用于老井改造的复合射孔工艺

摘要

本发明涉及一种用于老井改造的复合射孔工艺，采用释能复合补射孔工艺与超能真空负压解堵工艺分别使用或者联合使用。本发明适用于油气井开采中后期清理井况环境，能有效地还原近井岩层岩隙间、射孔孔道及井筒内壁清洁干净的生产环境，恢复油气井油气开采所需的工况要求。

说明书

技术领域

本发明属于石油工艺领域，涉及用于老井改造的复合射孔工艺。

背景技术

油气井在进入后期油气采集期时，井况和近井地层环境随着采液日期的延长，井液中的无机、有机垢及细菌垢等的胶、蜡质物质在井壁及近井地质层上产生沉积结垢，对生产井况和油气储层的渗透率造成不同程度的伤害，油气储层的渗透率随之降低，使得由储层基质向裂缝壁面的渗流能力变差，油气井的采液强度不足，水井注入压力上升。油气井的采收率也会随之持续地下降，影响油气的开发。以储层岩性为砂岩、胶结物以及泥岩为主的储层为例，随着地层原油的不断开采，地层压力，温度的变化，近井地带形成压降漏斗急剧下降区，加剧了油层中一些无机盐类和有机物的结晶与析出，水中的钙镁离子等在井内沉积，这些钙镁离子是以碳酸钙（镁）的形式滞留在储层的岩层岩隙中间，形成近井地带的岩层岩隙、射孔孔道、井筒等的堵塞。因此在采液中含蜡高，胶质、沥青质含量也高的井况下，又采用人工注水开发，这就很容易在渗流通道产生有机和无机的垢，造成储层渗流岩层岩隙的堵塞，通流不畅，加之采液流体的流动性条件不良，即会严重影响油井产能的正常发挥，影响油井正常生产。以往，对此类老井常采用的酸化处理和水力压裂重新造隙的工艺方法对老井进行改造，以恢复老井的产能。老井储层的改造难度大，通过酸化反应和压裂造建新裂缝可以在一定程度上恢复油气井的产液强度。酸液可实现对近井地层、裂缝壁面、远端裂缝周围地层进行深部解堵处理，通过酸化溶蚀作用、压裂及微裂缝填砂让已近密闭的油气通道重新开通，使地层微裂缝形成新的产油通道，实现对储层的改造目的，改造后的岩层会因储层渗透率改善取得比较好的增产效果。

除了利用酸化、压裂等工艺手段等对老井改造的外，对于老井的挖潜改造的另一种方法是对原套管补射孔或对新层段进行补射孔，通过对油气原来藏储层段或新层段的重新补射孔，来提高油气的产量。

在老井现有的改造中，酸化处理和水力压裂改造的施工工艺复杂，需要大型的施工设备和队伍参与实施，作业工期长、施工成本高。

由于造成老井产量下降的主要原因是因油层的各种因素造成的渗流通道堵塞，使油层中油水流动不畅，而解除堵塞，恢复（扩大）渗流通道，就是油气井中后期增产的主要措施之一。因此，需要设计一种用于老井改造的复合射孔工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于老井修复改造的复合射孔工艺，克服目前老井改造主要采用酸化、压裂等工艺手的复杂性，且需要大型的施工设备和队伍参与作业存在的工期长、成本高的问题。

本发明通过以下技术方案来实现：一种用于老井改造的复合射孔工艺，采用释能复合补射孔工艺与超能真空负压解堵工艺分别使用或者联合使用。

进一步的，所述的释能复合补射孔工艺包括以下步骤：

（1）射孔枪上的射孔弹射流射出；

（2）射孔弹射流的金属热粒子引燃射孔枪外层的袖套药筒，产生温度为1500-2500℃，压强为20-100MPa的高温高压气体；

（3）高温高压气体在近井岩层中产生径向裂缝，增大油层渗油面积。

进一步的，所述的超能真空负压解堵工艺包括以下步骤：

（1）枪体内的火药燃烧产生温度为1500-2500℃，压强为20-100MPa的高温高压气体；

（2）高温高压气体以脉冲加载的方式压裂油气层，使油气层产生多方位的辐射状裂缝；

（3）20ms以后，负压装置启动，井筒内的压力瞬间下降产生负压，高温高压的气、液体通过射孔孔道在近井岩层的渗入与流出，冲刷射孔孔道、恢复孔道内腔的洁净。

采用上述技术方案的积极效果：本发明适用于油气井开采中后期清理井况环境，能有效地还原近井岩层岩隙间、射孔孔道及井筒内壁清洁干净的生产环境，恢复油气井油气开采所需的工况要求。

