)釘受力剪切，滑套上移打開(kāi)回流通道，此時(shí)滑套開(kāi)孔與回流孔對(duì)應(yīng)，滑套連通管柱內(nèi)，封隔器以下環(huán)空與該裝置以上管柱內(nèi)連通，形成負(fù)壓。延時(shí)后射孔槍引爆，完成負(fù)壓射孔，油氣經(jīng)開(kāi)孔裝置回流進(jìn)入管柱內(nèi)。目前，射孔聯(lián)作技術(shù)已廣泛應(yīng)用于海上油田的大斜度井射孔作業(yè)中。

圖5 負(fù)壓開(kāi)孔裝置與RTTS封隔器聯(lián)作

2.4 特殊射孔工藝

2.4.1超大孔密大孔徑射孔技術(shù)

海上油田中疏松砂巖儲(chǔ)層占較大比例，常需要采用礫石充填防砂完井。研究表明，對(duì)于礫石充填井，油流通過(guò)礫石充填孔眼的壓降除了和原油本身的特性以及充填礫石的滲透性有關(guān)之外，更大程度上取決于射孔孔眼的流通面積，即單個(gè)射孔孔眼的直徑以及單位面積上射孔的密度，壓降計(jì)算模型見(jiàn)式(1)。

(1)

式(1)中：pL為壓降，MPa；L為射孔段長(zhǎng)度，mm；μ為流體黏度，mPa·s；Q為產(chǎn)量，m3/d；K為孔道內(nèi)充填礫石的滲透率，mD；A為孔道流動(dòng)面積，m2；β為系數(shù)，m-1；ρ為流體密度，g/cm3。

根據(jù)式(1)模型，在礫石充填井的射孔參數(shù)選擇中，采用高孔密大孔徑的射孔參數(shù)更有利于產(chǎn)能釋放。近年來(lái)，中國(guó)海油逐步推進(jìn)60孔/m的超大孔密大孔徑射孔技術(shù)，主要關(guān)鍵技術(shù)為：優(yōu)選采用以BH48HMX、GH48RDX等為代表的超大孔密大孔徑射孔彈，確保大孔密和深穿透；將常規(guī)的45°/135°布孔相位優(yōu)化為20°，實(shí)現(xiàn)60孔/m的超大孔密，降低彈間干擾；在實(shí)現(xiàn)高孔密的同時(shí)，確保φ23.114 mm的大孔徑，滿(mǎn)足礫石充填需求。

目前，超大孔密大孔徑射孔更多應(yīng)用于低污染、弱膠結(jié)疏松砂巖儲(chǔ)層、氣井/注水井等增產(chǎn)增注、配合壓裂等增產(chǎn)措施實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)注水調(diào)剖一體化等。尤其在部分疏松砂巖壓裂作業(yè)中，逐步推廣60孔/m的大孔徑射孔彈，并取得了不錯(cuò)的應(yīng)用效果[20]，如某油田E5井產(chǎn)量提升62.5%。

2.4.2大斜度井射孔技術(shù)

隨著開(kāi)發(fā)的推進(jìn)，鉆完井難度持續(xù)加大，射孔技術(shù)面臨更多、更復(fù)雜的問(wèn)題，大位移、大斜度井比重持續(xù)攀升，尤其近幾年，大斜度井占比達(dá)60%以上。大斜度井射孔在管柱下入、射孔校深、卡槍等方面面臨巨大挑戰(zhàn)。經(jīng)過(guò)多年技術(shù)攻關(guān)及不斷改進(jìn)完善，目前已積累了較為豐富的大斜度井射孔施工經(jīng)驗(yàn)，提供技術(shù)保障。

1) 隨鉆刮管測(cè)固井質(zhì)量一體化技術(shù)，通過(guò)隨鉆聲波+刮管洗井作業(yè)同時(shí)進(jìn)行，單井節(jié)省近20 h，節(jié)省費(fèi)用達(dá)80余萬(wàn)元。

2) 針對(duì)水平井射孔校深難題，創(chuàng)造性提出隨鉆伽馬校深技術(shù)[21]，將隨鉆儀器連接在射孔管柱頂部，下至預(yù)定深度后開(kāi)泵隨鉆測(cè)量校深。

3) 大位移大斜度井眼軌跡復(fù)雜，套管清潔難度高，管柱下入風(fēng)險(xiǎn)大，在常規(guī)完井液體系基礎(chǔ)上通過(guò)增加潤(rùn)滑劑的方式，提升完井液潤(rùn)滑性，保證管柱順利到位。

4) 為解決射孔后完井液大量漏失和出砂問(wèn)題，提出井下“液體開(kāi)關(guān)”概念，射孔前替入PRD無(wú)固相暫堵液、免破膠EZ-FLOW暫堵液或固化水，作為射孔液以降低漏失、避免出砂。

