水平井射孔工艺技术(科普)

水平井射孔工艺技术

1、简介

水平井工程是近年发展起来的一项新技术，是“稀井高产”的重要手段。水平井技术已成为近50年来石油技术进步的代表象征，这从勘探到提高采收率各个阶段均有着广泛的应用潜力，在实现井网调整，控制流向和完井类型，减少液流损失和调整油藏压力等方面的灵活性，已成为一种油藏完井新方法，而水平井射孔技术则是水平井技术的重要组成部分。四川石油测井公司早在1994年就对水平井射孔技术开始了立项研究，经过几年的研究和现场试验，形成了一整套中、长半径的水平井射孔工艺技术，该技术国内领先，部分技术达国际先进水平，该成果获中国石油天然气集团公司2000年技术创新二等奖。

水平井套管井射孔完井既有利于提高产量又有利于以后进行增产措施和封堵作业。但水平井射孔井段长达几百米甚至上千米，要求射孔一次作业成功；要求向水平两边或两边以下３０°定向发射以免造成砂子沉降和底水突进；要求长达几百米的射孔枪顺利通过造斜段下入和起出。实践证明，我们已经解决了上述难题并能保证施工的安全性和可靠性。

2、主要特点

²采用液压延时分段起爆方式能完成长水平段的射孔作业。

²采用弹架旋转的内定向方式，定向精度高且与枪身旋转的外定向方式相比，在相同套管内径下可选择更大直径的水平井射孔枪。

²采用接头旋转扶正环和滚珠枪尾可大大减少起下射孔枪时的摩擦力。

²接头与枪体之间，公母接头之间采用防退扣装置，避免了落枪的可能。

²最新研制的起爆开孔装置可实现水平井的再射孔而不会将井液挤到地层中去。

²可实现全井筒氮气加压起爆方式完成水平井的射孔作业。

²可实现限流压裂的水平井射孔作业。

²利用独创的旁通传压起爆系统能完成水平井的射孔测试联作。

²采用地面监测系统能监测井下各段射孔枪的发射情况。

3、主要技术参数

²射孔枪外径：Ф８９mm 、Ф102mm 、Ф127 mm

²最高工作压力：９０MPa 、105MPa 、90MPa

²延时时间：５—7min

²定向方式：内旋转定向

²定向精度：±５°

²定向率：>９５％

²发射率：>９９％

²孔密：１０－２０孔／米

²枪体抗弯能力：３０°／３０米。

4、施工工艺

（1）起爆方式

水平井射孔起爆不同于一般直井射孔，不能采用投棒起爆方式，也不同于一般斜井射孔，它属于超长井段射孔，不宜采用一个压力起爆器的起爆方式。在水平段各点压力值相等，它可以实现几个乃至几十个射孔段的同时起爆，完全满足水平井一次射孔多段的要求，将大大提高工效。四川石油测井公司已成功地应用了三种负压起爆方式，分别是：①液垫或气垫加压力延时起爆器；②油压开孔装置加压延时起爆器；③旁通传压装置加压力起中爆器。

（2）传爆装置

因为水平井射孔多为长井射孔，所以传爆显得尤为重要。通过大量实验，我们采用导爆索加传爆管逐级接力式传爆。枪身中有传爆管扶正定位装置，对传爆管三维固定，保证传爆管间隙在5±1mm以内。传爆管殉爆参数试验，在常温空气介质中，两传爆管轴心线无偏差时，殉爆距离可达100mm，两传爆管轴心线偏差5mm，殉爆距离可达40mm。这确保传爆可靠。（3）深度定位

由于水平井井眼轨迹与直井有较大的不同，它主要由三部分组成：直井段、斜井段和水平段。我们采用射孔管柱实探人工井底与磁性定位器和自然伽玛仪校深相结合的方法。具体方法是：在直井段预设校深短节（校深短节至射孔枪的管柱长度要准确丈量）。实探人工井底并上提管柱到射孔位置后，在油管内测定短节深度，以完成深度定位。

（4）常用下井管柱

①在新井（未射孔过的井）使用的管柱

多段、大跨距射孔管柱。它可分为二种：

²A型：多段、大跨距油管输送式射孔管柱。起爆方式为环空加压。

这种管柱在射孔枪被送到水平段以后，在地面加压于油套环空，使多段、大跨距射孔枪同时点火，延期射孔，射孔后直接起出管柱进行下步施工。

我们将全部射孔枪分成若干组，每组枪首、尾各配一个起爆器，做到“双保险”，以保证每组枪的可靠起爆。另外，我们能做到点火后延时，每隔一分钟起爆一组枪，这样可在地面判断射孔枪是否全部发射。

它主要适合于水平段多段射孔或为分流压裂提供通道，并且是该井第一次射孔（若第二次射孔不可采用环空加压方式）。

²B型：多段、大跨距射孔-测试联作式管柱。

它适用于水平井的多段射孔或分流压裂提供通道，并要求取油层产量压力资料的井况。

这种类型的管柱及施工工艺是把射孔枪和地层测试器集为一体的，既能射孔又能测试的工艺技术。采用油管输送的方式，把射孔枪接到管柱下部，地层测试器接到管柱中部，把它们输送到预定位置。采用地面环空加压方法起爆射孔枪后，立即操作地层测试器进行开关井，求得油层产量和压力等资料，进而评价地层。这样一举两得，提高了工效。

②在老井（水平井再射孔）使用的管柱

水平井再射孔的成功与否，关键是否采用可靠实用的起爆方法。解决了水平井再射孔的起爆，也就解决了传统射孔技术不适应水平井再射孔的矛盾。有下述四种起爆方式来进行水平井的再射孔：

²A型：压力开孔装置+压力(延时)起爆器

采用这种办法最好将套管掏空到一定深度再下管柱，以保证一定的负压值。通过控制开孔装置和压力起爆器的剪销数目，先加压起爆起爆器，再继续加压使开孔装置开孔。

²B型：压差开孔装置+压差（延时）起爆

通过设定开孔装置和压差起爆器的剪切销的不同剪切值，井口加压，控制油压和套压之差，当油压大于套压一定值，起爆起爆器，再继续加压，增大压差值使开孔装置开孔。

²C型：51型开孔枪+压力(延时)起爆器

井口加压到一定值时，压力起爆器起爆，起爆器首先引爆51型开孔枪，在油管上开孔形成筛管，同时通过传爆管传爆，继续引爆射孔枪，射孔弹发射，完成射孔作业。

²D型：一体式压力（延时）起爆开孔装置

该方法与第三种方法一样，井口加压只需控制起爆器即可完成射孔作业，地面装配和现场使用都较方便，是水平井再射孔的新方法。