胜利测井公司
第一章 水平井射孔概述
第二章 全方位射孔
第四章 水平井射孔配套技术
第六章 水平井射孔器材的技术要求和指标
第七章 水平井射孔施工过程
第八章 水平井射孔
第一章 水平井射孔概述
国内外水平井完井方法一般有裸眼完井、割缝筛管完井和套管完井三种。套管完井必须进行射孔施工才能达到采油，采气的目的。
胜利测井公司1991年2月完成全国第一口水平井（埕科1井）的射孔施工，填补了我国水平井射孔技术的空白。相继解决了身输送防卡，上返射孔时油管加压、引爆造筛管装置、射孔及射孔弹的定向、定向射孔器方向监控、引爆地面监测及施工工艺等多项技术关键。定向方式由全方位射孔发展到外定向、内定向射孔，引爆方式由单级引爆发展到双向引爆、多级引爆。射孔型也由最初的73型，发展到60型、73型、89型、102型、127型等系列的射孔。可满足不同曲率半径的水平井射孔要求。
水平井射孔从工艺上可分为全方位射孔和定向射孔。
对于不同地质构造的水平井应采用不同的射孔方案，当射孔层段为胶结较好的地层时，可采用全方位射孔，当射孔层段为胶结较差的地层时，为了防止油层出沙，必须进行定向射孔，使射孔孔眼在套管底部一定角度范围内。另外，为减缓高含水厚油层顶部射孔完井后的底水跟进速度，防止油层快速水淹，应进行定向射孔。
第二章 全方位射孔
水平井全方位射孔工艺与普通油管输送射孔基本相同。射孔器在进入水平段之前，必须经过曲率半径不同的大斜度井段，在这个过程中，射孔器要经受射孔管柱自重的压力、浮力、摩擦阻力、管柱的推力等，因此对射孔和弹架的有关技术指标要求较高，如耐压、抗拉、加工精度等指标。全方位射孔的相位角有30°、45°、60°等，孔密16孔/m、18孔/m、24孔/m、36孔/m。
第三章 定向射孔
定向射孔是指射开套管的方向在水平方向以下的射孔工艺，分为两方位、三方位、四方位，夹角分别为90°、120°、160°、180°，孔密可根据射孔优化设计在8孔/m~20孔/m间选择。定向射孔工艺从结构上分为外定向射孔工艺和内定向射孔工艺。
水平井外定向射孔器工作示意如图1
1 外定向射孔工艺
1.1 结构
主要由射孔、头、中间接头、尾、活络接头、方向监测装置，造筛管装置等组成。
1.2 原理
外定向射孔主要是实现结构上五定向：定向监测装置与引向器定向、引向器与射孔和偏心尾定向、射孔与射孔弹架定向、射孔弹架与射孔弹定向、与在连接时的定向。
1.2.1 射孔器在水平井段的自动定向
引向接头（见图2），可使射孔器整个结构造成偏心，只有重心在最低处，射孔器才能处于稳定状态，此时，ΣF=0、ΣM=0，原理参见图3。
R—身半径，G—射孔总重量（力），N（N′）—支持力，如果身处于图（3）中虚线位置时：合力ΣF=N′·sinθ=G /cosθ·sinθ=Gtgθ= 0，合力矩ΣM=GRsinθ= 0，在该力和力矩的作用下，身将会继续转动，直至处于平衡状态（ ΣF= 0 ，ΣM=0）
1.2.2 射孔弹在筒内的定位
射孔弹装在有一定方向孔眼的圆筒弹架上，各孔眼的位置与射孔上的盲孔相对应，弹架的两端带有定位环，装时将定位环上的定位键或定位螺丝对正筒内壁上的定位槽，射孔弹对正盲孔。
1.2.3 与的定位
采用定位螺丝使与的引向器在同一直线上。
注意
射孔弹架与射孔体、射孔体与TCP接头、射孔体与射孔体之间的定位方向一致
2 向射孔工艺