目前，大斜度井射孔技術(shù)已成功應(yīng)用于超深大位移大斜度井(AM1井)射孔作業(yè)，該井完鉆井深6 866 m，垂深3 155.98 m，水平位移達(dá)5 350.49 m，最大井斜77.81°。通過(guò)隨鉆LWD校深技術(shù)、降摩阻完井液體系、固化水射孔液、管柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化等技術(shù)綜合應(yīng)用，最終順利實(shí)施，并獲得較高產(chǎn)能[22]。

2.4.3水平井射孔技術(shù)

與常規(guī)定向井相比，水平套管井在提高油井產(chǎn)能、節(jié)約射孔成本和延緩邊底水脊進(jìn)等方面具有較大優(yōu)勢(shì)，但同樣也帶來(lái)一定挑戰(zhàn)。除隨鉆刮管測(cè)固井質(zhì)量一體化技術(shù)、隨鉆伽馬校深技術(shù)、無(wú)固相暫堵液等基于作業(yè)安全和時(shí)效方面的技術(shù)外，水平套管井射孔還逐步嘗試一些特色技術(shù)，并不斷改進(jìn)和完善，具體情況如下：

1) 水平套管井探底校深施工工藝，可節(jié)省一趟起下鉆和一趟校深時(shí)間，單井次預(yù)計(jì)節(jié)省約20 h，大大提高了完井作業(yè)的時(shí)效，并降低了作業(yè)成本。

2) 利用有限元間隙元理論對(duì)水平井射孔管柱進(jìn)行力學(xué)分析，建立水平井射孔管柱力學(xué)模型，確保管柱下入安全。

3) 基于油水兩相滲流模型為基礎(chǔ)，建立變密度射孔優(yōu)化理論模型，推動(dòng)變密度射孔技術(shù)海上應(yīng)用，滿(mǎn)足了水平井控水需求。

4) 采用定向射孔技術(shù)。對(duì)于水平井，不同布孔方式?jīng)Q定不同避水高度，根據(jù)邊底水分布情況，優(yōu)化射孔方向，可以有效延緩見(jiàn)水時(shí)間，達(dá)到控水/避水目的。

3 中國(guó)海上油田射孔技術(shù)未來(lái)展望

隨著中國(guó)石油對(duì)外依存度不斷攀升，海洋石油已成為油氣勘探開(kāi)發(fā)的重要戰(zhàn)場(chǎng)。為推動(dòng)海洋石油事業(yè)的飛躍發(fā)展做出新的貢獻(xiàn)，射孔技術(shù)作為提高采收率和改善油田開(kāi)發(fā)效果的重要手段，未來(lái)將從以下技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破：

1) 深層/超深層射孔技術(shù)。海上油田勘探逐步邁向中深層，目前僅渤海油田新近系復(fù)雜油氣藏已發(fā)現(xiàn)三級(jí)石油地質(zhì)儲(chǔ)量達(dá)數(shù)十億噸。隨深度加深，儲(chǔ)層溫度達(dá)150～230 ℃，地層抗壓強(qiáng)度由5～80 MPa逐步提高到100～250 MPa。過(guò)去射孔器技術(shù)性能指標(biāo)，即基于地面條件下混凝土靶打靶的穿孔深度無(wú)法體現(xiàn)儲(chǔ)層條件下的實(shí)際穿深。因此，針對(duì)深井/超深井研發(fā)性能指標(biāo)更高的超高溫超高壓射孔器，加強(qiáng)深井超深井射孔管柱評(píng)價(jià)技術(shù)研究，深入分析超深井射孔動(dòng)態(tài)載荷下的套管響應(yīng)，建立致密地層射孔彈穿透性能評(píng)價(jià)方法，解決深層特殊井況、復(fù)雜井況下的工程處理技術(shù)和配套產(chǎn)品等，實(shí)現(xiàn)深層射孔技術(shù)多樣化。

2) 老油田剩余油挖潛與產(chǎn)能恢復(fù)。隨著在產(chǎn)油田開(kāi)發(fā)工作的深入，一方面部分老井隨生產(chǎn)年限增加出現(xiàn)產(chǎn)能下降的問(wèn)題，原因包括原射孔完善程度不夠、生產(chǎn)過(guò)程近井堵塞和地層能量不足等；另一方面油藏中薄差油層以調(diào)整井形式被動(dòng)用，出現(xiàn)大量低產(chǎn)、低能、低含水的“三低”油井。通過(guò)補(bǔ)孔、爆燃?jí)毫鸦蚋吣軞怏w壓裂的方式，使老井重新恢復(fù)產(chǎn)能、新增調(diào)整井獲高產(chǎn)，是射孔技術(shù)未來(lái)的重要研究方向。

