2、復(fù)合射孔技術(shù)

復(fù)合射孔技術(shù)通過復(fù)合推進(jìn)劑來提供二次射孔能源。聚能射孔彈在儲(chǔ)層與套管之間形成連接通道的同時(shí)，復(fù)合推進(jìn)劑被點(diǎn)燃產(chǎn)生高溫高壓氣體，氣體通過射孔槍上的排放孔釋放，立即流入射孔通道，從而有效地壓裂儲(chǔ)層。通過該過程，將在近井區(qū)形成擴(kuò)展的裂縫網(wǎng)絡(luò)，大大提高近井區(qū)的流體導(dǎo)流能力。多年的現(xiàn)場作業(yè)經(jīng)驗(yàn)表明，復(fù)合射孔技術(shù)至少可以使單井產(chǎn)能翻倍。經(jīng)過近年來持續(xù)不斷的發(fā)展，復(fù)合射孔技術(shù)已經(jīng)由原來的一級(jí)裝藥結(jié)構(gòu)逐步演變?yōu)槎?jí)和三級(jí)裝藥結(jié)構(gòu)，這進(jìn)一步增加了復(fù)合穿孔功率。模擬打靶實(shí)踐中的平均裂縫長度比之前的結(jié)構(gòu)增加了近一倍。此外，基于延遲點(diǎn)火技術(shù)和控火技術(shù)的多級(jí)脈沖復(fù)合射孔已得到開發(fā)并應(yīng)用于油田射孔作業(yè)，這種復(fù)合技術(shù)可以通過控制多級(jí)射孔的工作時(shí)間進(jìn)一步提高射孔效率。

迄今為止，復(fù)合射孔技術(shù)已發(fā)展為內(nèi)置式、懸掛式和環(huán)繞式等多種類型，以及深穿透、大口徑、高密度射孔等不同的產(chǎn)品系列。此外，還形成了射孔酸化一體化、射孔與DST一體化、水平井一體化射孔等工藝技術(shù)。

3、定向射孔

定向射孔利用特殊的定向裝置或設(shè)施來實(shí)現(xiàn)射孔方向的控制，從而優(yōu)化射孔設(shè)計(jì)，提高作業(yè)效率，主要分為垂直井定向射孔和水平井定向射孔兩種。在油藏開發(fā)過程中，常規(guī)射孔通常沿水平方向打開裂縫。但在實(shí)際儲(chǔ)層中，儲(chǔ)層的最大主應(yīng)力方向與水平方向之間通常存在傾斜角α1和α2。有時(shí)需要利用陀螺儀或旋轉(zhuǎn)射孔管柱，使射孔方向指向主方向，從而降低后期改造儲(chǔ)層的壓裂壓力，降低壓裂難度，提高射孔效率；同時(shí)，可以增加油藏有效泄油面積，提高油井產(chǎn)能。電纜輸送射孔可應(yīng)用于斜率小于30°的井眼，作業(yè)精度和效率遠(yuǎn)高于油管輸送。在長水平井的射孔過程中，為保證作業(yè)安全，需要使用相應(yīng)的單向或雙向延遲雷管，通過分段起爆，可實(shí)現(xiàn)超長水平間隔一次射孔。

此外，水平井鉆井過程中可能存在儲(chǔ)層破壞、偏離目標(biāo)儲(chǔ)層等問題。針對(duì)這些問題，科研工作者還開發(fā)了定向多級(jí)復(fù)合射孔，目前已成為國內(nèi)部分油田的首選單井增產(chǎn)方案。2013年，該技術(shù)在塔里木油田TZ16-16H井成功應(yīng)用，使用FS96-13DP29射孔槍、YS95壓裂槍組、SDP39HMX29-2射孔彈在井下4190~4293m射孔。通過雙級(jí)裝藥將井筒內(nèi)壓力有效時(shí)間延長至800ms以上，射孔洞和裂縫總穿透深度超過5000mm。

