射孔是提高油井產量和采收率的重要手段之一，幾十年來，人們一直在努力改進射孔技術。最近，美國的GEODynamics公司推出了自清潔聚能射孔技術?ConneX射孔，該技術采用了新的開發與質量控制方法和反應藥型罩概念，使射孔孔道的幾何形狀和流動性能得到極大的改善。實驗測試和實際應用表明，ConneX射孔系統能夠產生清潔的孔道，大幅提高(30%以上)油井產量。ConneX身寸孔技術開發中的一些做法，如產品開發和質量控制等，值得我們借鑒。
ConneX 射孔技術
近年來，GEODynamics、殼牌和QinetiQ公司一直在聯合研發新的射孔技術，并于2007年推出ConneX射孔技術，該技術的主要優點有：
①與常規射孔技術相比，產量提高30%以上；
②入孔道幾何形狀得到優化(孔道的深度、表面積和流動體積均大幅增加)；
③可以在正壓或負壓條件下作業， 無需很高壓差就能產生清潔的孔道，即便在弱膠結或各向異性地層也是如此；
④無需高成本的孔道清洗作業，如酸處理、鹽水沖洗、水力壓裂，等等。
反應藥型罩概念是Connex射孔技術的基礎，它改變了常規射孔彈的制造和點火后的反應方式。ConneX射孔技術采用了在一定條件下壓制而成的雙金屬藥型罩材料，金屬藥型罩內的雙金屬組合在巨大的爆炸壓力下產生強烈的放熱反應，這種反應在孔道形成的數毫秒內發生，釋放的能量使孔道附近的壓力增加，產生向井內的涌流，將碎屑從整個孔道(包括非滲透的破碎帶)清除，使流動通道得到優化并接近理想狀況，最終實現清潔孔道、提高導流能力的目標。因此，這種射孔技術也被稱為自清潔射孔技術。
ConneX射孔彈的穿透深度接近常規深穿透射孔彈，而且孔道的幾何形狀得到了優化，孔道的入流面積增加了1倍以上。在中等和高強度砂巖中的測試已經完成，在弱膠結砂巖中的測試正在進行，碳酸鹽巖的早期測試顯示了良好的結果。ConneX射孔系統的實際應用得到了極佳的油氣增產效果(圖1)。
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在中等應力地層中，常規射孔的穿透深度為13in,并在孔道中殘留有碎屑。相比之下，新系統的射孔深度為14in,孔道清潔率達100%，產量提高30%。在高應力地層中，兩者的穿透深度均為9in，但采用新系統射孔使流動能力提高了20%一40，且不需要負壓來清潔孔道中的碎屑。在Berea砂巖中的試驗進一步驗證了ConneX系統的優勢，與常規射孔系統相比，新系統的射孔深度提高44%；孔道表面積增加164% ；孔道體積增加355%；流動性能改善35%。
ConneX射孔系統的實際應用也顯示了很好的效果，一家獨立石油公司用ConneX射孔系統使其產油量增加數倍。
在美國得克薩斯州，Crawford能源公司在兩口井中采用了ConneX射孔技術，第一口井的產層是厚5ft、滲透率20一100md的Luling砂巖，最初使用常規3in深穿透系統射孔，在用3in, 6孔/ft X 600 GonneX系統進行二次射孔后，凈產油量增加了9倍(圖2)；第二口井的目的層是8ft厚的Y-3 Frazier砂巖，用3 in ConneX系統重新射孔后，井的產量提高了2倍(圖3)。
與常規聚能射孔彈相比，ConneX射孔彈的性能之所以得到大幅提升，除了與反應藥型罩有關外，主要是優化了ConneX射孔彈的設計，與產品開發和質量控制期間采用“快速開發側試裝置”有很大的關系。
近20年來，射孔彈的優化設計是以水泥靶為目標，聚能射孔彈性能優化研究的重點主要集中在加大標誰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，這一點已經得到廣泛認可，表1中的數據充分證實了這一觀點。如表1所示，射孔彈A在水泥質量控制靶中的穿深為42in，遠大于射孔彈B的20in，但在應力貝雷砂巖靶中的穿深只有10.6in，低于射孔彈B的11.4in。這說明需要以應力巖石為目標來優化射孔彈的開發與質量控制。
研究表明，使用常規技術以優化應力巖石射孔性能為目標制造的射孔彈，比以混凝土為目標的類似射孔彈的穿深大20，射孔性能提升10%一15%。
孔道的流動性能除了與穿深有關外，還與其幾何形狀有關。從技術上說，比較好的射孔彈優化設計方法是基于(處于一定應力下的)天然巖石來優化孔道的幾何形狀與流動性能。然而，這種方法的缺點是反復測試需要大量的時間和費用，而且需要用天然巖石對產品進行質量控制，成本會明顯增加。
針對上述問題，GEODynamics公司設計并建造了“快速開發測試裝置”(QDC )。QDC有助于快速加載巖心、組裝測試設備、巖心容器加壓、射孔以及射孔巖心提取，極大地減少了與應力巖石測試相關的時間和費用。
在ConneX射孔彈的設計期間，用QDC反復測試了各種參數變化對射孔彈性能的影響，直到射孑L孔道的幾何形狀和質量顯示出良好的流動潛力。然后，在模擬井眼條件的流動單元中進行流動性能測試。以這種方式，只需對在QDC應力巖石測試中顯示出良好潛力的設計進行昂貴與耗時的流動測試。在ConneX射孔產品線開發期間，QDC促使射孔彈設計修改達到了前所未有的水平，試驗了一系列以前未曾使用過的參數，并對特定巖石和應力條件調整設計。
QDC的廣泛應用將驅使射孔彈的設計上一個臺階。QDC有助于將應力巖石測試作為開發和質量控制工具，能夠針對天然巖石提升射孔彈的質量，確保射孔彈生產的一致性，有助于對特定的油田條件快速制造射孔系統，使得針對不同地區、地層或油田進行射孔彈設計成為可能。
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