王雨荷
大庆油田有限责任公司试油试采分公司 ，黑龙江 大庆 163000
摘要：作为油气田勘探开发过程中必不可少的环节，射孔方案对油气井产能影响很大。通过对不同的储层和射孔目的，利用各种射孔参数对油气井产能影响的规律从而优化设计出射孔方案，有利于保护油气层并提高其生产能力。本文通过分析射孔影响油气井产能的因素，探讨根据不同的需求进行的射孔方案优化设计，以此证明射孔优化设计在提高油气井产能中所起的影响作用。
关键词：射孔方案；优化设计；油气井；渗透率
前言
射孔是油气田勘探开发中最常用的一种完井方法，对油气井产能有着重要影响。它的技术原理主要是利用高能炸药在爆炸产生后形成射流，该射流射穿油气井管壁、水泥环和部分地层，使油筒和油气层之间建立起油气流通关系。由于射孔产生的射流会对油气层造成一定的损坏影响，使油气井产能下降，因此相关技术部门根据油气层的构造、流体类型特点、各种条件下影响产能的各种射孔参数和其他因素等对射孔方案进行优化设计，从而选择最优的射孔方案进行实施，使油气井产能效率最佳。
1射孔过程对油气井产能的影响
目前射孔弹绝大部分使用聚能射孔弹，其引爆后可产生2-5千度的高温和几千到几万兆帕的高压冲击波，其经药罩形成前段头部速度可达6500m／s的高射流通过穿透套管、水泥环进入地层，形成孔洞或孔道。岩石在受到高射流冲击后会变形、破碎和压实，在射孔孔道周围就会形成一个压实损害带，其厚度约为0．64～1．27 cm，渗透率为原始渗透率的70％～20％。 此外射孔爆炸所形成的残余物也极易堵塞射孔孔道。期间产生低速托体会发生膨胀、破碎飞散，会与套管、水泥环、岩石等碎片一起堵塞以射开的孔道。压实损害带和固相堵塞都会使低层流体向孔眼的流动阻力增大，造成油井产能下降。
2对油气井产能影响的射孔各因素分析
2.1射孔压差对产能的影响
射孔压差是指射孔时液柱回压和地层孔隙压力之差，当井筒压力﹥储层压力时，称之为正压射孔，反之为负压射孔。正压射孔可以使井筒内的液体在正压差的作用下侵入储层，一旦液体是损害型的，将对储层造成严重伤害。同时射开的孔眼得不到清洗，一些如爆炸残余物、岩屑等固相物质会堵塞孔道，导致孔眼导流能力下降。过大压差的负压射孔会造成物性交叉地层微粒运移、堵塞孔道，使疏松地层出砂或坍塌，从而产生极大的地层伤害。因此必须选择合适的负压射孔才能避免有害流体流入，还可使地层流体在射孔瞬间有负压差作用下形成较强的冲洗回流，使射孔孔道得以有效冲洗，减轻压实影响，从而提高射孔孔井产能。
2.2射孔液对产能的影响
射孔液主要是由固相侵入和液相侵入对地层造成伤害，使地层的渗透率降低。如果射孔弹设射穿钻井泥浆污染带，地层在受到钻井伤害后，会进一步受到射孔液的伤害。地层粘土矿物发生水化、膨胀、分散、运移，与地乳化或化学沉淀，发生水锁及贾敏效应、岩石的润性反转等，这些都是液相侵入地层伤害的主要表现。流相的侵入不仅降低地层的绝对渗透率，还可能使油的相对渗透率大为降低。
2.3射孔参数对油井产能的影响
射孔的几何参数包括孔深、孔径、孔密、射孔相位、布孔格式等参数。射孔几何参数选择不当，将会引起流动效率的降低。因此各射孔参数对产能的影响情况必须熟悉掌握。孔深是影响油气井产能的一个重要因素。产率比随孔深的增大而增大。但孔深超过污染带后，孔深对产能的影响幅度趋缓。射孔孔径一般上对油井产能的影响没孔深大，但如果遇到地层胶结疏松、易出砂的稠油油井，孔径对产能的影响还是比较大的，和孔深一样，孔径的增加意味着产能的不断增加，只是增加到一定程度后，增幅才逐渐变小。无特殊情况下，产率比随孔密的增加而增大，但是当孔密增加到一定程度后，产率比将随之变小，一般常规井较为合适的孔密为10-20孔/米。
2.4射孔工艺对油井产能的影响
在射孔完井的油气井中，射孔孔眼是沟通产层和井筒的唯一通道。如果根据油藏和流体性质、层伤害情况、套筒程序、油田生产条件、油井相对角度等等因素，采用恰当的射孔工艺和正确的射孔设计，就可以使射孔对产层的伤害最小，完善系数高，从而获得理想的产能。
3射孔方案优化设计过程探讨
为达到预定的产能和防砂效果，实现油井的稳定无砂生产，相关部门必须对射孔进行优化设计，使射孔在设计的条件下发挥出油井的最高效率。因此，必须对射孔弹、射孔条件、射孔方法以及射孔防砂综合考虑的情况来进行优化设计。
3.1射孔参数相关参考数据资料收集
收集目的层纵波、横波、密度、泥质分析、井径、套管壁厚、固井质量等资料，为计算射孔穿透深度提供条件。收集渗透率、污染半径、井斜、钻井泥浆压力、地层孔隙压力、泄油半径、水平最大主应力方向等资料。
3.2计算不同射孔相位角、孔密、孔径、射深等情况下的产率比
根据套管尺寸和污染深度计算结果，可选择穿深大于污染率深度的多个射孔弹作为优化设计的开始。计算射孔穿透深度及孔径。在选择多种射孔弹时，要进行孔深、孔径校正和套管损害评价，在保证工程安全的条件下，确定每种射孔弹可以允许的最大安全孔密。在孔密和孔深校正的基础上，计算每种射孔弹在不同孔密时对应的产率比和表皮系数。根据不同射孔弹在不同孔密情况下的产率比和表皮系数，选择产率比最大的射孔丹作为优化设计的射孔弹，并依据该射孔弹相对应的最大安全孔密上线，确定所选射孔弹的最大孔密。
3.3分析计算结果提出优化射孔方案
根据射孔设计优化选择的射孔弹和孔密，预测射孔后的产率比、产量和表皮系数，综合考虑储集层的孔渗性以及井下设备的承压能力，进负压设计，并依据储层敏感指数优选射孔液，选择射孔方式，形成最终的射孔方案。
3.4调整优化射孔方案
根据地层情况和射孔目的对射孔工艺进行优化选择，如在电缆射孔时，地层有效厚度>1m 且有效渗透率>0.4 μm 2 时，要按照地层系数来排列射孔先后次序，地层系数低的层位优先射孔于地层系数高的层位。以某井射孔次序为例，如下图所示：
该井需要进行射孔次序调整
高压层位 井段（m） 地质预测依据
预测结果
有效厚度（m） 有效渗透率（μm 2） 地层系数（μm 2）
PX（2 2 -3 2 ） 1115.2~1106.8 3.0 0.652 1.956 最后一次射孔
PX（3 2 ） 1123.0~1117.8 1.7 0.504 0.857 倒数第二次
倒数第三次
倒数第四次
根据计算结果分析后，射孔方案改进仍不能获得好的产率比，应在射孔后进行压裂施工。
综上所述，射孔方案优化对于提高油气井产能具有重要意义，相关部门应高度重视射孔方案优化设计工作，科学合理做好射孔各项参数的收集和优化选择，结合正确的优化设计软件，为油气井高效能开发提供有效依据。
参考文献
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