附图说明

图1是释能补孔CNFP工艺补射孔施工工艺管柱图。

图2是超能真空负压解堵KVE装置施工工艺管柱图。

图3是超能真空负压解堵KVE加释能补射孔CNFP联作工艺管柱图。

图中，1枪头，2袖套药筒，3射孔枪，4起爆器，5 PFGun枪体，6固体推进剂，7点火系统，8负压装置延时主体，9负压装置主体，10负压枪体，11环保真空负压枪尾，12转换接头，13 73油管，14分级压力起爆器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的说明，但不应理解为对本发明的限制。

一种用于老井改造的复合射孔工艺，采用释能复合补射孔工艺与超能真空负压解堵工艺分别使用或者联合使用。

进一步的，所述的释能复合补射孔工艺包括以下步骤：

（1）射孔枪上的射孔弹射流射出；

（2）射孔弹射流的金属热粒子引燃射孔枪外层的袖套药筒，产生温度为1500-2500℃，压强为20-100MPa的高温高压气体；

（3）高温高压气体在近井岩层中产生径向裂缝，增大油层渗油面积。

进一步的，所述的超能真空负压解堵工艺包括以下步骤：

（1）枪体内的火药燃烧产生温度为1500-2500℃，压强为20-100MPa的高温高压气体；

（2）高温高压气体以脉冲加载的方式压裂油气层，使油气层产生多方位的辐射状裂缝；

（3）20ms以后，负压装置启动，井筒内的压力瞬间下降产生负压，高温高压的气、液体通过射孔孔道在近井岩层的渗入与流出，冲刷射孔孔道、恢复孔道内腔的洁净。

本发明中运用了三项技术，即袖套式复合射孔技术、超能气体压裂技术和动态负压技术。结合三项技术针对老井改造对技术的需求，优化老井改造工艺方案，让老井改造效果直接、高效。

老井改造工艺方案一是运用释能复合补射孔工艺，可采用管输或电缆输送方式施工。施工工艺管柱设计如图1所示，该工艺管柱结构由枪头1、袖套药筒2和射孔枪3构成，产品型号上，射孔枪可以是73枪、89枪、95枪或102枪，不同的枪型配置不同型号袖套药筒。补射孔时射孔弹射流的高温金属热粒子引燃袖套药筒，产生大量高温高压气体冲击射孔孔眼压实带，对孔眼产生冲刷作用，增加射孔深度，同时伴随气体压裂，在高温高压气体的作用下，在近井岩层中产生径向裂缝，从而改善近井岩层的渗透性，降低岩层破裂压力，增大油层渗油面积。提高补射孔施工效果和油气水井的采注能力。

