试油射孔联作

完井测试是指利用带有测试工具的管柱，在射孔后井筒中获取地层流体以及测试资料，并对流体和测试资料进行数据分析后，对油层进行定性或定量评价的一种方法。能够通过测试获得的各项地层和流体参数预测油气井的产液量（包括产油量、产气量和产水量），帮助人们判断测试层有无开采价值或者如何采取科学的方法进行开采以及需要采取怎样的措施以提高油气井的产量[1]。但是，完井测试作业一般是在射孔后重新下管柱进行的，射孔后压井起管柱再下测试管柱过程中，会使压井液进入射孔孔道渗入地层，造成对油气层的伤害，从

而影响地层评价的真实性。

通源石油：射孔测试联作是将射孔器与测试工具联接成管柱，一次下井同时完成射孔和测试两项作业的一项工艺技术。采用射孔测试联作，不仅能够降低作业成本和作业风险，而且避免了射孔后再次压井下管柱对地层造成的二次污染，提高油井录取资料的准确性，使油井开发评价更具有真实性[1]。目前，射孔测试联作工艺技术在国内内陆和海上油田已经得到广泛应用，形成了一整套的测试工具、作业规范和数据处理方法，技术成熟。而对于复合射孔，由于射孔的同时伴随火药爆燃所产生的高温高压气体的冲击作用，会对测试管柱（包括封隔器和测试仪器）造成损伤，因此，长期以来，复合射孔一直未能实现与测试联作，特别是在当今复合射孔技术在油气田开发上已经得到了广泛的应用，年作业量占到总射孔量的30%以上，研究开发复合射孔与测试联作工艺技术显得尤为重要。

通源石油：复合射孔与测试联作工艺技术是利用现有成熟的复合射孔产品技术以及地层测试技术，将两项技术有机地结合起来，一次下井作业，实现射孔压裂后无需起管柱，直接进行测试的一项新工艺技术。本文通过对复合射孔井筒压力分布规律的理论和试验研究，设计开发了一套能够有效衰减井筒轴向压力和径向震动的组合工具，经现场应用，该套工具能够有效保护封隔器和测试仪器不受损伤，测试仪器工作正常，解决了长期以来复合射孔与测试未能实现联作的问题。该工艺技术的突破，不仅使作业成本得到大幅度的降低，同时也降低了作业风险，对提高油井录取资料的准确度以及油井开发评价的真实性起到积极的作用。

通源石油动态高压对测试管柱的影响分析

1.1 动态高压对测试工具的影响

复合射孔动态高压对测试管柱的冲击影响主要表现在以下两个方面：通源石油：（1）复合射孔产生的动态高压在管柱中形成强的应力波，应力波在管串中传播时，由于复杂的界面条件，产生不同时差的入射波和反射波，使管柱产生轴向和径向的强烈震动，这种震动会损坏测试仪器和封隔器。

通源石油：（2）动态高压在井液中形成沿井筒内轴向传播的强冲击波，波后则会形成毫秒级的（几毫秒到几十毫秒）准静态高压[2]，强冲击波和准静态高压直接作用于封隔器，当超过封隔器的许用压力值时，可能造成封隔器失效或损坏。

1.2 动态高压在井筒中的分布规律

通源石油：（1）动态高压在井筒环空中的初始压力

复合射孔在射孔段附近区域形成的p—t曲线形态见图1。该曲线是利用井下p—t测试仪在某油田一口井复合射孔作业时实测所得，射孔器为通源公司F127－16DP38复合射孔器，射孔段长为15.2m。曲线形态表征了复合射孔器爆燃压力在井液中形成的压力峰值大小、压力上升速度以及压力的自然衰减规律。对于不同的复合射孔器和不同的井筒条件，其压力峰值、压力持续时间都有所差异，但其压力的生成以及压力的自然衰减规律都是一样的[2]。

