射孔优化介绍

射孔优化介绍油田技术事业部射孔优化概念及基础知识优化软件介绍（西南射孔优化软件）使用实例成果实例射孔优化概念

射孔是一种普遍应用的完整方法，从总体效益上分析射孔它既是统筹兼顾井底流通性的过程，又是对井筒附近地层污染的过程。射孔质量好，使用的射孔液恰当，射孔参数合理，就可以消除一部分钻井对地层的损害，同时在射孔过程中，孔眼周围不可避免地将形成压实带，它的渗透率比钻井污染带的渗透率更低。可见，射孔的优劣直接影响到油井的产能大小。射孔优化设计就是针对不同的储层和不同的射孔目的，对射孔器、射孔条件、射孔方法进行优选，尽可能地减少射孔对地层的损害，从而达到增加产能的目的。

射孔优化工作流程图射孔优化基础知识（一）根据地层特性选择射孔参数地层参数是直接影响射孔井产量计算结果正确与否的主要参数。可通过岩心、电测、高压物性取样等工作取得垂向渗透率与水平向渗透率的比值Kz/Kh,f地层渗透率、孔隙度、流体粘度等参数。地层厚度应选用《射孔层位通知单》中提供的有效厚度，如果没有选用测井解释的数据。垂向渗透率与水平向渗透率比值（储层非均质性）可根据岩心实测数据确定。渗透率的确定可根据实际情况选用岩心分析的液相渗透率或中途测试解释渗透率，也可采用测井解释渗透率加权平均值。孔隙度的确定可选用声波测井解释孔隙度值，也可选用岩心分析的有效孔隙度加权平均值。地层压力的确定可选用电缆重复式地层测试器测得的地层压力，也可选用预测的地层压力或邻井同层位地层压力。井底流动压力探井选用根据地层条件及试油工艺进行预测的井底流动压力。开发井选用根据地区、地层条件及开发部署要求预测的井底流动压力。油井半径选用钻井时使用钻头的半径。

射孔优化参数设计射孔优化基础知识射供油半径探井供油半径可利用下式计算：

ri=3.79(KT/φμC1)1/2

式中ri——供油半径，m;K——地层渗透率，μm2;T——试油设计总开井时间，h;μ——原油粘度，mPas;φ——地层有效孔隙度，%；C1——压缩系数，Mpa-1.

开发井的供油半径可根据井网类型和井距确定。泥质含量：泥质含量可选用测井解释数据或岩心分析数据。高压物性体积系数、压缩系数、原油粘度等高压物性数据若无取样可选用同区块、同层高压物性资料。声波时差及泥岩密度可直接从测井综合成果图上读取。

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（二）射孔穿深、孔径及压实厚度参数确定射孔穿深、孔径及压实厚度的分析目的在于根据实际套管、水泥环和油藏特性选择合适的射孔器。同时我们也要调查所选射孔枪的参数。射孔枪参数包括枪外径、适用孔密、相位角、枪的工作压力和发射后的外径（包括毛刺）以及适用射孔弹型号。

1贝雷靶与混凝土砂岩靶数据间的换算一般情况下我们贝雷靶的数据较少，只能通过混凝土靶数据进行换算。根据大庆检测中心1987和1988年公布的数据和1993年公布的数据，贝雷靶与混凝土靶有明显的关联性。如下图。

射孔优化参数设计射孔优化基础知识2、射孔弹在地层条件下穿透深度、孔径的确定及压实数据的确定我们通过进行贝雷靶或混凝土靶打靶实验来获得射孔弹穿深与孔径的数据，因其抗压强度、孔隙度、渗透率等各项指标与实际地层条件下的数据不可能相同，因此对这一数据需要进行折算。（1）、孔隙度折算法当（ΦB/Φs）<1时：Lpf=Lpb(Φf/ΦB)1.5(19/Φf)0.5