老井改造工艺方案二是运用超能真空负压解堵工艺，可采用管输或电缆输送方式施工。施工工艺管柱设计如图2所示，该工艺管柱结构由两个单元组成，第一单元PFGun释能复合压裂装置和第二单元环保真空动态负压装置，射孔枪型号规格可以是73枪、89枪、95枪或102枪。第一单元PFGun释能复合压裂装置由起爆器4、PFGun枪体5、固体推进剂6和点火系统7构成。第二单元由负压装置延时主体8、负压装置主体9、负压枪体10和环保真空负压枪尾11构成。该工艺中的释能复合压裂枪（PFGun）所携带的释能复合药在井筒射孔层段中快速燃烧，产生大量高温高压气体，气体的高温对井内、射孔孔道中及近井岩层中粘滞的结蜡、胶质、沥青质和以及沉积的水垢等杂质进行烧蚀熔解。在融蚀井筒沉积物的同时，气体压裂的高压又能延伸射孔孔道及近井岩层附近的裂缝，清理岩层和射孔孔道堵塞。工艺装置中的环保真空动态负压装置，可在释能气体造缝剂产生的高温高压能量作用结束的同时，启动真空动态负压装置，当负压装置的活塞阀体延时打开后，真空负压枪体空腔使高压井液快速失量，使得井筒内的压力瞬间下降产生负压。因此，环保真空动态负压装置让固体火药推进剂燃烧所产生的高压通过真空动态负压装置作用让高压快速降压，使得射孔孔道壁的内外形成了较大压差。此时在井液与高压气体正负压差的交替作用下，通过射孔孔道在近井岩层的渗入与流出，通过此能量与压差作用，破碎、冲刷射孔孔道压实带，同时强力冲洗岩层的岩隙、裂缝及解除泥浆固相颗粒、胶结物中的桥堵颗粒造成的岩隙、射孔孔道堵塞。使得从地质岩层中回流的气、液体实现对岩层的岩隙、射孔孔道中的污染杂物进行强力冲洗，疏通气、液体流动通道，还原井内和岩层的清洁环境，改善近井地带岩隙对油气的渗透性，恢复射孔孔道的孔容积，提高岩层中油气流体的流动效率。

老井改造工艺方案三是运用释能复合补射孔工艺加超能真空负压解堵工艺的多项技术的复合，可采用管输或电缆输送方式施工。施工工艺管柱设计如图3所示，该工艺管柱结构由两部分装置复合构成，即释能复合补射孔工艺加超能真空负压解堵工艺的多项技术装置。老井施工改造时，这两部分的连接顺序不为固定模式，可对应改造目的层的需要调整设计。两部分装置的中间如果需要过夹层，则用转换接头12、73油管13和分级压力起爆器14过渡连接。该工艺管柱可一趟管输管柱同时完成超能真空负压解堵工艺（KVE)与释能复合补射孔CNFP的多段改造施工，一次施工完成不同的改造需求。

工作步骤和流程详述：

工艺一：对于老井需要在新（旧）储层上进行补射孔以提高油气产能的井况，直接在目的层实施释能CNFP工艺补射孔，施工工艺管柱见图1。此工艺用的袖套式火药套在射孔枪枪身外壁上，释能药剂配置的空间增大，装药量可以达到现有复合射孔技术装药量的2倍以上，释能药剂燃烧生成的压力作用于储层的时间可比现有火药复合射孔技术延长10倍以上。释能药剂产生的压力升压速率快，直接对准目的层实施压裂，并伴随热化学作用，提高能量做功效率。

工艺二：对于只需清蜡解堵即可恢复产能的井，选用超能真空负压解堵KVE工艺，用电缆或管输的方式，将超能真空负压解堵KVE装置输送到目的层段，施工工艺管柱见图2，施工点火后PFGun携带的释能复合药在井筒射孔层段中快速燃烧，产生大量高温高压气体，气体的高温对井内、射孔孔道中及近井岩层中粘滞的结蜡、胶质、沥青质和以及沉积的水垢等杂质进行烧蚀熔解。在融蚀井筒沉积物的同时，气体的高压又能延伸射孔孔道及近井岩层附近的裂缝，清理岩层和射孔孔道堵塞。而在此改造工艺中复合使用的真空动态负压装置，可在释能气体造缝剂产生的高温高压能量作用结束的同时，启动真空动态负压装置，当负压装置的活塞阀体延时打开后，真空负压枪体空腔使高压井液快速失量，使得井筒内的压力瞬间下降产生负压。因此，真空动态负压装置让固体火药推进剂燃烧所产生的高压通过真空动态负压装置作用让高压快速降压，使得射孔孔道壁的内外形成了较大压差。此时释能复合压裂枪（PFGun）组合真空动态负压装置产生的正负压差的交替作用的过程中，高温高压的气、液体通过射孔孔道在近井岩层的渗入与流出，在能量与压差作用下破碎、冲刷射孔孔道压实带，同时强力冲洗岩层的岩隙、裂缝及解除泥浆固相颗粒、胶结物中的桥堵颗粒造成的岩隙、射孔孔道堵塞。使得从地质岩层中回流的气、液体实现对岩层的岩隙、射孔孔道中的污染杂物进行强力冲洗，疏通气、液体流动通道，还原井内和岩层的清洁环境，改善近井地带岩隙对油气的渗透性和射孔孔道的孔容积，恢复改造井的油气流体的流动效率，增加老井的产能。

