高能复合射孔(hepf)在国外a油田的应用效果分析

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1、高能复合射孔（HEPF）在国外 A 油田的应用效果分析 高能复合射孔（HEPF）在国外 A 油田的应用效果分析 孙志明 （西安通源石油科技股份有限公司） 摘要：摘要：本文通过 HEPF 技术在国外 A 油田应用效果的统计分析，证实了该项技术能够适用国外 A 油田石炭系低孔、低渗、高地层破裂压力的碳酸盐岩储层，通过对产品系统和工艺的优化设计，可以有效地提高碳酸盐岩储层油井的产能，为拓展复合射孔的适用面提供了技术依据和探索性的实验。 主题词：主题词：国外 A 碳酸盐岩 复合射孔 应用效果 引 言 引 言 国外 A 油田下石炭系碳酸盐岩储层具有低孔、低渗、高地层破裂压力的特点。以前的完 井工艺采用先

2、对地层进行电缆传输射孔， 然后进行酸化压裂投产， 施工周期长、 油井产量低， 地质效果差，严重影响到油田的开发效益。 高能复合射孔技术（HEPF）作为一种低成本的 增产方法成功地应用到国外 A 油田下石炭系 KT-碳酸盐岩地层和二叠系的砂泥岩地层。通 过对射孔器和二次能量的优化设计， 工艺上使用油管传输负压射孔工艺， 射孔后用射孔管柱 进行酸洗后直接投产。 该项工艺的应用缩短了施工周期， 节省了施工费， 加快了投产的进度； 由于 HEPF 工艺在聚能射孔弹穿透地层后，通过二次能量的作功，使地层产生裂缝，消除聚 能射孔弹对地层的压实污染和钻井、固井的污染，大幅度提高近井地带地层渗透率，解放了 油

3、井的产能，提高了油田开发的经济效益。 国外 A 油田地质概况 国外 A 油田地质概况 国外 A 油田 Z 区块储集层分为中上石炭系碳酸盐岩层（KT-）和中下石炭系碳酸盐岩 层（KT -）上下两套。1978 年打出第一口获得工业油流的探井，1980 从下石炭系获得工 业油流，从而发现了 KT -储层。储层分布具有较强的非均质性，具有层状特点，孔隙类 型主要是各类溶蚀孔、洞、少量的溶蚀缝，裂缝不发育。岩性为生物碎屑灰岩、鲕粒灰岩、 藻团块状灰岩、内碎屑灰岩、球粒灰岩、泥晶灰岩、白云岩等，其中石灰岩占 80% ，储层 的泥质含量小于 3%，质纯性脆。 KT -地层包括层和层两个油层组。层平均孔隙度为

4、 10.613.7%，平均渗透率 为 4510-3m2；层平均渗透率 13.110-3m2，总体上属于低孔隙、低渗透储集层。地层属于常温、常压地层，从 KT-I 到 KT-地层的温度变化从 61到 78，地层原始压力 从 29.24MPa(B 层)到 38.75MPa （ 层） ， 现在地层压力为 25.0MPa(B 层)27.9MPa （ 层） 。 KT-地层破裂压力 69.0MPa79.0MPa。 射孔工艺 射孔工艺 在 1997 年以前 A 油田在油井投产时， 使用前苏联生产的o-73 和o-89 聚能射孔 弹(这两种射孔弹混凝土靶的穿深只能达到 300400mm),由于射孔穿深严重不足

5、， 地层无法 与井筒沟通，使得油井的产量非常低，油田一直未正常投入生产。1997 年引进了 YD-127 射 孔弹，将射孔穿深从 400mm 提高到了 700mm，使油井的产量大幅提高，单井日产量层达到 39.06t/d，北层 29.85t/d，KT-平均产油 30.13t/d。 2001 年 HEPF 新技术分别在国外 A 油田的 2801 井、3419 井进行油管传输的 HEPF 的负压 射孔作业，取得了良好的效果。在此之后，针对国外 A 油田岩性致密、地层破裂压力大（Z 区 70MPa，K 区达到 110MPa）的地质特征，进行了复合射孔的含能材料优选和施工工艺的优化，使射孔性能得到大幅