当（ΦB/Φs）=1时：Lpf=Lpb

当（ΦB/Φs）>1时：ΦB<19%:Lpf=Lpb(Φf/ΦB)1.5(19/Φf)0.5ΦB≥19%：Lpf=Lpb(Φf/ΦB)1.5

式中Lpf——地层条件下穿深；Lpb——贝雷岩靶穿深；Φf——地层孔隙度；

ΦB——贝雷岩心靶孔隙度。（2）渗透率折算方法

Lpf=Lpb[1+Apln(Kf/KB)]

式中Ap——与岩石性质有关的校正参数；Kf——地层渗透率；KB——贝雷岩心靶渗透率；

Lpf——地层条件下穿深；Lpb——贝雷岩靶穿深。

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（3）抗压强度图折算法利用经验图板进行折算，见图

射孔优化参数设计射孔优化基础知识（4）、枪与套管的间隙校正最佳间隙为0-13mm。若间隙为16-24mm应将地面孔深、孔径乘以0.95。若间隙大于25mm，应再乘以0.95。（5）下井时间和井内温度校正常用炸药耐温、耐时曲线见下图。若超过耐温、耐时范围，应将地面孔深乘以0.95-0.85。

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(6）射孔液静水压力校正当井底压力小于10.5Mpa时应将地面孔径、穿深乘以1.05。若井底压力为15-24Mpa时应将地面孔径、穿深乘以0.95。若井底压力大于25Mpa时应将地面孔径、穿深再乘以0.95。(7）产层套管级别和层数校正若为N80套管，地面数据应乘以0.95;为P110套管，应乘以0.90。双层套管时，地面孔深乘以0.6，地面孔径乘以0.85；三层套管时地面孔深乘以0.4，地面孔径乘以0.6。

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3压实厚度美国研究认为，压实厚度大约在1.27cm（0.5in）,压实程度为0.1-0.25。APIRP43试验结果中的CFE综合反映了压实厚度与压实程度的综合影响。在已知或根据实验情况假定的一个压实厚度时可以利用下式反求得到压实程度：式中：

LB—岩心靶长度，cm；LP—射孔深度，cm；KC—压实程度；RB—岩心靶半径，cm；

RO—射孔孔眼半径，cm；RP—压实带半径，cm；

CFE—岩心靶流动效率式中：

KP—射孔后有效渗透率；KO—初始有效渗透率；Ki－理想的射孔后渗透率

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(三)污染参数确定1、污染深度通过裸眼中途测试或测井资料确定钻井污染程度数据，如果没有数据，应参考邻井相同层位的资料或钻井液污染室内试验结果。以下是污染深度计算经验公式:Ld=1/2Brw{ln[rw+2A(ArrLHT)1/2]—lnrw}

式中Ld——污染深度，cm;Rw——油井半径，cm;B——结构参数，（B=1.291）;A——0.06476，回归常数；

H——井深，m;T——钻井液浸泡时间，h;rL——钻井液失水，mL。

Ld=[rw2+1.728(KTΔP)/(μφ)--rw]1/2

式中K——渗透率（径向），10-3μm2;T——钻井液浸泡时间，d;ΔP——钻井压差，MPa;φ——孔隙度；

μ——钻井液滤液粘度，mPas；Ld——污染深度，mm。在污染参数的求取中，利用双感应聚焦测井图版可求得钻井液滤液的侵入深度，或用双侧向测井图版求得侵入深度，对于砂岩地层的污染深度与侵入深度基本一致。

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2、污染程度通过室内钻井液污染试验或通过区域评论估算油气层污染程度。如果没有室内钻井液污染试验室，可由下述方法进行定量评价。（1）油层：当产层深度≤3000时：若[ΔP/Ps][K-0.203T0.668]>1.731312,则Kd/K0=0.2~0.35;若[ΔP/Ps][K-0.185986][Rmf/Rw]0.116025][μmfμ0]-0.030>0.06378,

则Kd/K0=0.4~0.6,否则为轻度污染，d/K0=0.65~0.8。当产层深度>3000时：若[ΔP/Ps][K-0,3385T0.955]>7.058,则Kd/K0=0.2~0.35；若[ΔP/Ps][K-0.13227T0.067893]>0.1945705,

