“先锋”等孔径多簇射孔技术 让非常规油气藏实现常规开采
“临门一脚”出油气
等孔径多簇射孔技术主要应用于非常规油气藏勘探开发。图为等孔径多簇射孔技术原理动画示意图。 
由中油测井西南射孔技术中心研发团队自主研发的“等孔径射孔弹”自动生产线正在有条不紊地进行生产。 
中油测井西南射孔技术中心研发团队正在进行“等孔径多簇射孔”作业，将深埋地下的能源宝藏开采产出，为千家万户送去温暖与希望。
从2021年11月至今年3月，四川地区在去冬今春保供工作中累计生产天然气162.8亿立方米，净上载国家管网42.7亿立方米，创历史新高。
沃野千里的巴蜀大地，是我国天然气工业的摇篮，这里每年担负着为川渝地区、京津冀地区保障天然气供应的重要使命。四川盆地蕴藏着丰富的天然气资源，但正如唐朝大诗人李白在《蜀道难》中所说，“蜀道之难，难于上青天”，川渝地区复杂的地质条件、资源特点，让油气开发之路充满挑战。
将油气从地下采出到地面，并不是一个简单的过程，需要物探、钻井、测井、完井等一系列复杂的工程技术。其中，有一项技术被称为油气开发的“临门一脚”，那就是射孔技术。而“多簇射孔”是针对非常规油气藏勘探开发的利器。零散分布于页岩中的天然气是一种非常规油气，多簇射孔技术就像在页岩中分段建设一条条“高速通道”，既要为注入压井砂液提供“入口”，还要为非常规油气从地层进入井筒提供高效流动的“出口”。“入口”决定改造效果，“出口”直接关系油气产量，因此这道工序虽小，却是影响油气产能的关键一环。
中国石油集团测井有限公司西南分公司（以下简称“中油测井西南分公司”）在低孔隙度、超低渗透率、复杂地质和工程条件下，在非常规油气藏勘探开发中智勇攻坚，淬炼出顽强的作风和高超的技术。□蒋钢 谭艺昕/文 刘建/图
A
从“一”到“多”开启攻关之路
多簇射孔技术的诞生，是一个不断探索前进的历程。
2009年，美国凭借“页岩气革命”成为世界第一大天然气生产国，让世界看到了页岩气的巨大潜力，多簇射孔技术也受到关注。拥有国内领先常规油气藏射孔技术的中油测井西南射孔技术中心研发团队凭借敏锐的“嗅觉”，迅速展开调研，得到的答案却是相关技术的“封锁”，这让心潮澎湃的技术团队感觉“撞上了南墙”。
“当时，我们以拥有国内领先的常规油气藏射孔技术为傲。但在非常规油气藏勘探开发方面，我们有着紧迫感与危机感。”中油测井射孔首席技术专家唐凯回忆道。
“常规油气藏射孔技术是开门见山，主要在直井段搞油气开发；非常规气藏开发采用的多簇射孔技术则是蜿蜒穿梭，是在水平上倾井探寻资源。”唐凯指出非常规油气藏射孔的难点。
一曲一直、一横一竖，位置不同，关山难越。如何将刚硬的金属工器具安全高效地输送至水平目的层？如何为非常规油气储层精准分段？如何实现一次下井多级点火可靠作业？如何打通“出口”与“入口”？这4道难题成为科技攻关路上的“拦路虎”。
“成熟的常规油气藏射孔技术，是一次下井点火一次，而非常规油气藏射孔是一次下井多次点火，从‘一’到‘多’是攻关要点。”曾参与早期研发的中油测井西南射孔技术中心主任罗苗壮指出两种技术的主要差别。
找到问题，就有了方向。研发团队开启了从“一”到“多”的攻关之路，联合运用石油工程、流体动力学、爆炸技术等知识，搭好理论框架体系，可是“孵化”出的第一版设计不够全面，只有推倒重来。满足基本功能的第二版设计却在实验阶段一波三折。石以砥焉，化钝为利。9个月后，第四版设计终于满足了所有需求，并通过实验验证。
实验室的成果只是科研攻坚的第一步。研发团队抱着笨重的“铁棍长枪”挺进现场，不断打磨技术、适应地层条件，先后尝试在水平井内由一级点火变成两级点火，逐渐增加至多级点火，并将桥塞坐封等工艺技术逐一融入现场应用。经过6个月的现场试点应用，顺利完成理论成果的现实转化。
2010年7月21日，在中国第一口非常规气井“W201井”，多簇射孔技术发挥出色，助力日产气达2000立方米。
“用多簇射孔技术解决非常规气藏开发，这条路我们能走，也走对了！”回忆起当时的场景，唐凯的话语更加坚定。国内首套多簇射孔技术应运而生，研发团队为它取了个响亮的名字：“先锋多簇射孔技术”。
B
从“有”到“优”乘东风夯基础