一般情况下，复合射孔产生的动态高压在井液中形成的初始压力峰值一般在50MPa～100MPa以内，有效压力作用时间在8ms～20ms左右。

公式（2）表征了复合射孔动态高压在射孔段附近0.82m处峰值压力为100MPa时沿井筒轴向距离R的自然衰减规律。从图2可以直观地看出，当压力传播超过200m远时的压力峰值仍高于40MPa，在射孔段附近几十米的范围压力会更高，所以使用封隔器和测试仪器就会有问题，必须设计一组能够起到吸能减震作用的工具，使冲击波在距射孔段以上几十

米内能够迅速衰减到封隔器许用压力以下。

通源石油：对测试管柱安全性要求

2.1 对测试管柱安全性要求

通源石油：（1）测试管柱中的封隔器在整个作业过程中，能够可靠座封和解封，满足

测试状态要求，管串起下顺利。

通源石油：（2）射孔压裂后联接在管柱上的测试仪器（敏感压力计系统，管串密封系

统等）在井下能够正常工作。

通源石油：（3）联接在管柱上的其它井下工具工作正常。

2.2 减震吸能工具设计

2.2.1对工具的设计要求

（1）能将复合射孔产生的动态高压气体封闭在射孔段内通过吸能装置大幅度衰减，使压力传播到达封隔器时，压力峰值能够衰减到测试仪器和封隔器以及下部桥塞的允许耐压指

标。

（2）通过工具后能够大幅度衰减射孔枪串的轴向和径向的冲击震动（即应力波），以防止冲击震动引起管柱、仪器和封隔器的损坏。

2.2.2工具设计

设计开发了由伸缩式缓冲器、径向减震器和纵向减震器等组成的一组减震吸能工具。

通源石油：（1）伸缩式缓冲器

伸缩式缓冲器由上接头、缓冲外筒，浮动活塞，连接接头，缓冲心轴，下接头组成。下井时心轴处于拉伸状态，井液自动进入内腔，形成液体垫。受复合射孔动态高压的作用，缓冲器心轴可以沿轴向方向压缩2.0m，将液体通过特殊设计的阻尼孔挤出腔体，能够缓冲瞬间产生的封隔器下方体积变化和轴向应力波引起的封隔器和压力计的轴向冲击和位移，缓解射孔枪瞬间上窜产生的冲击力，防止管柱在高速冲击下产生弯曲或其它零部件损坏。

通源石油：（2）径向减震器

径向减震器是利用橡胶的阻尼减震特性，在阻隔和衰减爆燃压力向封隔器方向传播的同时，将冲击波和应力波的能量部分转换为机械能。

径向减震器具有三个方面的功能：Ⅰ.能够衰减射孔系统所引起的管柱横向震动，通过橡胶件与套管接触，避免管柱与井壁套管的直接碰撞，减缓管柱的径向冲击震动；Ⅱ.通过阻尼孔设计，衰减冲击波能量，减少对封隔器的直接冲击；Ⅲ.在DST测试时井内液体可通

过轴向阻尼器的内腔进入DST内，实现测试。

通源石油：（3）纵向减震工具

纵向液压减震器，是以弹簧减震工具为基础，在弹簧腔体上设计阻尼孔，使工具的弹簧腔与环空沟通，在射孔系统上窜时，弹簧腔体积减小，腔内液体向环空排放，在通过阻尼孔时，产生较大的摩擦阻力，吸收冲击能量，进一步减弱射孔系统对测试工具、仪器的纵向冲

击震动。

以上三种工具的组合使用，可在射孔段以上30m以内抑制复合射孔动态高压在井筒轴

向的传播，保证封隔器和测试仪的正常工作。

2.3减震吸能效果理论分析

通过数值模拟分析，证明该套组合工具具有明显的减震吸能效果。

通源石油：（1）井液中冲击波的削波效果

井液中冲击波的削波效果见图6。初始冲击波压力峰值经过保护装置之后，85MPa的峰值经过了半个阻尼装置，压力就削减到50MPa；完全经过装置之后，压力峰值削减到7.8MPa，阻尼削波效果达到94.2％。该缓冲阻尼装置的削波效果非常显著。

通源石油：（2）管串中应力波的缓冲减震效果