国内外新型射孔技术介绍
射孔作为试油技术的主要环节，与油气井产能有着直接的关系。历经几十年的发展，射孔技术有了长足的进步，特别是进入90年代以来，射孔技术更是飞速发展。美国斯仑贝谢公司研制出穿深达1.2m的射孔弹。除了在现有射孔弹基础上努力提高穿透深度外，美国还完成了“水动力射孔”工艺技术研究与开发工作，进行了石油井下激光射孔装置的方法的研究。此外，美国的哈里伯顿公司还率先在102枪中装DP37型弹开创了小枪装大弹之先河，这样又进一步推动了高强度射孔枪的研制。
目前，国内的大庆油田引进了水动力射孔技术。胜利油田正在开展复合射孔技术研究，102枪装127弹也在各油田普遍开展起来。
1、过油管张开式射孔
鉴于过油管射孔技术在使用中存在过油管弹药量小、穿深浅、油气产能低等一些问题，致使过油管射孔技术的推广应用受到严重制约。1993～1994年，美国先后推出一种新的过油管深穿透射孔器系统——过油管张开式射孔枪，该系统能在通过油管时将弹闭合在枪架中，通过油管后又将弹张开，使其轴线成水平方向，这样，就能在不取出油管的情况下相当于使用一种较大直径的套管射孔枪，其弹的药量不小于23g，穿深是原51枪的4倍以上，从而把过油管射孔技术推进到一个新的阶段。
这样，在老井和注水井中，能不取油管进行射孔和补孔作业并能达到套管射孔的穿深，使油气井产能得到较大的发挥，同时节约了大量的修井费用。在新井中，对那些需丢枪进行生产测井的井可大大减少口袋长度，从而降低钻井成本。对于要开展“分层开采”等新工艺的油气井也能发挥其独特的作用。
①工作原理。如图1所示，地面装枪使弹折叠排列，闭合在枪架中，下井到预定深度后通电流使弹解锁，在拉杆或弹簧作用下弹旋转90°与套管壁垂直，做好点火准备，地面发布指令经控制头给弹点火，点火后枪架成碎片与弹壳碎块一起落入井底，控制头则上提回收。
②主要技术参数。射孔弹药量：23g；穿深(混凝土靶)：≥400 mm；入口孔径≥10mm；孔密：13孔／m；弹闭合直径：45mm，弹张开直径103mm；额定压力：60MPa；额定温度： 150℃(RDX)，170℃(HMX)。
国内四川油田在1996年完成研制工作，并在川东双6井、川西北中10井、川中磨50井等共进行8井次井下模拟试验，井深在1000—3000m范围内；在四川资4井、长庆陕138井、德阳浅气层等进行6井次现场服务均获成功。1997年通过大庆油田检验和“九五”项目组验收。1998年4月通过总公司鉴定。
2、水力割缝射孔技术
90年代以来开展的深穿透水力割缝射孔技术是油田完井工程中增产、增注，提高原油采收率的一项新工艺，是高压水射流技术顺应当今世界“深穿透高孔密”采油技术发展方向而开发的先进技术。1997年美国ICT公司研制成功了水力深穿透射孔技术。
①技术原理。采用液压控制技术，以超高压清水为动力，实现套管冲孔，并在井下岩层中水力切割出水平深孔，在井筒周围形成孔径30-35mm，最大水平穿透深度达3m的无压实、无污染的水平孔眼，属一种典型的小曲率短半径径向钻孔技术。其作业结果是增大泄油面积及油流通道，大大提高井筒周围的导流能力，同时，降低套管强度受损。对低渗透、薄油层有较广泛的使用前景。
②井下射孔工具。井下射孔工具是水力深穿透射孔系统的核心，主要部件包括：过滤器组件、锚、射孔方位控制组件、控制部分组件、软管部分组件、冲头部分组件、射孔器检测器。
③射孔参数。孔性质：水平深孔；孔径：30-35mm；孔深度：最深达3m；孔壁渗透率：无压实、无污染原始地层的渗透率。
作为一项特殊的射孔技术，美国ICT公司曾于1999年在大庆、辽河油田进行了5口井施工作业服务效果突出。
3、超正压(氮气)射孔工艺技术
超正压(氮气)射孔是90年代兴起的一项试油射孔新技术，由于氮气的惰性特性，使得它对井下流体物化性质无不良影响，而且可以迅速排放，不污染施工现场周围环境。研究表明采用超正压射孔作业和多种增产措施配套使用，可以大大改善初期完井效果。现在斯仑贝谢、哈里伯顿等公司都开展了此项技术的研究和应用工作。
①超正压射孔工艺技术原理。