4、欠平衡射孔

欠平衡射孔用于井筒欠平衡壓力條件下。射孔時(shí)，井筒與儲(chǔ)層之間的壓力差有助于產(chǎn)生快速的沖擊回流，沖刷井內(nèi)的爆炸殘余物，清理油流道，使近井筒區(qū)滲流特征更接近原儲(chǔ)層。該技術(shù)起源于美國，并在過去幾年中在中國取得了進(jìn)展。目前國內(nèi)成熟的欠平衡射孔技術(shù)采用內(nèi)部封隔器將每個(gè)射孔段分開，根據(jù)作業(yè)需要在油管內(nèi)產(chǎn)生欠平衡壓力，然后通過落桿或壓力起爆等方式在封隔器下實(shí)現(xiàn)油管與套管環(huán)空的連接，產(chǎn)生射孔層段壓力欠平衡，隨后引爆射孔。在此操作中，壓力表和其他相關(guān)配件可以在射孔管柱中安裝，對(duì)整個(gè)作業(yè)過程中的井下溫度和壓力進(jìn)行監(jiān)測，并提供地層表皮因子、原始儲(chǔ)層壓力、滲透率、地層因子和預(yù)測產(chǎn)量等。在動(dòng)態(tài)欠平衡射孔中，射孔槍上安裝了一個(gè)不平衡壓力室。射孔產(chǎn)生的爆炸能量會(huì)瞬間打開隔室，射孔段環(huán)空的流體會(huì)流入隔室，從而在套管環(huán)空產(chǎn)生欠平衡壓力，這種技術(shù)更容易產(chǎn)生欠平衡壓力，現(xiàn)場操作更方便。

全口徑射孔時(shí)，通過油管與相應(yīng)井下工具連接的專用全口徑射孔器一起下鉆，然后通過深度修正短節(jié)定位。當(dāng)上述裝置全部輸送到目標(biāo)層段后，引爆器點(diǎn)燃，射孔彈爆炸。爆炸殘留物會(huì)自動(dòng)落入井底。在射孔管柱內(nèi)形成一條直徑與油管相當(dāng)?shù)耐ǖ?，方便日后的測井、酸化、壓裂或儲(chǔ)層測試，無需拔管柱或射孔槍下落井底。這樣可以避免重復(fù)操作對(duì)井下參數(shù)的影響，使測試結(jié)果更好地反映原始儲(chǔ)層性質(zhì)，地層評(píng)價(jià)更加準(zhǔn)確。全口徑射孔技術(shù)適宜在起下鉆作業(yè)困難的深井或超深井、井控難度大的低壓氣井以及環(huán)境惡劣、作業(yè)難度大的地區(qū)應(yīng)用。

5、定面射孔技術(shù)

目前，國內(nèi)外常規(guī)射孔技術(shù)產(chǎn)生的螺旋分布不能有效引導(dǎo)裂縫擴(kuò)展方向，裂縫只會(huì)沿最小主應(yīng)力方向延伸，裂縫走向不可控。因此，在多級(jí)壓裂中，極有可能造成不同壓裂段的裂縫相互連通，從而影響壓裂效果。最好的裂縫網(wǎng)絡(luò)是裂縫走向垂直于井筒軸線，所有裂縫均沿井筒徑向延伸。而近年來新研發(fā)的定面射孔改變了傳統(tǒng)的射孔螺旋分布，采用特制的超大射孔裝藥和特殊的裝藥分布方式。發(fā)射孔成簇分布，每簇裝3枚射孔彈。穿孔方向形成扇形平面。射孔后，在與套管軸線垂直的一個(gè)截面上，套管內(nèi)壁上會(huì)產(chǎn)生多個(gè)射孔。該工藝采用超大射孔彈，有利于增加射孔面積，增強(qiáng)井筒與儲(chǔ)層的連通能力，有效降低井眼摩擦力，提高油井產(chǎn)能。此外，簇的數(shù)量可根據(jù)具體水力壓裂要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。這種射孔不僅可以與泵送橋塞工藝相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)水平井多簇面方向射孔，還可以應(yīng)用于水力壓裂前的直井預(yù)處理，干擾裂縫走向，降低儲(chǔ)層裂縫壓力。

2014年，國內(nèi)某油田的30多口井應(yīng)用了該射孔技術(shù)，射孔成功率100%。在射孔后的水力壓裂中，儲(chǔ)層裂縫壓力明顯降低，橫向射孔水平井產(chǎn)液、產(chǎn)油量明顯高于常規(guī)射孔，說明該措施效果良好。

