水平井射孔技术

水平井射孔技术

一、水平井射孔

由于油层是在水平段。该工艺采用了管柱输送射孔器，加压引爆射孔弹的方法。在定向射孔输送管柱与枪身之间装配活络接头、方向监测装置，在射孔枪上还增加了偏重心结构。

国外的水平井完井方法采用了裸眼完井、割缝钢管完井和套管固井完井。套客固井需进行射孔。国外一般采用挠性盘管输送、油管（或钻杆）输送射孔枪，在岩性疏松的储集层中采用了定向射孔。其引爆方式是加压引爆。

1990年底国内在胜利油田完成了第一口水平井。虽然我国水平井射孔技术起步较晚，但发展很快。

二、水平井射孔器材

水平井射孔枪可分为非定向和定向射孔枪两种基本类型。

1、非定向射孔器

非定向射孔所用的射孔器与普通油管输送射孔器基本相同，由于油管接头直径大于枪身直径，为了防止起下枪身时接头在套管内的阻或卡的现象，在射孔枪身上加了可滑动的防卡套。

2、向定射孔器

在定向射孔中，为了保证射孔方位符合设计要求，一种是靠枪身定向，另一种是用弹架定向。不管哪种定向都是向下射孔，三排或四排孔，弹孔之间夹角90°～120°，孔密16～20孔/m。

1）外定向射孔器

外定向射孔器主要结构是两定向：弹架与枪的定向用键槽控制；枪与枪的控制用定位销固定。另外该枪是配合引向器使用。

2）内定向射孔器

内定向射孔器的结构与油管输送射孔器基本相同，该射孔器定向射孔是靠射孔弹架控制定向的。弹架是偏重心的，其两端及中间均用弹子轴承支持。一支弹架为3m长。

3、定向射孔器枪头、枪尾及弹架

内定向所用的枪尾和普通油管输送射孔所用的枪尾相同；外定向所用的枪尾是偏重心结构同时带有定位孔，与枪身连接时必须定好位。

定向射孔使用的枪头，外定向和内定向都是一样的，一端是丝扣与枪

身连接，另一端设计为内外扣结构，外扣与筛管连接，其内扣和压力起爆器连接。

水平井定向射孔用的弹架基本结构是圆筒钢弹架。外定向弹架的特殊结构是将射孔弹布在夹角70°～180°向下射孔三排孔或四排孔，孔密16～20孔/m，两端有定向盘。内定向弹架的特殊构造：一是偏重心，即是装配好的射孔弹的弹架重心点偏在下面底部；二是该弹架的两端和中间支支撑着滚珠轴承，弹架能自由转动，又因为它是偏重心，偏向射孔弹的部位，故其转动后只有一个稳定状态。这样就能实现了定向射孔的目的。另外这种弹架要求壁厚一点，不能变形，不能弯曲。

4、引向器

引向器有两种：一种是把引向器焊在射孔枪上，造成射孔枪身偏重心只能有一个稳定状态，达到定向的目的。另一种是将引向器焊在枪身的中间接头上，通过多个带有引向器的中间接头与射孔枪身的定位销连接，同样造成了射孔器枪身只有一个稳定的状态，达到了定向的目的。当射孔顺的枪身在有液体的水平井内向前移动时，由于引向器的作用，使枪身保持在预定射孔方向上。

5、定向监测装置

定向监测装置是由外壳、偏心重锤、可活动阀瓣、回位弹簧、螺杆、挡板等组成。其工作原理是利用偏心原理制成的。方向监测装置中的自由重锤和它连接在一起的阀瓣始终保持垂直方向。当射孔枪在预定方向上时，方向监测装置外壳的泄压孔对正阀瓣，当给油管内加压力液，油管内压力上升，阀瓣即封闭泄压孔，油管内加压升至起爆器剪切销的切断压力时，起爆器引爆，射孔弹发射穿孔。当射孔枪的方位不在预定方向时，阀瓣不能封闭泄压孔，油管进入的压力液经过泄压孔从环形空间返出井口，起爆器剪切销得不到切断压力不能引爆，这时井口有压力液返出。说明射孔枪方向不正确，需要上下活动输送管柱来调整射孔枪的方向，直到预定方向时才能加压引爆射孔。若仍不能准确定向，应提出管柱，查明原因，方可继续施工。

6、活络接头

活络接头由上接头、轴承、下接头等主要部件组成，它连接在输送油管定向监测装置之间，以消除油管旋转扭力影响射孔器的方位。

7、起爆

目前在水平井射孔中使用的起爆器主要有环空加压式起爆器和油管加压引爆造筛管装置。

1）环空加压起爆器（压力起爆器）

环空加压起爆器主要由外壳、撞击针、活塞套、活塞、雷管、剪切销等组成，活塞直径为26mm，销子的材料选用了温度系数比较小的黄铜62（H62），直径为3mm，每个剪切销的剪断压力是4MPa，安全压力是3.5MPa，每个起爆器设计16个剪切销。

使用时，可根据井深和压力液的密度计算起爆器在井内的静压力，按剪切销抗剪压力，安放所需装销子的数量，从安全角度出发，设计压力必须大于井内最深处的静压力。引爆时要向套管内加压，等压力达到剪切销的剪切压力时，剪切销被剪断，撞击针向前运动击发雷管，引爆导爆索、射孔弹。

2）油管加压引爆造筛管装置

在同一口井进行第二次射孔时，由于部分地层射开，采用环空加压式起爆器射孔，往往地层会大量吸收加压时所用的液体，这样既无法起爆器孔器材，又给地层造成了污染。目前，在水平井段无法座封隔器的情况下，要采用油管加压起爆方式。油管加压起爆时，油管、套管必须是封隔的，射孔后油管、套管又必须有通路。该筛管装置就较好地解决了这一难题。

这种装置是在无孔筛管内装一支小直径射孔枪，并在其上端装压力起爆器，下端与射孔枪相连。向油管内加压引爆起爆器时，小直径射孔枪将筛管打穿，同时引爆射孔枪对层进行射孔。这项装置可以进行负压射孔，在进行负压射孔时对井内环空进行排空，排空深度应视负压差来决定。

3）起爆器的技术指标

（1）耐温：180℃/48h。

（2）耐压：50MPa。

三、水平井射孔准备工作和工程要求

1、试油队

（1）射孔通知单及井的轨迹图和数据表应在施工前5天交施工单位。

（2）射孔前应彻底洗井，压井液必须干净，不能有沉淀物，压井液一般为清水或无固相液，水平井段好用柴油，防止油层二次污染，同时减少磨擦损伤射孔器材。

（3）输送射孔器材的管柱要用标准的通管规通过。在水平段的输送管柱接箍应倒角。