由于外定向射孔器的引向装置在射孔器的外表面，增大了整个射孔器的外径，例如89外定向射孔器的最大外径114mm，102外定向射孔器的最大外径是127mm。内定向射孔器将定向结构置于射孔内部，不影响射孔器的外径。
2.1 内定向射孔器的结构
主要由筛管、压力、射孔、TCP接头等几部分组成（工作示意见图4）。
2.2 定向原理
内定向结构如图5，在每只射孔的内部设置一套独立的定位系统，根据不同的方位要求，在圆筒弹架上设计装弹孔，在装弹孔最大夹角的中心点设置一定数量的偏重块，在弹架两端及中间部位设置轴承，采用这种偏重心结构可以使射孔弹在身内自动定向，满足各种方位设计要求。
图6~图绛红雪白的花瓣8是内定向系统的原理图。
假如定位系统处于图7的状态，由于重力与支持力之间存在着偏转角，所以合力不等于零，合力矩也不等于零，在合力矩的作用下，该系统会继续转动，直至达到图8所示状态，此时合力、合力矩都等于零，定位系统达到平衡，停止转动，射孔弹的方位与设计方位一致，实现内定向射孔。
3 内定向射孔器的优点
与外定向射孔器相比，内定向射孔工艺有三大优点：
内定向射孔整体外径比同等型号的外定向射孔外径小25mm，因此可在同一直径套管中使用较大直径射孔，有利于深穿透、高孔密和大孔径技术的应用。
采取体内部自动定位方式，定位系统不受套管的影响，定位更加精确。
射孔的外表面是一光滑的圆柱面，在井内起、下过程中不易卡或遇阻。
第四章 水平井射孔配套技术
1 油管加压造筛管装置和小眼筛管
在油气井的后期开发中，水平井补孔和改层射孔随之出现，采用套管加压工艺射孔时，加压时地层会大量吸收射孔液，不易正常引爆射孔器，又污染了地层，在水平井段使用封隔器相当困难，因此只能采取油管加压起爆方式。油管加压引爆射孔器后，如果产层压力高，油管和环套互不连通，不能对地层直接进行压井或利用射孔管柱求产。为解决这一问题，研制了一种造筛管装置（见图9），该装置是在射孔器上端的盲眼筛管内 ，安装一只长度1m，孔密10孔的小直径冲孔器 ，在冲孔器的上端安装压力，下端通过、传爆管与射孔器相连，在油管内加压引爆时，冲孔器对着盲筛管进行冲孔，同时射孔器起爆。这样射孔管柱既沟通了环套，射孔弹又打开了地层，利用该工艺可进行负压射孔。
在水平井补孔和改层射孔时，如果确定地层压力和渗透率都较低，射孔后不会发生井喷，提出管柱进行下步作业，在施工中可以不使用造筛管装置而改用小眼筛管。所谓小眼筛管是相对于生产筛管而言的，它只有一个直径6mm的筛眼。在下井过程中，射孔液经小眼流入油管，避免射孔液大量溢出井口造成浪费污染环境。加压起爆时，小眼的泄流速度小于泵车流量，油管内可正常升压引爆。上提射孔管柱时，油管孔液经小眼流回井筒，平衡了井筒压力，避免了上提射孔器过程中井液从油管内流出的现象。
2 沉沙筒和缓冲器
沉沙筒是保证在设计压力下顺利起爆的一项技术措施，虽然要求射孔时的管柱必须干净，现场施工中，油管内壁和射孔液的沉淀物，有时会堵塞传压孔，在的上方加一个沉沙筒，管柱内壁上剥落的固体物和射孔液中的沉沙物，落在沉沙筒内，干净的射孔液作用在上，确保在设定的压力范围内起爆。
缓冲器是为保证下井过程中不被误引爆而采取的一项安全措施。采用在油管内加压起爆方式时，油管与环套不沟通，当下油管的速度发生突变时（比如蹾钻、急刹车等），油管内的液柱产生的冲量作用于，根据动量定理，冲量的大小决定于作用时间，当
冲量小于剪切值时，剪切销反复受冲量的影响，稳定性发生变化，严重时会压爆；当冲量大于剪切值时，会压爆，造成误射孔。缓冲器将冲量的作用时间、力的作用方向改变，保证了在下井过程中的安全。在结构上，沉沙筒连接在缓冲器的上方，见图10。