6、射孔測試技術(shù)

射孔測試技術(shù)近年來也取得了長足的進(jìn)步。近年來，我國采用了美國石油學(xué)會(huì)提出的APIRP19B標(biāo)準(zhǔn)混凝土靶材制造和射孔測試方法。這一舉措使射孔穿深指標(biāo)與國際接軌。同時(shí)，還建立了復(fù)合射孔器單元測試裝置和測試方法。2011年，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——復(fù)合射孔器通用技術(shù)規(guī)范及測試方法發(fā)布，成為復(fù)合射孔測試的基礎(chǔ)。

三、射孔技術(shù)展望

隨著油氣開發(fā)轉(zhuǎn)向非常規(guī)油氣藏，如頁巖氣、煤層氣、致密氣和致密油，射孔還需要與地質(zhì)工程與完井工程緊密結(jié)合。

對(duì)于頁巖氣、煤層氣、超低滲等非常規(guī)油氣藏，需要進(jìn)行水力壓裂以使油井達(dá)到經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。對(duì)于大斜度井、叢式井、水平井等結(jié)構(gòu)特殊的井種，應(yīng)重點(diǎn)解決以下問題：①獲得更大的泄油面積；②顯著降低儲(chǔ)層破裂壓力，降低水力壓裂難度；③引導(dǎo)裂縫擴(kuò)展方向，誘導(dǎo)水力裂縫與天然裂縫的連接，形成完整的裂縫網(wǎng)絡(luò)，提高油井產(chǎn)能。針對(duì)不同類型的井、不同條件的井、不同油藏的井，制定合理的射孔方案，提高井的產(chǎn)能。為滿足新老井貧薄層、邊水或底水油區(qū)、水淹區(qū)無法進(jìn)行水力壓裂的剩余油區(qū)的需求，精準(zhǔn)定位超深射孔及其技術(shù)與定向工具相結(jié)合，結(jié)合地質(zhì)條件的能量可控復(fù)合射孔新工藝，以及針對(duì)不同地層條件的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法等。

對(duì)于深部和超深部油藏，由于井下高溫高壓，射孔管柱工況十分復(fù)雜，常規(guī)射孔器和射孔技術(shù)無法滿足深井安全高效作業(yè)的要求。因此，深井耐溫射孔裝藥、高壓射孔器、抗硫抗爆射孔工具、深井射孔作業(yè)工藝等均有待開發(fā)。

對(duì)于水平井的多級(jí)壓裂，簇射孔對(duì)壓裂的影響很大。如何根據(jù)具體井筒和儲(chǔ)層條件進(jìn)行施工，以及后期的評(píng)價(jià)方法，都是未來的重要研究課題。一些研究機(jī)構(gòu)近年來開展了相關(guān)工作，但尚未建立完整的理論體系，需要進(jìn)一步研究開發(fā)。目前很多油田的老井都出現(xiàn)了產(chǎn)量下降的情況，造成老井減產(chǎn)的原因很復(fù)雜，包括射孔不完善、地層能量不足，以及在長期生產(chǎn)過程中高分子聚合物和固體顆粒的聚集導(dǎo)致近井區(qū)堵塞，那么如何通過再生產(chǎn)來恢復(fù)老井的產(chǎn)能，也是射孔技術(shù)未來重要的研究方向。

四、結(jié)論

隨著國內(nèi)外各類儲(chǔ)層的開發(fā)越來越多，油氣田的開發(fā)難度越來越大。對(duì)配套技術(shù)提出了嚴(yán)格要求，射孔已經(jīng)從簡單的完井方法轉(zhuǎn)變?yōu)橛筒亻_發(fā)的重要環(huán)節(jié)，在保護(hù)油藏、提高井產(chǎn)能、提高作業(yè)效率、提高開發(fā)效益等方面發(fā)揮著越來越重要的作用：開發(fā)非常規(guī)油藏，恢復(fù)老井產(chǎn)能，延長油田壽命，挖掘剩余油潛力，提高最終采收率。隨著未來石油開發(fā)領(lǐng)域的擴(kuò)大，射孔將面臨越來越復(fù)雜的問題，其發(fā)展道路也將變得更加廣闊。