则Kd/K0=0.4~0.6,否则为轻度污染Kd/K0=0.68~0.8。

射孔优化参数设计射孔优化基础知识（2）气层：若[ΔP/Ps][K-103141T1.04895]>0.608605,则Kd/K0=0.2~0.35；若[ΔP/Ps][K-0.13227Vsh0.0084138][ΔD/D0]0.720123>0.07037,则则Kd/K0=0.4~0.6,

否则为轻度污染Kd/K0=0.68~0.8。评判方程中：[ΔP/Ps]=（P钻井液-Ps）/Ps,为超平衡压力系数；[ΔD/D0]=（D实际/D0）/D0），为平均井径扩大率（D0为钻头直径）；Vsh为储层的粘土矿物绝对会含量；[Rmf/Rw]钻井液滤液电阻率与地层水电阻率之比值；[μmfμ0]为钻井液滤液和原油在佬层条件下的粘度积。Kd/K0的确定也可根据产层敏感度指标确定。主要指标有：粘土绝对含量Vsh≤7%;粘土中蒙脱石或伊/蒙混层的相对含量<10%，钻井液的pH<9；地层水中的Ca2+\Mg2+含量占地层水总矿化度的百分含量<8%.一般来说，若产层的条件有两个或两个以上满足上述条件，则取高值（低污染），否则取低值。

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（四）套管强度降低系数计算式中Pcrp—射孔套管抗挤毁能力，Mpa；Pcr—无射孔套管的抗挤毁能力，Mpak—射孔套管抗挤毁能力系数；kJ—强度降低系数PHA—相位；DEN—孔密；

PD—孔径mmDo—套管外径，mm；δ—套管壁厚，mm；f—孔边应力集中系数

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（五）负压射孔设计1．负压射孔的概念负压射孔是指井内液柱压力低于储层压力时的射孔施工作业。在负压射孔的瞬间，由于储层压力大于液柱压力，使地层流体产生一个反向回流，冲洗射击孔孔眼，避免射击孔杵堵和射孔液对地层的损害。因此负压射孔是一种保护储层，增加产能的射孔方法。2．负压值的设计负压射孔是一种保护储层，提高产能的射孔方法，但负压值过大会引起地层出砂并损害套管，负压值过低又不能起到负压作用，因此必须对射孔负压值进行合理的设计。（1）确定最小负压的方法1）美国岩心公司计算公式（主要用于油层）：

lnΔP=5.471-0.366lnK式中ΔP——负压差值，kg/cm2;K——油层渗透率，10-3μm2。

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（六）射孔参数对油气井产能的影响1、射孔参数的概念射孔参数是指孔深、孔密、相位、孔径等参数，射孔参数的选择直接影响流体流动效率。

射孔优化参数设计2.射孔参数的影响机理从右图中可以看出流体，流体在井筒较远处流动是径向流，从平面内观察流体是径向流入，从垂直面观察流线则是平行于油层的顶部和底部。从井眼附近的某处开始出现流线的汇集而为非径向流，此时尽管水平面内流线不再是径向的，但垂直面内流线仍然还平行于地层的上、下层面，这段为非径向流1相。此时已产生了部分附加压降，再往内某一位置开始，流线开始洪而流向孔眼，套管和水泥环变成了流动障碍，此时垂直面内流线也不再平行于地层面，称为非径向流2相。水平面和垂直面流线均洪流向孔眼，从而附加压降急剧增加。射孔几何参数越不合理，附加压降越大，油气井的产能将越低。射孔优化基础知识

射孔优化参数设计3、射孔参数对油气井产能影响分析（1）、射孔深度对产能的影响射孔孔眼的深度是影响产能的一个重要因素。下图是钻井损害带厚度为4in，孔深和产能比的实验曲线，图中K为渗透率。图中说明在有钻井伤害而无射孔伤害时，只有当射孔眼深度超过伤害带的40%或50%时，井的产能才不会降低，并且随孔深的增加而增加，但当孔深增加到一定程度后，产能基本稳定。射孔优化基础知识

