等孔径射孔弹在四川长宁页岩气田的应用

张俊鹏　李欢　白帆　杨雨凡

摘 要：随着射孔完井应用的日益广泛，射孔不仅影响着油气井的产能，而且与后续增产改造措施的效果息息相关。人们逐步认识到射孔参数（孔眼直径、穿深等）对压裂效果影响的重要性，并把射孔参数对压裂效果影响作为压裂机理研究内容的重要组成部分。如何通过优化射孔参数降低地层起裂压力，形成裂缝网络，对提高储压裂效率具有重要的意义。本文介绍了86/89型等孔径射孔弹在四川长宁页岩气平台的应用情况，通过使用射孔器偏心于套管内仍能保持各相位穿孔孔径均匀的等孔径射孔弹，优化了射孔后的孔道参数，从而降低压裂压力，提高压裂效率，同时降低压裂成本。

关键词：射孔参数;压裂;页岩气;等孔径;破裂压力

1 引言

致密气藏储层孔隙度小、渗透率极低，常规开发方式很难实現有效动用。为了实现致密气藏经济有效的开采，一般采用水平井分段多簇射孔后进行体积压裂方式开启天然裂缝，使它不断扩张，最终形成天然裂缝与人工裂缝交错的裂缝网络体系。压裂改造技术是页岩气田试油配套技术的核心部分，也是提高页岩气井单井产量和增加可采储量的关键技术，在页岩气田的开发中具有极其重要的地位。

射孔孔径主要影响孔眼摩阻和地层的抗拉强度，直径越大，孔眼摩阻越小，抗拉强度越低。然而在射孔时由于重力作用引起的射孔枪偏心，或者水平井在固井过程中水泥环偏置，都会导致射孔后套管孔径和地层孔眼穿深、孔径不均匀。而偏心射孔后的孔眼对后续压裂裂缝起裂及延伸影响较大，射孔后孔眼越不均匀，后续各孔道破裂压力差越大，导致部分孔眼未能正常压裂或者裂缝非均匀延伸，裂缝口狭窄的则极易出现砂堵风险。

在射孔作业中，要解决孔径不均匀的问题，则需要增加居中扶正环或者研制一种在偏心状态下各相位孔径基本一致的射孔弹，显然我们更希望是后者的出现解决以上难题。

2 等孔径射孔弹射孔穿靶理论

石油射孔弹利用聚能破甲原理进行穿孔，穿孔时依次穿透枪管、套管、固井混凝土层，最终在地层内形成一定长度的孔道。目前衡量射孔弹穿孔性能的主要指标为套管穿孔孔径以及地层的穿孔深度。

射流经过油套间隙及其中的井液时，会消耗部分能量和质量。在偏心条件下射孔，各相位间的枪套间隙差距巨大，普通射孔弹在经过不同间隙时射流能量及质量损失不一致，从而表现在套管上的穿孔孔径不一致。

等孔径射孔弹通过特殊的药型罩和弹壳结构设计，实现了射孔器偏心状态下各相位孔径基本一致的目的，有利于后续压裂作业。

3 使用效果分析

在水平井常规射孔设计中，通常都假设射孔孔径均一，深度相同，忽视了偏心射孔造成不同相位孔径不一致的问题，但在实际水平井射孔施工中，射孔枪靠近套管下部一侧的孔眼直径大，穿深大;离射孔枪较远的套管上方的孔眼直径小，穿深小，存在射孔不均一的问题，会对水平井压裂裂缝产生影响。

在A平台，施工初始阶段使用普通射孔弹，出现了地层破裂压力高、排量较低的问题，为解决这一难题，需要提高套管孔径及地层孔径的一致性，经过两段页岩气层的试用及对比，等孔径射孔弹实现了压裂压力的降低。

使用普通射孔弹和等孔径射孔弹在相邻地层分别进行射孔，再分别进行压裂，压裂曲线见图1、图2。

由图1和图2可以看出：在排量较大的情况下，等孔径射孔弹射孔后的地层施工压力依然比使用普通射孔弹的地层要低3～6MPa，这既可以降低压裂车的功率，又可以更快地将压裂液压入地层，节约压裂时间和成本。

目前，86/89型等孔径射孔弹已在F页岩气田使用3000余发，压裂压力降低明显，有效提高了现场作业效率。

4 结论与认识

①以天然条件下的页岩气田为对象，使用等孔径射孔弹进行射孔，通过压裂情况对比发现，等孔径射孔弹射孔后的地层压裂压力降低明显，提高了作业效率;②等孔径射孔弹既可以在偏心状态下使用，同时也可以在正常状态下使用，无需扶正装置，简化了作业设备，降低了作业难度;③等孔径射孔弹对于大排量、高砂比，改善压裂效果，提高页岩气采收率和深层页岩气的进一步开发效果明显。

参考文献：

[1]雷鑫，张士诚，许国庆，邹雨时，郭天魁.射孔对致密砂岩气藏水力压裂裂缝起裂与扩展的影响[J].东北石油大学学报，2015（2）：39.

[2]谢荣华，王文军.偏心压力对水平井压裂的影响[J].测井技术，2015（5）：39.