工艺三：针对于既有老井层段需要清蜡解堵又有老井新（旧）层段需要补射孔的井况，则可实施释能补孔CNFP工艺加超能真空负压解堵KVE联作的工艺方案实施老井改造，施工工艺管柱见图3。该工艺中超能真空负压解堵工艺（KVE)可解除老井污染低渗的井况伤害，超能真空负压解堵工艺（KVE)火药燃烧产生的正压高温高压气体作用于近井岩层，负压装置再制造负压，清理射孔孔道压实带的射孔污染及近井岩层的岩隙，恢复提高岩隙和孔道的渗透率，最大程度地还原油气井的初始产能。释能补孔CNFP工艺可在老井的新（旧）层段补射孔，释能药剂产生的压力直接对准目的层实施压裂，并伴随热化学作用，提高能量做功效率，增加新的油气渗流通道。

实施例一：确定需要改造的老井，取得井况、地质等相关资料，依据分析制定出改造井的施工方案，对于老井只需要在新（旧）储层上进行补射孔即可以恢复和提高油气产能的井，选用释能补孔CNFP工艺补射孔，施工工艺管柱见图1。施工时按示意图1连接施工工艺管柱，采用电缆输送方式将释能补孔CNFP装置输送至目的层，校深定位准确后点火射孔。不同目的层重复前述过程重复施工至所有需要改造的目的层补射孔完毕。完成此改造井的改造施工。

实施例二：确定需要改造的老井，取得井况、地质等相关资料，依据分析制定出改造井的施工方案，对于只需清蜡解堵即可恢复产能的井，选用超能真空负压解堵KVE工艺，施工工艺管柱见图2，用电缆或管输的方式，按示意图2连接施工工艺管柱，将超能真空负压解堵KVE装置输送到目的层段，采用电缆输送方式时，不同目的层重复前述过程重复施工至所有需要改造的目的层补射孔完毕。完成此改造井的改造施工。采用油管输送方式时，点火施工后一趟管柱完成对所有目的的改造施工。

实施例三：确定需要改造的老井，取得井况、地质等相关资料，依据分析制定出改造井的施工方案，针对于既有老井层段需要清蜡解堵又有老井新（旧）层段需要补射孔的井况，则按释能补孔CNFP工艺加超能真空负压解堵KVE联作的工艺方案实施老井改造，施工工艺管柱见图3。将施工装置输送至目的层点火施工，一趟管柱完成对所有目的的改造施工。

采用此改造工艺的老井改造施工时，超能真空负压解堵工艺（KVE)火药燃烧产生的正压高温高压气体作用于近井岩层，负压装置再制造负压，清理射孔孔道压实带的射孔污染及近井岩层的岩隙，恢复提高岩隙和孔道的渗透率，最大程度地还原油气井的初始产能。

释能复合补射孔CNFP工艺的袖套式释能药剂，被射孔弹引燃后产生大量高温高压气体冲击射孔孔眼压实带，冲刷孔眼及增加射孔深度；同时在近井岩层中产生径向裂缝，改善孔道和近井岩层的渗透性，增大油气储层渗流面积，提高补射孔油气水井的采注能力。

对于单个储层改造时，可根据改造井况分别选用超能真空负压解堵工艺（KVE)或释能复合补射孔CNFP工艺，通过电缆输送方式实施逐层改造。

对于单井多储层需实施解堵与补射孔的不同工艺同时改造时，可在一趟管输管柱中将超能真空负压解堵工艺（KVE)与释能复合补射孔CNFP同时进行，一次施工完成不同的改造需求。