美國GEODynamics公司與殼牌、QinetiQ公司于2007年聯(lián)合推出的自清潔聚能射孔技術(shù)——ConneX射孔,采用新的
開發(fā)與質(zhì)量控制方法和反應(yīng)藥型罩概念,極大地改善了射孔孔道的幾何形狀和流動(dòng)性能。
與常規(guī)技術(shù)相比,應(yīng)用ConneX射孔技術(shù)可增產(chǎn)30%以上;孔道幾何形狀得到優(yōu)化,孔道的深度、表面積和流動(dòng)體積均大幅增加;可在正壓或負(fù)壓條件下作業(yè),即便在弱膠結(jié)或各向異性地層,也無需很高的壓差就能產(chǎn)生清潔的孔道;無需高成本的孔道清洗作業(yè),如酸處理、鹽水沖洗、水力壓裂等。
雙金屬反應(yīng)藥型罩提高導(dǎo)流能力實(shí)現(xiàn)射孔自清潔
反應(yīng)藥型罩概念是ConneX射孔技術(shù)的基礎(chǔ),它改變了常規(guī)射孔彈的制造和點(diǎn)火后的反應(yīng)方式。ConneX射孔技術(shù)采用了在一定條件下壓制而成的雙金屬藥型罩材料,罩內(nèi)的雙金屬組合在巨大的爆炸壓力下,在孔道形成的數(shù)毫秒內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的放熱反應(yīng),釋放的能量使孔道附近的壓力增加,產(chǎn)生向井內(nèi)的涌流,將碎屑從整個(gè)孔道(包括非滲透的破碎帶)清除,使流動(dòng)通道得到優(yōu)化并接近理想狀況,最終實(shí)現(xiàn)清潔孔道、提高導(dǎo)流能力的目標(biāo)。因此,這種射孔技術(shù)也被稱為自清潔射孔技術(shù)。
ConneX射孔彈的穿透深度接近常規(guī)深穿透射孔彈,而且孔道的幾何形狀得到了優(yōu)化,入流面積增加了1倍以上,在實(shí)際應(yīng)用中得到了極佳的油氣增產(chǎn)效果。
在中等應(yīng)力地層中,常規(guī)射孔的穿透深度為330.2毫米,并在孔道中殘留有碎屑。相比之下,新系統(tǒng)的射孔深度為355.6毫米,孔道清潔率達(dá)100%,產(chǎn)量提高30%。在高應(yīng)力地層中,兩者的穿透深度均為228.6毫米,但采用新系統(tǒng)射孔使流動(dòng)能力提高了20%~40%,且不需要負(fù)壓來清潔孔道碎屑。
在美國得克薩斯州,克勞福德能源公司在兩口井中采用了ConneX射孔技術(shù),第一口井的砂巖產(chǎn)層厚1.52米、滲透率20~100毫平方微米,用33/8英寸ConneX系統(tǒng)進(jìn)行二次射孔后,凈日產(chǎn)油量由6桶增至62桶;第二口井的目的層砂巖厚2.44米,用33/8英寸ConneX系統(tǒng)重新射孔后,產(chǎn)量提高了兩倍。
快速開發(fā)測(cè)試裝置優(yōu)化射孔彈設(shè)計(jì)與質(zhì)量控制
近20年來,射孔彈的優(yōu)化設(shè)計(jì)是以水泥靶為目標(biāo),聚能射孔彈性能優(yōu)化研究的重點(diǎn)主要集中在加大標(biāo)準(zhǔn)水泥靶穿透深度等方面。然而,增大射孔深度并不一定能改善孔道的流動(dòng)性能,在水泥靶中的穿透深度大并不意味著在天然巖石中的穿透深度也大。研究表明,使用以優(yōu)化應(yīng)力巖石射孔性能為目標(biāo)制造的射孔彈,比以混凝土為目標(biāo)的類似射孔彈的穿深大20%,射孔性能提升10%~15%。
孔道的流動(dòng)性能除與穿透深度有關(guān)外,還與其幾何形狀有關(guān)。從技術(shù)上說,比較好的射孔彈優(yōu)化設(shè)計(jì)方法是基于(處于一定應(yīng)力下的)天然巖石來優(yōu)化孔道的幾何形狀與流動(dòng)性能。然而這種方法的缺點(diǎn)是反復(fù)測(cè)試耗時(shí)長成本高,而且需要用天然巖石對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量控制。
針對(duì)上述問題,GEO鄄Dynamics公司設(shè)計(jì)并建造了“快速開發(fā)測(cè)試裝置”(QDC)。QDC有助于快速加載巖心、組裝測(cè)試設(shè)備、巖心容器加壓、射孔以及射孔巖心提取,極大地減少了與應(yīng)力巖石測(cè)試相關(guān)的時(shí)間和費(fèi)用。
QDC的廣泛應(yīng)用將使射孔彈的設(shè)計(jì)上一個(gè)臺(tái)階,有助于將應(yīng)力巖石測(cè)試作為開發(fā)和質(zhì)量控制工具,可針對(duì)天然巖石提升射孔彈的質(zhì)量,確保射孔彈生產(chǎn)的一致性,并有助于針對(duì)特定油田快速設(shè)計(jì)制造射孔系統(tǒng)。