3) 常規(guī)射孔工藝與壓裂酸化聯(lián)作技術(shù)。目前盡管射孔與生產(chǎn)管柱實(shí)現(xiàn)一定程度的聯(lián)作，但仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。射孔與壓裂酸化的聯(lián)作，將成為改善壓裂效果和提高時(shí)效的有力手段：①聯(lián)作可以縮短工期，降低作業(yè)成本，尤其在海上油田效果更加明顯；②低滲透儲(chǔ)層射孔后直接測(cè)試無(wú)法獲得良好效果，采用射孔-壓裂酸化-測(cè)試聯(lián)作代替射孔-測(cè)試聯(lián)作，通過(guò)壓裂能獲取儲(chǔ)層真實(shí)產(chǎn)能；③通過(guò)定向射孔+壓裂聯(lián)作，實(shí)現(xiàn)射孔方向垂直最小主應(yīng)力方向，對(duì)于裂縫延伸和增產(chǎn)作業(yè)具有重要意義；④應(yīng)關(guān)注復(fù)合射孔與驅(qū)砂聯(lián)作，射孔后將壓裂砂直接驅(qū)趕至射開(kāi)地層，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)地層裂縫的有效支撐。

4) 井下工況條件下的射孔參數(shù)檢測(cè)評(píng)價(jià)及優(yōu)化技術(shù)。在海上油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，因儲(chǔ)層污染的低效井和高含水問(wèn)題一樣，逐步成為海上油田低產(chǎn)低效的主要原因。為了確保射孔器在井下具有足夠的穿深，有效解除污染帶，需開(kāi)展井下工況條件下的射孔參數(shù)檢測(cè)技術(shù)手段，弄清井下工況下的射孔參數(shù)和地面水泥靶參數(shù)之間的差異和規(guī)律，采用射孔大數(shù)據(jù)的方法和理論，建立地面水泥靶射孔參數(shù)和井下實(shí)際參數(shù)優(yōu)化方法或圖版。同時(shí)，為消除同批次射孔彈的差異，需開(kāi)展射孔彈的一致性判別及優(yōu)選方法研究。

5) 射孔評(píng)價(jià)與“智能射孔”技術(shù)。射孔評(píng)價(jià)技術(shù)的深化及評(píng)價(jià)手段多樣化是未來(lái)發(fā)展的重要一環(huán)，采用X光測(cè)試系統(tǒng)、光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)和電測(cè)系統(tǒng)等試驗(yàn)和檢測(cè)手段越來(lái)越多，將有助于建立和形成基于油氣藏的射孔評(píng)價(jià)技術(shù)。進(jìn)一步發(fā)展“智能射孔”技術(shù)，根據(jù)油氣田的不同類(lèi)型和特點(diǎn)優(yōu)選完井射孔方式，提供量體裁衣的定制解決方案以實(shí)現(xiàn)射孔技術(shù)與地質(zhì)技術(shù)、地層評(píng)價(jià)技術(shù)和完井技術(shù)的整合。

6) 構(gòu)建為地質(zhì)油藏射孔的新理念和新認(rèn)識(shí)。加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)合作實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步，射孔不僅要服務(wù)鉆完井作業(yè)，更要與地質(zhì)油藏等多專(zhuān)業(yè)結(jié)合，基于詳細(xì)資料來(lái)評(píng)估射孔效能的合理性、打開(kāi)程度的完善性?；诙鄬?zhuān)業(yè)融合創(chuàng)新，推動(dòng)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的射孔工具和工藝技術(shù)，推進(jìn)海洋石油射孔技術(shù)體系的進(jìn)步與發(fā)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

中國(guó)海上油田射孔技術(shù)歷經(jīng)50余年發(fā)展，形成了以射孔參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)、高效射孔技術(shù)、射孔聯(lián)作技術(shù)、特殊射孔工藝等為代表的特色射孔技術(shù)體系，有效滿(mǎn)足了海上油田射孔增產(chǎn)增效需求。隨著海洋石油開(kāi)發(fā)的不斷深入和拓展，面臨儲(chǔ)層埋藏更深、地質(zhì)油藏環(huán)境更為復(fù)雜、低產(chǎn)低效井綜合治迫在眉睫、專(zhuān)業(yè)融合要求越來(lái)越高等難題，未來(lái)對(duì)增產(chǎn)型海洋石油射孔提出了更高的要求，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)，做好新技術(shù)引進(jìn)、研究與應(yīng)用工作，研發(fā)適應(yīng)開(kāi)發(fā)需求的射孔新裝備、新技術(shù)和新工藝，進(jìn)一步完善和發(fā)展增產(chǎn)型海上油田射孔工藝技術(shù)體系，為中國(guó)海油的持續(xù)增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供技術(shù)支撐。