6、度提高。具体操作是： （1）复合射孔器：114 型、102 型射孔器，13 孔/m，复合射孔。 （2）射孔工艺：复合射孔-酸洗-投产一趟管柱作业，射孔后直接投产。 完井采用 HEPF 工艺后，仅对地层进行简单的酸洗就可以实现解堵的目的，不仅保护了 油层，提高了油井的产量，而且节省大量的油层后续改造费用和施工作业时间，见到了显著 地经济效益。截止到 2004 年，在国外 A 油田 Z 区的 KT-I、KT-地层、A 油田 K 区的盐上二 迭系、盐下石炭系各种地层共计施工 120 余口，射孔厚度 3000 余米，其中使用 TCP 负压射 孔酸化联作 65 井次，成功率 100%，收到了明显的效果。

7、 地 质 效 果 1. 2801井-成功地消除地层严重污染的实例 地 质 效 果 1. 2801井-成功地消除地层严重污染的实例 2801井位于在A油田Z区北高点， 本井目的层3层， 油层孔隙度12%， 渗透率5010-3m2,泥质含量3%， 属于比较纯的碳酸盐岩， 射孔井段36623714m， 射孔厚度32.5m， 夹层19.5m， 以前的试油和生产一直认为本区块是一个低产区。2001年8月，油田首次在该井采用HEPF技 术，使用TYF114复合射孔器，配YD127-射孔弹，孔密13孔/m，负压射孔，射孔完成后进行 酸洗作业。 气举48h后诱喷成功， 9mm油嘴产油120t/d， 较周围两口

8、产量最高的邻井2565和2573 增产43.7t/d，取得了明显的增产效果，截至到2003年底产量一直稳定在120t/d以上水平。 图 1 2801 井井位示意及产量对比 表 1 2801 与 2565 井泥浆污染对比表 邻井中的2565井油层的物性、 含油与2801井相似， 油层污染小， 但完井施工使用YD127-井 号 主 力 层 电 阻 率 污染 指标1 污染 指标2 产 量（t/d）井 段 （m） 孔隙度 深侧向 电阻率浅侧向电阻率微球型聚焦电阻率 2801 3661-3672 14.1 213.6 57.6 22.8 73 89 120 3678-3686 13.2 256.2 61

9、.6 16.6 76 94 2565 3649-3659 13.9 281.4 154.8 105.5 45 63 70 3693-3701 11.4 415.5 97.5 102.8 37 33 油 井 产 量: 2801 井：120t/d 2565 井：70t/d 2333k 井：2t/d 2572 井：19t/d 2573 井：97t/d 2580 井：44t/d 弹射孔，酸化压裂后用9mm油嘴生产，生产原油70t/d。2801井比2565井多产油50t/d，增 产幅度超过70%。 从测井资料分析，2801井地层的含油性、地层物性比邻井2565等井还要差一些，但该井 使用HEPF技术后，

10、其产量得到大幅度的提高。图1是2801井的井位示意图和对比井的产量， 图中可以看出，2801井的构造位置介于2565井和2573井之间，为了便于比较，将本井与产量 较高2565进行对比分析。引入钻井泥浆侵入的污染指标分析，设定： 污染指标1=（RLLD-RLLS）/RLLD100 污染指标2= (RLLD-RXO)/RLLD100 使用污染指标和其它的地质参数，可以估计地层的泥浆侵入深度。 对于油气层： 0污染指标100 0污染指标100 ； 污染指标数字越大， 说明地层的泥浆污染越严重。 表1是两口井的测井参数表，可以看出，2801井的钻井泥浆污染程度比2565井严重得多，从 2801井进行

11、射孔-酸化后气举24小时地层才出液也证实了该井的污染严重。 2. 复合射孔-酸化联作的地质效果2. 复合射孔-酸化联作的地质效果 为了提高增油措施的针对性和有效性，油田选取了部分岩样对储层作敏感性试验。从 2399A井所做的37个岩样酸敏试验表明，渗透率高的储层酸化效果不明显，而低渗透性地层 的渗透率可以得到大幅度的提高，酸化工艺应主要针对孔渗差的储层进行。根据实验结果， 决定对3474井射孔酸化，并进行TCP酸化联作投产试验。 3474井位于A油田Z区南高点，石灰岩地层，地层孔隙度11.73%,渗透率51410-3m2,含油饱和度85.84%，射孔井段3667.53702.5m，射孔厚度20

