马来西亚国家石油公司(Petronas)在2024年实施了一项行业首创的多管井穿孔性能综合测试项目,旨在评估不同射孔弹在复杂完井结构中的实际表现。该测试聚焦于海上浅层油藏的无钻机水泥封隔完井作业,此类作业因无法进行大规模修井而广泛采用,但过去15年中超过70%的作业未能达到预期产能,其中30%完全无产量。此次测试通过模拟真实地层压力、多层套管与水泥环结构,对10种不同类型射孔弹进行了20次实测,首次获得实验室验证的穿孔隧道几何数据,直接修正了传统商业模拟软件的严重高估问题。
测试核心在于复现实际完井环境:射孔弹需穿透3½英寸内径的油管、第一层水泥环、套管、第二层水泥环后进入岩心。实验采用AISI 4140钢板模拟L80级油管与套管,选用Trebgaster和Bentheimer砂岩代表3,000至5,000 psi强度的地层,并通过真空饱和与抗压测试确保岩心一致性。所有测试在带压力控制的专用装置中进行,实时记录上覆应力、孔隙压力与井筒压力,确保结果可比性。测试完成后,岩心被剖开,依据API RP 19B第II部分标准测量每层界面的穿透深度与入口孔道形态。

测试结果显示,主流商业模拟软件对穿孔长度的预测普遍高出实际值60%至例如,19⁄16英寸、3.5克的射孔弹在模拟中预测可穿透5英寸,但在实际测试中根本未穿透套管即失效;2英寸、6.5克弹头预测12-15英寸穿透,实际仅达50%左右。更关键的是,当油管偏心布置时,由于水泥环厚度增加导致射流能量衰减,小型射孔弹几乎全部失败。只有11克超深穿透型(UDP)弹头在偏心条件下仍能穿透至岩心,且其实际穿透深度仍低于模拟值60%以上。
基于上述发现,马来西亚国家石油公司已更新其射孔枪选型指南:全面禁用19⁄16英寸以下的小型射孔弹;要求所有水泥封隔完井作业必须采用2⅜英寸、11克或更大规格的UDP射孔弹;对于2⅞英寸以下的井眼,推荐使用新型2英寸、8克UDP弹头,其性能优于历史6.5克版本。建议在存在偏心风险的井段采用磁定向技术配合更高射孔密度,以确保储层连通性。未来设计必须引入超过50%的安全余量,用于生产预测与皮肤系数计算,避免因模拟误差导致产能评估失真。
本次测试填补了API RP 19B标准在多管系统测试方面的空白。该标准当前正修订中,但尚未建立明确的多管测试规程。Petronas与服务方共同制定了符合第II与第IV部分原则的改良测试流程,成为行业首个系统性验证复杂完井穿孔性能的方法论。该方法不仅适用于海上浅层油藏,也可推广至陆上复杂井网、多层合采等场景。对中国射孔设备制造商而言,此案例提示:出口至东南亚及中东地区的射孔弹产品,若仅依赖通用模拟数据投标,可能面临现场穿透不足的风险;应主动提供经真实地层条件验证的穿透数据,尤其在客户使用小口径油管或存在偏心井况时。
从供应链角度看,该测试强调了射孔弹性能与井下结构匹配的重要性。中国厂商若参与此类项目,需关注客户提供的井身结构图、水泥环厚度分布、套管材质与壁厚等参数,避免“一刀切”式推荐。测试中使用的高压密封容器、实时传感器系统及岩心处理设备,也反映出高端测试平台的投入成本,为中国第三方检测机构拓展油气领域认证服务提供了参考方向。未来若国内企业希望进入国际油田技术服务市场,需具备类似实验室验证能力,方可增强客户信任。
