压力脉冲射孔技术的研究及应用

摘要

国内很多油田已进入开发的中后期，油藏压力普遍降低，低渗难动用储量是油田稳产和油气资源接替的重要对象。同时油层多、层间差异大和油层跨距大的现象普遍存在。使物性较差的油层基本得不到动用，采出不平衡，影响油水井生产能力，导致油田产量递减，稳产困难。采用高效射孔技术，可以提高完井效率和地层导流能力，从而达到恢复产能的目的。 国内外都在积极研究发展各种高效率的射孔方式，形式多样。论文在调研的基础上，从常规射孔到增效射孔进行了分析，这些增效射孔技术包括国内外各种利用火药升压的特种增产射孔技术以及超正压射孔等，总结出了这些射孔技术的特点，利用这些射孔技术的先进性，提出了一种高完井效率的射孔技术——压力脉冲射孔技术。 压力脉冲射孔技术是利用火箭推进剂在井下燃烧升压，射孔和压裂同时进行，该技术的加载速率高，属于高能气体压裂的范围。本文在高能气体压裂的成果基础上，提出了压力脉冲射孔技术的基本原理。利用动力响应的有限元方法，结合实际的油田地质参数，对该技术的造缝机理进行了实例计算，通过计算数据得出理论上的分析结果。 随后根据理论结果提出了设计思路，并设计出压力脉冲射孔技术的总体结构，分述了各部分的组成和性能。论文着重描述了压力脉冲射孔技术详细的室内研究和试验研究，主要包括：1)点火系统设计；2)升压系统设计；3)装药量的大小；4)药型的选择和匹配；5)点火药用药量和加载速率的控制；6)燃烧转爆炸延时控制器的设计等方面的试验优化设计，探讨合理的性能参数。 通过地面模拟试验，在射孔预制裂缝条件下，分析压力脉冲射孔技术的扩展模式，分析裂缝扩展模式对地层效果的意义。在地面做了压力脉冲射孔技术的整体打靶试验，并进行测试跟踪，确定整体结构的合理性和安全性。 分析压力脉冲射孔技术的各施工影响因素，建立数学模型，进行施工设计的参数优化计算，确定施工工艺和选井选层条件，为现场施工奠定条件。 在理论和试验研究的基础上，进行了压力脉冲射孔技术的井下试验，试验成功并纪录了试验结果。随后在吐哈油田进行了推广应用，获得了较好的应用效果。 本论文的各项研究表明压力脉冲射孔技术是一项完井效率高，设计合理、现场施工安全可靠的增产措施。

目录

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声明

第一章概述

1.1问题的提出

1.2国内外射孔技术和相关技术以及发展趋势

1.2.1常规射孔技术

1.2.2高能气体压裂技术

1.2.3国内各种复合射孔技术

1.2.5压力脉冲射孔技术

第二章压力脉冲射孔技术的作用机理研究

2.1压力脉冲射孔技术的基本原理

2.2射孔与压力脉冲同时作用下的造逢机理

2.2.1成缝条件

2.2.2压力脉冲射孔技术的裂缝扩展

第三章压力脉冲射孔技术室内研究和试验研究

3.1形成压力脉冲的设计思路

3.2压力脉冲射孔技术的整体结构

3.2.1起爆系统

3.2.2升压系统

3.2.3燃烧转爆炸延时控制装置

3.2.4射孔系统

3.2.5爆炸转燃烧控制装置

3.2.6压力脉冲射孔技术的整体实施过程

3.3分部设计和试验研究

3.3.1点火系统的设计

3.3.2升压系统的设计

3.3.3单级压力脉冲射孔装置的药型选择和组配

3.3.4燃烧转爆炸延迟控制器实验

3.3.6裂缝模拟试验和整体结构地面试验

第四章压力脉冲射孔技术的施工设计

4.1压力脉冲射孔过程的施工参数

4.1.1压力上升时间（达到破裂压力的时间）

4.1.2峰值压力

4.1.3脉冲压力持续时间

4.2施工设计的数学模拟

4.3下井施工工艺

4.4压力脉冲射孔的选井选层条件和适用性

4.4.1选井选层条件

4.4.2适用性分析

第五章井下试验及推广应用

5.1井下试验

5.2吐哈油田推广应用

5.2.1鄯善采油厂具体应用情况

5.3推广应用中对影响因素的认识

第六章结论

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的论文