12、m，2002年6月，使用HEPF-酸化 联作技术进行完井投产。复合射孔、酸化后，9mm油嘴自喷生产，产油115t/d，至今仍然稳 产。而周围同井组同层位的3475井、3476井、3468井均采用普通聚能射孔弹YD127-射孔弹 完井投产，在进行酸化压裂，其产量分别是45t/d、28t/d、68t/d，平均产油47t/d，3474 井比邻井多产油68t/d，实现产量翻番。 由于HEPF的经济、高效，在A油田Z区和K区不管是新完钻井还是老井修井的补孔，全部 采用HEPF酸洗联作，该工艺可以提高采油效率，缩短完井周期4-5天，节省了施工费用。 3. 油层物性差、非均质性差的北层 HEPF 地质效果

13、3. 油层物性差、非均质性差的北层 HEPF 地质效果 北区层共分 5 个小层，一般I层是主力油层，II、小层只是在构造高部位发育 油层， 从油层的纵向分布来看， 层油藏内部单段油层无论在厚度还是在延伸规模上都存在 较大的差异，在构造的翼部单层油层厚度较大，并且纵向上油层相对比较集中。3361 井、 3354 井、3362 井、3358 井、3353 井位于 Z 区北高点的南部区域，目的层是，这些井都 是 2003 年年底新完钻井，该区域储层比较稳定，储层的岩性、物性、含油性都比较好，为 了探索层理想的完井射孔方法， 对该井组的部分井进行对比试验， 其中 3361 井、 3354 井、 336

14、2 井使用 HEPF 的 TCP 负压施工酸洗，然后气举投产；而 3358、3353 则是使用常规 YD127-IV 弹负压射孔，射后进行了压裂和酸化改造，然后气举投产。这 5 口井同在一个区 域，同一个层位，投产日期接近，具有很强的可比性。表 2 为同井组油井使用不同完井工艺 的对照数据。 使用 HEPF 施工的三口井，平均日产 108.6t/d，而使用常规射孔后进行酸化压裂的两口 井的平均日产量为 97.5t/d，前者增产幅度为 11%。因此，使用 HEPF 不仅节省了大量的后续 油层改造的费用（压裂一口井需要 30 万美元） ，同时还节省大量的时间，使油井能够尽快投 入生产，产生直接的经

15、济效益。 表 2 层同井组不同工艺的投产效果对比 井号 3361 井 3354 井 3362 井 3358 井 3353 井 投产日期 2003.12.17 2003.12.6 2003.12.7 2003.10.03 2003.10.03 投产工艺 HEPF 后酸洗 普通射孔+酸化压裂 产量（t/d）120 96 110 110 85 平均产量 108.67t/d 97.5t/d 增产幅度 11% 投产特点 节省投资，投产快，产量高、经济效益高 投资大、施工周期长、产量低 4. 接近气顶位置的井 HEPF 后取得理想的地质效果 4. 接近气顶位置的井 HEPF 后取得理想的地质效果 2355

16、 井位于 Z 区北高点气顶的东北侧，设计为注水井。周围的邻井 3437、2593、2580 井位于构造比较好的部位，使用常规射孔完井，产油量分别是 83t/d、60t/d 和 52t/d ，平 均日产油 65t/d。2355 井于 2003 年 7 月 13 日使用 HEPF 工艺进行油管传输负压射孔，射孔 井段 3824.53845m，射孔厚度 12.5m，地质层位是石炭系 KT-的层，射孔后进行简单 的酸洗后采油生产。经过 5 个月的采油后，到 2004 年的 1 月，日产油 105t/d，单井产量比 3 口井的平均产量增加 40t/d，增产的幅度达到 61.5% 。 表 3 2355 井射孔施工效果对比表 井号 2355 井 2593 井 2580 井 3437 井 投产工艺 HEPF,酸洗 普通射孔 普通射孔 普通射孔 产量（t/d） 105 60 52 83