人蟒情深3 尾声信号监测技术
水平井射孔的井段一般较长，射孔器由几支至几十支射孔连接而成，加压起爆后，准确判断射孔是否完全发射，对于指导下一步的施工具有很重要的意义。将尾声信号弹接在整个射孔串的最下端，只有当最后一支完全发射后，尾声信号弹才会被激发，大约15~30s的延时，尾声信号弹爆炸，产生尾声震动波。尾声弹的结构如图11。
公安派出所组织条例尾声信号监测仪用模拟和数字两种方式，记录射孔过程中的振动、声言、压力信号，实现射孔全过程的记录和监测。套管或油管加压时，当压力升高到一定数值，射孔器被引爆时，安装在环套和油管上震动传感器，将射孔瞬间的的震动波传递给监测仪；安装在环套和油管上的压力传感器将压力变化传递给监测仪，对应曲线中的波形突变的峰值为射孔器引爆时射孔波，15~30s钟后的突变值为尾声信号弹的回波，即尾声波。从监测波形图上可
观察到射孔的整个过程。
第五章 水平井射孔引爆技术
在水平井射孔中，引爆射孔器有套管加压引爆和油管加压引爆两种方式。在两种引爆方式中，均可利用射孔器起爆瞬间产生的压差来实现多级起爆（在射孔器中间加多个），所用内部结构基本一致。使用时，必须根据水平井射孔井段的垂深和射孔液的密度，计算在设计深度的静压力，从安全的角度出发，剪切销的设计压力必须大于设计深度的静压力3MPa以上，8MPa以下。剪切销可用以下公式计算：
6MPa＜P－ρh＞10MPa
式中 P------设计剪切销的压力，MPa
ρ------射孔液的密度，kg/m3
h ------射孔顶界的垂深，m
根据P的计算值，选择适应的剪切销。周中明
1 单向引爆技术
单向引爆就是只在射孔器头部或尾部安装一只完成射孔。单向引爆适用于井深小于3000m，一次射开井段小于150m且没有夹层的水平井。
2 双向引爆技术
当一次射开井段较长（超过150m），或者含有夹层，但夹层较小时（夹层小于10m），采用双向起爆，即在头、尾处各安装一只，两支的销钉剪切值设计完全一致，加压起爆时，如果一只首先起爆，另一只会被射孔爆轰波销毁。如果因某种原因，传爆中断，另一只会在继续升高的泵压作用下起爆，或者在井筒内瞬间产生的射孔爆轰波压爆，完成射孔。胜利乐安油田草20断块的水平井，大部分射孔井段在180m以上，采用双向引爆工艺，施工22井次，均一次成功。双向引爆技术适用于新井射孔，改层射孔或补孔射孔时，只要井漏不严重，也可采用双向引爆技术。
3 多级引爆技术
水平井射孔在大夹层传爆方面还存在一定问题，有时因大夹层不传爆返工，甚至因夹层
压瘪而造成体遇卡，因返工或卡事故造成经济损失。为了解决这一问题，我们在水平井射孔中研究使用了多级引爆技术。
氧化锰3.2 压力— 压力式多级引爆技术
压力—压力式多级引爆技术是利用射孔射孔时，在目的层附近的环空中产生压力波来实现的。理论分析和实践可证明，当200发以上的89弹射孔时，在5½in的套管内，可产生30Mpa以上的压力波，该压力足以引爆下一级。
当射孔井深超过3000m且含有较大夹层时，可采用该项起爆技术，每个油层单独使用一个，而用油管和筛管代替夹层。既可避免事故，提高成功率，又可以节约射孔成本。该起爆技术的设计要求严格，计算要求精确，每个销钉的剪切值要接近。该技术在新井射孔和井漏不严重的情况下都能使用。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议