科技助力，获产提气。2011年初，国家“十二五”规划明确提出“推进煤层气、页岩气等非常规油气资源开发利用”，此时，“先锋多簇射孔技术”也取得突破性进展。此后，国家发改委、国家能源局在长宁—威远、昭通、涪陵和延安批准设立了4个国家级页岩气示范区，就此拉开了非常规油气增储上产的序幕。得天独厚的优势，让已率先掌握多簇射孔技术的中油测井西南射孔技术中心研发团队成竹在胸，乘上了国家试点非常规气藏开发的“东风”。
新目标，新任务。如何在国内、国际市场扎根立足，实现从“有”到“优”，这又是一项新的挑战。
研发团队将“夯基垒台，立柱架梁”作为新的攻关方向。建立以科技引领为目标的非常规油气藏射孔研究团队，扎稳技术根基。建造适用于非常规油气井勘探的专用射孔器材生产线，支撑现场应用。建设一批以非常规油气藏开发为主要业务，“能捉油龙，敢擒气虎”的一线作业队伍。
2012年2月，中油测井西南射孔技术中心研发团队在富顺—金秋反承包区块与壳牌中国公司迎来了第一次合作，作业要求下井4次，完成对4个层位的精准射孔，该团队结合区域地层特性，运用“先锋多簇射孔技术”，优化施工方案，下井2次完成4个层位射孔作业，节省大量时间和成本。“打破传统施工作业模式，一次入井多级点火，获得优质产气效果。贵公司这次作业具有前瞻性，对壳牌中国公司将来的作业形式深有启发。”壳牌中国公司高级监督艾伦向该团队发来感谢信，中油测井西南射孔技术中心研发团队也成为壳牌中国公司指定服务方。
“一战成名天下知。”此后，中石化、雪佛龙等公司纷纷抛来橄榄枝，“先锋多簇射孔技术”迎来发展春天。不仅在壳牌中国公司反承包区块和中石化焦石坝区块风生水起，还在长宁—威远、昭通、黔江等油气开发现场频传捷报，掀起非常规气藏开发的热潮，蹚出了一条非常规气藏勘探开发的新路。
C
提质增效实现“弯道超车”
随着非常规气藏开发朝着更深地层挺进，“提质增效”成为当下国内资源勘探开发的重中之重。提升作业能力、作业时效、作业效果成为中油测井西南射孔技术中心研发团队的三大主线任务。
“要想让大树的枝丫更加繁茂，必须修枝去势，打破原有长势，创造向四面发散的空间。”唐凯笃定了科研攻关思路。
明确主线，做强增量。研发团队瞄准影响“提质增效”的着力点，升级射孔工艺新方法、优化改造新工器具、创新完善技术新体系。
科研就像竞技体育，要取得好成绩，基本功是关键。技术团队夯实基础理论研究，深挖工艺难点，从宏观经验推演到微观数据论证，揭示不同射孔参数对孔径分布和改造盲段的影响规律，总结归纳创建“等孔径多簇射孔”新技法。
技术团队灵活结合多学科，优化改良射孔弹参数、调整内部结构，研制出等孔径射孔弹，将孔径标准偏差由31%降低至6%，有效促进均衡进液，提高储层改造效果。创新发明触点式模块化多簇射孔器，去除连接导线、集成雷管，将40厘米的工具串集成缩短至3厘米，由此化繁为简，有效提升现场作业质量和时效。同时创新制造国内首套插拔式射孔快速连接井口装置，用科研的力量提升安全水平。
但新的问题又摆在面前。不同井况、不同操作习惯，可能引起施工复杂，如何规范操作过程，避免事故发生，中油测井西南射孔技术中心研发团队二级工程师任国辉带领团队潜心展开攻坚。一个以地质需求为目标，工程条件为约束，AI技术为支撑的设想在他脑海中形成。经过5年多的探索，团队创立了分段、分簇、射孔参数、工艺优化算法、规则与方法，成功开发出全球首套具备射孔全工序优化设计能力的水平井“等孔径多簇射孔”地质工程一体化应用系统，将作业模式由经验开发向科学勘探升级转型，进一步完善“等孔径多簇射孔”技术体系。
“依托于‘等孔径多簇射孔’技术，我们现场作业平均时效提升了约30%，作业更安全、操作更简单，科技力量让我们尝到了甜头。”中油测井西南分公司C3408队队长邓智源说。
在“等孔径多簇射孔”技术的支撑下，近两年四川盆地非常规气藏勘探开发跑出了“加速度”，在2020年底，实现了“日产四千万立方米、年产逾百亿立方米、累产三百亿立方米、储量超万亿立方米”的产量目标，有力地保障了川渝地区及京津冀地区的用气需求。
中国石油集团测井有限公司大力实施创新驱动发展战略，坚持支撑当前、引领未来思路，为科研创新注入新动能，取得关键核心技术突破，实现“弯道超车”。用创新回答时代命题，以“破”“立”“超”填写时代答卷。站在“两个一百年”奋斗目标的历史交汇点，石油人以“越是艰苦越向前”的勇气，攻克一场又一场硬仗，努力为社会经济高质量发展攒足“底气”。
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