于昕扬（辽河油田经济贸易置业总公司，辽宁 盘锦 124010）

复合射孔防砂技术在特稠油区块的应用探究

于昕扬（辽河油田经济贸易置业总公司，辽宁 盘锦 124010）

当油田开发进入中后期，由于长期注水或注气开采，导致油井储层骨架遭到破坏，容易引发油井出砂问题。出砂问题不仅会导致油井减产，还会加剧套管磨损，轻则给采油企业造成经济损失，严重情况下还会导致油井报废，因此，采取何种防砂技术一直是采油企业的研究重点。复合射孔防砂技术具有施工工序简便、不伤害油井地层等特点，在很多采油企业都得到了广泛的应用。因此，开展复合射孔防砂技术在特稠油区块的研究具有重要的应用价值。

复合射孔；防砂技术；特稠油区块；应用分析

经过多年的经验总结和技术创新，现阶段国内油田常用的油井防砂措施，根据具体防砂手段的不同，大体上可分机械防砂、化学防砂和沙拱防砂三类。三种防砂技术在实际运用中各存在一定的优缺点，面对日益严峻的油井出砂问题，急需要一种新型的、有效的综合防砂技术。复合射孔防砂技术很好的满足了油井防砂的需要，文章首先简介了该技术的工艺原理，随后从复合射孔弹和室内模拟实验两方面，对其具体的应用进行了探究。

1 复合射孔防砂技术的工艺原理

复合射孔防砂技术是利用复合射孔弹在对套管射孔过程中，将射孔与防砂作业同时完成。其工艺原理大致如下：首先，在复合射孔弹内填装防砂材料，填装完毕后，同时做好复合射孔弹的密封工作；其次，起爆聚能射孔弹，射孔弹在超高压力下会沿着套管快速前进，并穿过油层，形成同等直径的射孔。由于射孔弹在起爆和发射过程中，自身温度急剧升高，就会在运行路径上产生一个负压区；当射孔弹达到套管底部，碰撞岩层，使射孔弹中装填的易燃易爆物质发生爆炸，巨大的爆炸力会将防砂材料从射孔弹的孔眼中喷出，形成一道致密的防砂层，起到防止油井出砂的目的。

2 复合射孔弹的研究

2.1 复合射孔弹的优点

射孔弹在油井射孔中有着广泛的应用，早在上世纪三、四十年代，国外就开始使用鱼雷式射孔器和聚能式射孔弹。目前，随着相关技术的不断成熟和广泛应用，射孔完井已经成为油井开采中最为常用的方法之一。复合射孔弹的优点主要体现在三方面：

一是可以根据油井实际情况的不同，选择多种射流段，以帮助相关的工作人员有效控制油井内油、气、水的流量。例如在特稠油区块，可以利用复合射孔弹进行分层增产增注作业，从而保证了射孔防砂施工质量。

二是操作工序简便，防砂持续时间长。采用机械防砂或化学防砂措施，虽然能够在短期内取得明显效果，但是随着油开采时间的增加，油井容易出现反复出砂问题。利用复合射孔防砂技术，能够有效防止井壁坍塌，也降低了油井重复出砂的概率。

2.2 射孔弹防砂材料的设计

与传统的防砂技术相比，复合射孔防砂效果更加依赖于弹体内的防砂材料，因此，必须要做好防砂材料的设计。首先，应当在有限的弹体容积内，尽可能多的填装防砂材料，保证一次射孔所喷射出的防砂材料足够多；其次，要保证防砂材料在弹体内均匀分布，禁止沉淀或混有大量空气等现象的存在，以避免后期射孔弹起爆后不能形成完整的防砂层。最后，保证管柱、套管的质量。复合射孔弹是沿着套管向前运行，只有保证套管质量，才能保证复合射孔防砂技术应用效果的最优化。

2.3 理论计算和结果分析

借助于计算机模拟软件，对射孔弹的射流侵入过程进行模拟计算，得出的主要数据如下：射流的头部速度为6729m/s，在碰撞到物理强度为50MPa的岩石层时，射流的临界速度为1043m/s，在碰撞接触到射孔弹喷射的时间在80-150毫秒。

将上述参数以及其他所得变量输入到三维建模中，能够通过动画模拟的形式，观察到射孔弹的几何形状、防砂材料的填装量、射孔弹在套管内的运行轨迹以及最后的防砂材料喷射情况。这对于今后相关工作人员开展实际操作起到了很好的借鉴和参考价值。

3 室内模拟实验研究

设计模拟枪装置的目的，就是要制造一种类似射孔枪这样一个封闭体系，复合射孔器在这样的环境中作业，模拟射孔枪内实际过程。在射孔弹爆炸的瞬间，枪内的压力和温度骤然升高，在这个封闭体系空间内的压力温度的变化将直接影响防砂材料的推进速度。随后是射孔弹的射孔作业，炸药压垮药型罩，形成金属射流，穿过枪壁套管及水泥环，在地层中打出孔道。这一过程中，射孔弹打出的孔是唯一的泄压通道。金属射流炸药爆轰产物以及防砂材料都要经过这个孔道向外喷射，枪内压力逐渐降低，最后与外界压力平衡。

结语：复合射孔防砂技术是在总结机械、化学等防砂技术的基础上，结合计算机模拟分析而形成的一种新型的防砂技术，很好的适用于包括特稠油区块在内的多数油井的防砂作业需要。通过总结实验模拟和现场实验，可以发现复合射孔防砂技术具有工序简便、地层损伤小、防砂效果好等应用优势，在国内油井出砂问题日益严重的大环境下，该技术的应用范围也会更加广阔。

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于昕扬（1989-10-16），男，辽宁盘锦人，助理工程师，本科，主要从事油水井测试及射孔业务。