专利名称：低负压系统中油井射孔的方法
技术领域：
本发明主要涉及石油和天然气工业中用以在油井套管和地下含油气地层进行爆炸性射孔的活性聚能射孔弹，特别涉及一种改进的在平衡或近平衡压力条件下在油井套管及其周围地下含油气地层进行爆炸性射孔的方法。
背景技术：
油井一般采用水泥套管穿过目标地层来完井，以保证钻孔的完整性并可在地层内选择性向特定区间注入流体和/或从特定区间采出流体。需要对跨过目标区间的套管进行射孔使流体流入或流出。用于套管射孔的方法有几种，包括机械切割、水力喷射、弹枪和聚能射孔弹。在大多数情况中优选的解决方法是聚能射孔弹射孔，因为可在较低的成本下产生大量的孔。此外，在钻井和完井过程中，穿透地层的深度足以避开由不相容流体侵入造成的近井渗透率的减少。
图1描述了由带有炸药16的圆柱状射孔弹载体14构成的射孔枪10(也被称为射孔器)，其通过电缆、钢丝绳、线圈制管或接合管20的组件降入井中。可采用本领域现有技术将载体14调配到井套管中。在井场，将炸药16置于射孔弹载体14内，然后将射孔弹载体14降入油和气井套管中至含油气地层12的深度。炸药16从射孔弹载体14向外发射并穿过套管壁及含油气地层12。当射孔弹射流穿透岩石地层12时会减速，直至最后射流尖端的速度降到继续穿透所需的临界速度以下。图2最佳的描述了岩石地层12中产生的较狭窄的坑道。射孔过程中产生的颗粒碎片22堵塞了坑道尖端18，阻塞了井中油和气的生产。使用聚能炸药进行射孔是不可避免的剧烈事件，导致穿透岩石的塑性变形观、颗粒压裂和进入坑道周围岩石孔隙喉道的颗粒碎片(套管材料、水泥、岩石碎片、聚能射孔弹碎片)的压实26。因此，当射孔枪确实可以从含油气地层生产流体的同时，射孔枪的发射将碎片22留在射孔坑道内及坑道壁内的事实证明，传统射孔枪的效果是有限的。此外，进入周围孔隙喉道的颗粒碎片的压实形成围绕射孔坑道渗透率减小(扰动岩)的地带沈，常被称为“压实带”。尽管压实带沈环绕坑道一般只有约四分之一英寸厚，但是对坑道的入流和外流潜力造成不利影响(通常被称为“表皮”效应(skin effect))。岩石的塑性变形观形成环绕坑道应力增加的半永久地带，被称为“应力笼”，进一步损害了坑道中的压裂造缝。坑道尖端18中留下的碎片的压实团块典型地非常硬并且几乎不可渗透，减少了坑道的入流和/ 或外流潜力及有效坑道深度(也被称为净坑道深度)。坑道的几何形状(geometry)将决定其有效性。坑道延伸入周围地层的距离，常被称为总穿透，是聚能射孔弹的炸药重量；套管尺寸、重量和等级；当时地层强度；以及射孔时作用于地层的有效应力的函数。有效穿透是对流体入流或外流有贡献的总穿透的分数。这是由射孔事件完成后留在坑道中的压实碎片的量决定的。射孔之间的有效穿透可能差别很大。目前，没有测量钻孔中有效穿透的方法。达西定律将流过多孔介质的流体与渗透率及其它变量关联起来，并由以下方程表示
权利要求
1.一种在平衡、超正压或低负压条件下进行油井射孔的方法，所述方法包括步骤a)在射孔弹载体内装入至少一个活性聚能射孔弹；b)将所述射孔弹载体置于井下邻近地下含油气地层处；c)不刻意采用井和油藏之间的压差，引爆所述聚能射孔弹以产生第一和第二爆炸事件，其中所述第一爆炸事件在所述邻近地层中产生至少一个射孔坑道，所述射孔坑道由压实带包围，以及其中所述第二爆炸事件消除了所述压实带的大部分并将碎片从所述射孔坑道内驱除。
2.权利要求1所述的方法，其中所述第二爆炸事件在所述射孔坑道的尖端产生至少一条裂缝。
3.权利要求1所述的方法，其中放置步骤b)所述的地下含油气地层为已通过常规聚能射孔弹进行射孔。
4.权利要求3所述的方法，其中步骤c)进一步使得产生的净坑道深度基本等于总穿透深度。
5.权利要求1所述的方法，其中所述活性聚能射孔弹由药型罩构成，所述药型罩具有至少一种能产生放热反应的金属元素。
6.权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二爆炸事件在微秒内发生。
7.权利要求1所述的方法，其中所述压差不依赖于坑道内由任意射孔或反应导致的任意压力变化。
8.权利要求1所述的方法，其中步骤b)所述的井包括现存的打开的射孔。
9.权利要求1所述的方法，其中步骤b)所述的地层包含在储层压力小于可被轻的流体或气体的流体静压力抵消的流体，所述流体延伸至遇到地层的深度。
10.权利要求1所述的方法，其中所述步骤C)在没有流体抽运设备的情况下进行。
全文摘要
本发明公开了通过第一和第二连续爆炸事件大幅消除射孔坑道周围的压实带并驱除聚能射孔弹激活时产生的碎片，消除了与负压射孔技术有关的涌流的需要。坑道内产生的近瞬时超压导致岩石组构在坑道尖端的破裂，在有限或无负压条件下以及在超正压条件下进一步产生了基本无碎片的坑道。
文档编号E21B43/263GK102301087SQ200980155771
公开日2011年12月28日 申请日期2009年12月1日 优先权日2008年12月1日
发明者D·S·维森, J·T·哈德斯蒂, M·R·G·贝尔, N·G·克拉克 申请人:地球动力学公司