邓永刚，李进，林家昱，唐启胜，吕广(.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 30045；.中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300459)

0 引言

射孔的作用是穿透套管和水泥环，建立油气生产流通通道，合理的射孔参数设计是解除污染、释放产能的关键所在[1]。目前，射孔完井作为渤海油田主要完井方式之一，占油井总数的三分之二。就现有技术而言，射孔参数的优化校正主要分为两步：第一步，结合大庆检测中心在1987年至1993年期间提出的校正图版，首先从水泥靶参数校正到贝雷靶参数，然后结合储层岩石强度和套管布氏硬度完成贝雷靶到实际地层的射孔参数校正[2]。随着渤海油田开发逐步迈向中深层，该方法已不能满足深部储层射孔参数优化校正需求，同时，该方法过分依赖无应力岩石中的强度测试结果，未合理处理地应力的影响[3]。因此，亟需针对上述难题开展射孔参数优化方法研究，满足中硬地层射孔优化设计需求。

1 射孔优化设计新方法

1.1 基于冲击指示函数的参数优化校正方法

综合考虑了岩石抗压强度、围压、孔隙压力、孔隙度等多种性能参数，研究建立基于冲击指示函数的射孔参数优化校正方法[4]，有效解决了原有优化校正方法过分依赖无应力岩石中强度测试结果的缺点，满足了深穿透射孔弹参数优化校正的需求，具体计算模型见式(1)～(5)：

式中：DoP为实际井下的射孔穿深(mm)；DoPeff为地面水泥靶射孔打靶穿深(mm)；φ为孔隙度(%)；a0为射孔弹指数系数，一般取值8.0×10-5；为射孔冲击指示函数(MPa)；Pp为地层孔隙压力(MPa)；UCS为单轴抗压强度(MPa)；Pc为围压(MPa)；Peff为冲击有效应力(MPa)。

1.2 射孔套管剩余强度计算方法

射孔作业过程中，在穿透套管的同时，会对套管的抗挤压强度造成影响。为了定量表征这种影响，采用抗挤压能力降低系数Kj描述射孔对套管抗挤压能力的影响[2]，见式(6)～(8)：

式中：Pcr为无孔套管抗挤毁强度(MPa)；Pcrp为射孔套管抗挤毁强度(MPa)；Kc为套管抗挤毁系数；PHA为相位(°)；Kj为强度降低系数；DEN为孔密(孔/m)；Do为套管外径(m)；rp为孔眼半径(m)；f为应力集中系数；t为套管壁厚(m)。

1.3 精细化射孔优化设计分析方法

基于射孔参数优化校正新方法、射孔套管剩余强度计算方法的研究，结合定向射孔井表皮计算与参数敏感性分析，形成一套精细化射孔优化设计分析方法，其流程如图1所示。

2 实例应用分析

2.1 A3井射孔复杂问题分析

该井于2016年1月21日投产以来，产量极低，几乎无产量。随后，进行酸化增产作业，增产后日产液40.7 m3/d，日产油39.3 m3/d，该井基础参数如表1所示。

图1 精细化射孔优化设计分析方法

通过对该井实际钻井作业对储层的污染情况分析发现，校正后的井下实际穿深和污染深度相差非常近，该井最初设计射孔弹在实际井下工况下未穿透污染带的可能性极大。

2.2 K油田沙三段储层射孔分析

开发层位是沙三段，储层压力30.6 MPa，储层温度111.6 ℃，渗透率178 mD，孔隙度20%，属于中孔中渗储层，设计射孔参数如表2所示。

表1 A3井基础参数

表2 K油田沙三段射孔参数

上述射孔方案存在问题如下：参数范围太宽泛，不聚焦，现场操作射孔弹选型难度大，参数低线，满足的射孔弹太多，无法选择最优射孔弹。调研统计了K油田沙三段储层相关基础数据，优化、分析沙三段储层射孔方案，如表3所示。

对K油田沙三段储层进行射孔参数敏感性分析，设计参数条件下的产能比较低，介于0.5～0.7之间，该射孔参数设计不能很好地释放储层产能。从射孔敏感性分析可得出规律：射孔参数中穿深对于产能比的影响更为敏感，其次为孔密和孔径。因此，对于K油田沙三段储层更适合选择深穿透射孔弹，有利于释放储层产能。结合敏感性分析结果，当穿深≥1 000 mm，方能使得产能比达到0.9以上；当穿深≥1 400 mm时，产能比能达到1.0以上。结合对射孔穿深的校正分析，在井下实际穿深到达1 000 mm时，对于K油田沙三段储层而言，要求地面水泥靶射孔打靶穿深至少在1 330 m以上。因此，解释了该井射孔方案变更设计的原因和合理性，分析结果和现场实际射孔弹变更方案十分吻合，如表4所示。

表3 K油田沙三段A6井基础参数

表4 K油田沙三段储层变更后射孔参数设计

3 结语

基于射孔参数校正新方法、套管剩余强度计算方法的研究，形成精细化射孔优化设计分析方法，解决了深部储层射孔参数校正难题和射孔方案优化问题。该套方法分析A3井射孔复杂问题、K油田沙三段储层射孔方案优化，分析结论和实际生产结论一致，很好地验证了该套方法的合理性和正确性。应用分析表明，该方法可有效满足渤海中硬储层射孔参数优化设计，对细化和优化射孔参数及方案，提高套管射孔井产能具有重要意义。