射孔前加压，使井底压力达到高于地层岩石破裂压力后再射孔，集射孔(水击作用)、增产处理(造缝作用)、孔眼疏通(负压作用)为一体。施加的气体可以是天然气、氮气、二氧化碳等，作用于油层的液体可以是盐水、原油、酸液等，甚至可以带支撑剂。资料显示，采用超正压射孔后90％井的表皮系数为负值。
②超正压射孔的三大作用。
a.水击压裂作用。射孔弹爆炸瞬间，井内产生巨大的压力激动，产生强烈的水击现象，能够猛烈地冲击射孔孔眼，使其压实带形成裂缝，提高了射孔压实带的渗流能力。
b.造缝作用。射孔弹爆炸后，井筒内积蓄的高压气体推动井底流体迅速进入裂缝使其延长扩大，形成裂缝网，在纵向上将各孔眼连通，径向上穿过浸入带与地层流体连通，改善了近井地带的渗流条件，有利于提高产量。
c.负压作用。造缝结束后，通过井口将氮气放掉，使井底形成负压，此时，地层压力大于井筒内流体压力，地层流体经过微裂缝和孔眼流入井筒，起到了负压清洁孔眼和诱喷的作用。
③超正压射孔典型管柱如图2。
我国对超正压射孔工艺技术的研究和实验非常重视并将其列入了中国石油天然气总公司课题。1997—1999年吐哈油田采用超正压射孔19井次，取得了明显的地质效果。
4、复合射孔压裂工艺技术
在提高射孔弹穿深的同时，人们已考虑把射孔和造缝结合起来，其中的一个办法就是把聚能弹射孔与推进剂压裂有机的结合起来，这是提高射孔有效深度，增加地层渗流面积的一种新途径。
此种复合射孔是采用油管传输射孔（TCP）+高能气体压裂一次完成作业。复合射孔压裂弹由聚能射孔弹和固体推进剂两部分组成。作业时，首先利用射孔弹爆炸形成的高速射流在套管、水泥环和近井岩石中形成穿孔，然后，固体推进剂进行二次爆炸瞬时跟上燃烧形成的高温气楔，拓宽延伸射孔形成的裂缝，使之与自然裂缝相交，在井筒周围形成裂缝网络，并延伸射孔深度，有效地提高产能。
射孔参数：API标准地面混凝靶有效裂缝1.5m，平均孔径≥12mm，射孔相位90°，发射率98％。
在消化美国、独联体先进技术的同时，大庆、胜利、华北、四川、大港等油田都开展了这项研究，其中，大庆油田改用液体燃料，已推广使用并取得了很好的效果。目前胜利油田和西安某研究所正在研究射孔的同时进行压裂加砂技术。由于复合射孔工艺牵涉的设备不多，较易推广。
5、创新的多层射孔系统——一种套管外射孔新方法
美国Marathon石油公司对多层完井工艺及产能进行分析表明，用传统的射孔方法会使30％的净油层得不到处理。对各油层段独立运作虽然可以使多层得到有效处理，但太耗时间和金钱。于是该公司推出套管外射孔完井系统(EXCAPE系统)。该系统可对多层地层顺序射孔并分层增产，而且套管柱内不用任何其他工具，有效地克服上述传统射孔的缺点。
该系统包括射孔枪、隔离装置、液压控制管线、井下压力测量计和可在套管外预测油层情况的遥测信号系统。其工作原理为：将射孔枪及相关硬件(如点火头、控制管线、单向止回阀及压力计等)装在套管外面，套管下入时，各射孔枪隔开放置，以使需完井的各层都有射孔枪。套管柱精确定位，下到相关深度后固井，枪身也凝固住。射孔枪液力和电力驱动点火两种，若为液力点火，使用液驱点火头的复合剪切销来顺序对各层射孔，射到套管和地层，接着进行增产处理。射孔时，通过外点火线对地层的下层射孔，接着仍通过此线对下一个下层射孔。射孔弹定向射通套管和地层。射孔作业还能驱动枪下面的瓣阀来隔开另一个下层。一旦每个层射开并强化处理以后，就可用钢丝或连续油管取出隔离装置。隔离装置是一种压力为28MPa(最大可达70MPa)的陶瓷瓣阀装在两枪之间，能分层处理。
套管外射孔系统的优点概括为：省时、省钱、高产量。据初步统计，在第5～6层完井后，该方法比常规多层射孔完井法省时60％，成本节约15％—20％。更重要的是能有效增加产量、提高采收率。
套管外射孔系统可从两个方面提高产量，一个是做到对每个油层单独处理和设计，可以很好地解释每个油层的独特性质；第二个是由于节省时间，可更快地采出原油并把对油层的潜在伤害降到最小。
该系统于1999年在第一口井(Marathon公司所属)上试验，该井深762m，分4个潜在生产层段。在3h以内将其全部射开，各层点火相隔时间20 min，测试产能是相邻的用传统法射孔井的两倍；随后在美国俄克拉何马州进行射孔作业，成功地在一口深达2438m的井中射开12个层段。