射孔优化参数设计（2）、射孔密度对产能的影响一般情况下，获得最大产能需要有较高的射孔密度，但在选择射孔密度时，不能无限制地增加密度，应考虑以下几种因素：（１）孔密太大容易造成套管损害；（２）孔密太大成本较高；（3）孔密过大会使将来的作业复杂化。图给出了无损害条件下，孔密和产能比之间的关系，此图说明在孔密很小时，提高孔密时产能比的增大比较明显。但当孔密增大到某一值时，孔密对产能比的影响不明显。经验表明当孔密为26～39孔／米，会以最低成本使产能达到最大。射孔优化基础知识

射孔优化参数设计（3）、孔径对产能的影响孔径是指射孔枪在地层中产生孔眼的直径，它对油井的产能也有一定影响，但不如孔深和孔密的影响大。图是孔眼直径、相位、孔深之间相互关系的实验曲线。由图可知，无论相位角是90°还是0°，当孔径小于0.4in时，随着孔径的增加，产能增加幅度较大；大于0.4in时，孔径增加，其产能提高幅度不大。图中也说明，孔深小于9in时，孔径对产能的影响较大；大于9in时影响较小。通常情况下，采用孔径为0.5in的孔眼，效果较好，对于有积垢或石蜡沉积趋势的井，建议采用0.75in的射孔孔眼。目前国外采用的射孔孔径为0.25～0.5in，国内射孔采用的孔径为0.32～0.48in。

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射孔优化参数设计（4）、相位对产能的影响相位是指相邻两个孔眼之间的角位移，相位对产能也有较大影响。目前常用射孔相位有0°、45°、60°、90°、120°和180°六种。图６给出了各向异性和各向同性地层中相位角和产能之间的关系。由图中曲线可以看出，在各向异性地层中，相位角由180°变到0°或90°时产能有较大提高，相位角在0°和90°之间变化时产能没有太大的变化；在各向同性地层中，相位角由0°变到90°或180°时，产能有较大的提高，相位角在90°和180°之间变化时，产能没有太大的变化。大量实验及现场应用表明，孔眼相位为0°时，油井产能最低；相位为120°、180°时产能居中；相位45°时稍高；相位为60°、90°时产能最高。这是因为在相同的射孔密度情况下，孔眼排列越集中，流线弯曲越严重，引起的能量损失越大，从而导致产能下降。当孔眼未穿透钻井损害带时，120°和90°相位的产能大致相同。

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射孔优化参数设计（5）、射孔格式对产能的影响射孔格式是指射孔孔眼的排列方式，目前使用的射孔格式主要有平面、交错和螺旋排列三种。交错排列方式指在一水平面内的射孔孔眼与邻近水平面内射孔孔眼间的夹角为90°或180°；螺旋排列方式是指射孔孔眼沿枪身纵向分散开并分布于枪的四周，孔眼的环形分布可以是顺时针螺旋，也可以是逆时针螺旋，或者是二者相结合。螺旋排列射孔是通过射孔枪的射孔部件实现的，射孔部件绕垂直轴在水平方向分散排列，排列特征是枪内射孔部件相互间的水平夹角为15°。平面排列方式即射孔孔眼在同一水平面内排列。表１是各种射孔格式与产能相关的实验数据。由实验关系看，射孔格式对产能的影响较小。

软件功能

1)

油井射孔优化设计实际地层射孔穿透深度和孔眼直径校正钻井污染参数（污染深度和污染程度）计算；射孔参数的最优化设计；

射孔井产率比预测、射孔产量预测和表皮系数预测；

影响产率比、采油指数或表皮系数各因素敏感性分析；

射孔合理负压值设计计算；

射孔对套管破坏的计算；

射孔工艺选择；

孔眼摩阻分析评价；

破裂压力预测；

裂缝起裂角与起裂压力分析；井筒摩阻分析评价

2)

射孔井动态分析软件介绍

软件目的

射孔是油气井的主要完井方式之一，在世界石油工业中得到了广泛的应用。不同的射孔参数对射孔井的产能有不同的影响。为了科学而准确地评价射孔过程对地层的伤害、确定射孔弹的射孔效率、预测不同射孔条件下的射孔井流动能力，西南石油学院在吸取了国外在该领域的最新理