射孔新工艺新方法及应用

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  摘 要:投棒撞击锁销端面,锁销下行,锁定钢珠向里滚动解锁释放击针,击针受油管静压力作用下行击发起爆器,引爆射孔枪。在大跨度夹层多层段射孔施工中,采用油管(或鉆杆)代替夹层枪,利用多级负压开孔装置,各个层位段独立点火,可以实现负压射孔。该装置在必须配合封隔器、延时起爆装置,环空加压点火方式实现。加压点火方式井口加压至设计压力,剪断活塞组件中的剪切销,活塞带动击针下行击发起爆器,引爆射孔枪。
  关键词:射孔;压力;销钉;起爆;点火
  1 投棒加压一体化装置
  投棒加压一体化点火装置是为了提高TCP作业起爆可靠性而设计的。它具有既能实现投棒点火,也能实现压力点火的特点。在施工中,可根据需要选用投棒或加压任一种起爆方式。
  投棒加压一体化点火装置有双火工件和单火工件两种。
  1.1双火工件一体化装置动作原理
  装置上端连接安全机械点火头即可实现投棒点火,若投棒点火失败,则可采用环空加压的方式引爆。
  1.2单火工件一体化装置动作原理
  1)投棒点火方式。投棒撞击锁销端面,锁销下行,锁定钢珠向里滚动解锁释放击针,击针受油管静压力作用下行击发起爆器,引爆射孔枪。
  2)加压点火方式井口加压至设计压力,剪断活塞组件中的剪切销,活塞带动击针下行击发起爆器,引爆射孔枪。
  2 多级负压开孔装置
  在大跨度夹层多层段射孔施工中,采用油管(或钻杆)代替夹层枪,利用多级负压开孔装置,各个层位段独立点火,可以实现负压射孔。该装置在必须配合封隔器、延时起爆装置,环空加压点火方式实现。
  1)多级起爆负压射孔工作原理。在下井过程中,依据负压值设计控制管柱内液垫高度;封隔器坐封后,通过环空加压,压力经旁通接头、传压管进入封隔器下环空。加压至起爆压力,各级起爆装置相继起爆,进入延时状态;继续加压,多级负压开孔装置动作,加压孔关闭,产液孔道打开,封隔器以下环空与管柱内空间连通,建立负压,延时结束,射孔枪起爆。
  2)多级负压开孔装置动作过程。初始状态为加压点火通道打开,加压至设定值时,负压开孔装置销钉剪断,活塞上行预定位置锁定,点火通道关闭,生产通道打开,形成负压后完成射孔。
  3)装置特点。可在分段射孔中实现液压起爆负压射孔;可不使用液氮建立负压,简化工艺降低成本;可不使用掏空方法建立负压,控制油管内液面高度,即可获得准确的负压值;可适用大斜度井、水平井完成真正的负压射孔。
  3 全通径射孔
  3.1 全通径射孔技术原理
  全通径射孔是指油管传输射孔时,当射孔弹发射以后,射孔枪内和油管内实现连通,连通孔径约等于油管内径的射孔技术,是一种完整的射孔直接投产工艺,射孔后无需提出管柱或释放射孔枪即可投产。
  全通径射孔器主要由全通径射孔枪、低碎屑射孔弹、全通径连接头、全通径夹层枪、全通径耐压装置、全通径起爆装置、口袋枪、枪尾等几部分组成。形成通径的形式分弹架贴壁和完全破碎两种。
  可燃式易碎含能弹架,射孔弹发射时弹架材料燃烧破碎,与射孔弹形成的碎屑一起落入口袋枪内,形成通径。
  膨胀贴壁弹架,射孔时射孔弹碎屑落入口袋枪,弹架材料受热膨胀,其内、外径同时增大,紧贴枪管内壁,使射孔枪内形成较大通径。
  射孔后弹架贴壁,127射孔枪形成75mm通径,89射孔枪形成55mm通径。
  3.2 全通径射孔管柱结构
  全通径射孔技术的基本管柱结构设计有两种:
  方法1:油管+顶部起爆装置+全通径射孔器+枪尾。在下管柱的过程中,油套不连通,点火时采用油管加压点火。
  方法2:油管+耐压装置+全通径射孔器+底部部起爆装置+枪尾。点火时采用油管加压点火。
  3.3 全通径射孔工艺特点
  枪内所有组件爆炸后全部破碎成碎屑,落入口袋枪和井底口袋,实现全通径;射孔后枪串起到筛管的作用,不需提出管柱或丢枪就可直接作为完井生产管柱,还可进行压裂、酸化等作业,有效提高射孔时效,缩短作业周期;管柱内实现通径,后期可完成生产测井等后续作业;避免了起下管柱的二次地层污染和安全操作隐患,尤其是对高压油、气井更提高了施工作业的安全性。
  4 分簇射孔与桥塞联作工艺
  在页岩气、煤层气等非常规油气藏开发中,采用不压井分段选发射孔被称为分簇射孔技术。水平井采用“分段多簇”射孔,多簇一起压裂模式,利用缝间干扰,促使裂缝转向,产生复杂缝网,能够有效的增加改造体积,提高储层的整体动用程度。
  4.1 技术原理
  分簇射孔入井枪串主要由射孔器、点火控制器、井下定位仪器等三部分组成。逐级校深,点火控制器逐级启动,分别控制各级射孔枪依次对不同的层段完成射孔。
  每级分4~6簇射孔,每簇长度0.46~0.77m,簇间距20~30m,相位角60°或者180°,孔密16~20孔/m,孔径13mm。
  4.2 关键技术
  分级引爆技术;水平井电缆送入技术(泵送、爬行器);桥塞材料
  4.3 作业方式
  1)第一次射孔(管柱或连续油管输送、爬行器拖带);2)组合易钻桥塞和射孔器,泵送输入,坐封桥塞、射孔;3)对射孔层位进行压裂;4)钻开易钻桥塞,投入生产。
  4.4 技术特点
  1)显著提高作业时效,降低劳动强度;2)减少作业成本;3)易钻桥塞由复合材料制成,钻磨后的桥塞碎屑可随油气流排出井口,为后续作业和生产留下全通径井筒。
  5 结论
  分簇射孔技术主要适用于页岩气、煤层气等非常规油气藏的全过程不压井分段选发射孔,能显著提高作业时效,降低劳动强度,减小作业成本,并有效保护油气层。分簇射孔技术可与复合桥塞、分段压裂技术配套使用,能有针对性地开发和利用储层,提高储层的整体动用程度,是目前非常规油气藏开发领域的重要手段。川庆分簇射孔技术曾于1月在岳101-65-X2井闪亮登场,创下了5簇射孔和一次桥塞联作记录,在国内处于领先水平。曾于2月在重庆首口地方页岩气井黔页1井,分簇射开3个地层,为后续施工创造了良好的压裂通道。近年来,开发非常规气藏已成为一种趋势,分簇射孔技术市场应用前景广阔。
  作者简介:张凤武,2010年毕业于广东省中山市电子科技大学中山学院自动化专业,现在担任试油试采分公司射孔大队炮103班操作员。
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