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探井射孔负压设计方法研究

胡泽根  
【摘要】: 现在负压射孔已成为一种工业标准,负压射孔时由于负压差的存在,使得在射孔的瞬间地层流体产生负压冲击回流冲洗孔眼附近地层和孔眼内的爆炸残余物,畅通了油流通道,同时避免了井内液相和固相颗粒进入地层,防止油层内发生水锁和土锁等效应,有效的保护了油气层和提高了油气层产能。对于探井来说负压射孔完井就显得更为重要了,因为探井负压射孔完井的成功与否直接关系到一个油气藏开发方案的制定甚至一个新油气藏的发现。负压射孔优化设计的关键是负压差的确定,射孔负压设计包括最小负压差设计和最大负压差设计。最小负压差是以孔眼是否清洁为标准来确定的,它是由地层压力、地层温度、地层渗透率、流体性质参数、孔眼尺寸以及压实程度等因素决定的。最大负压差则是以不引起地层出砂为限制条件,它主要是由地层压力、地层温度、地层渗透率、射孔参数、岩石力学参数、流体性质参数以及孔眼尺寸等因素决定的。由于预探井地质参数不清楚且缺乏邻井资料,这使得探井的射孔负压设计比开发井困难得多。因此,为了进行探井的负压设计必须对探井地区的地质参数进行确定,特别是地层压力和岩石力学参数。 本文对室内岩心试验获得岩石力学参数进行了探索研究,并提出了实验的步骤方法以及提高实验精度的措施。在比较了各种岩石力学参数获取方法后认为可应用测井资料来确定探井地区的岩石力学参数,并研究得出了声波测井资料计算岩石力学参数的方法以及动、静岩石力学参数的转换规律。通过对地层异常压力成因机制和影响因素的分析得到了应用地震资料预测地层压力的方法以及提高预测精度的办法。针对探井的特点研究了应用大地电磁资料来预测地层压力。实际上,要准确预测地层压力是相当困难的,在实际工程中应多种预测手段相结合,这样才能得到准确的预测结果。本文利用有限元技术研究了负压射孔瞬间非稳定高速回流动态,提出了基于临界雷诺数的压实带清洗机理的最小负压设计方法。同时建立了确定最大射孔负压的岩石弹塑性力学和孔眼非达西渗流力学耦合模型,根据孔眼力学稳定机理,提出了以临界等效塑应变为基准的最大负压设计方法。利用建立的射孔负压计算模型编制了负压差计算程序并在新场气田L150井得到了应用,应用结果表明提出的最大负压和最小负压设计方法较以前的经验方法有实质性进步,编制的射孔负压设计软件能够满足工程要求,具有广泛的应用价值。


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