負壓射孔與防漏失一體化工藝技術

王向東，王 輝，張 勇，施明華，周大志

(中石化勝利油田分公司，山東 東營 257237)

引 言

勝利海上埕島油田東斜坡位于埕島油田主體東北部，東營組油藏具有埋藏深、油藏溫度高、孔隙度及滲透率低等特點，儲層平均孔隙度為13.3%～17.4%，平均滲透率為44×10－3μm2。由于依靠天然能量彈性開采，無注水能量補充，地層能量衰減較快，地層虧空嚴重[1－7]。為保證東營組低滲油藏的長效開發，研制了超深穿透負壓射孔與防漏失一體化工藝管柱，使用超深穿透彈射孔，增大近井地帶泄油面積，提高油井產量[8－10];同時通過射孔+防漏失閥一趟施工，避免作業或生產過程中外來流體接觸地層，提高了油層保護水平，在試驗及現場應用中取得了較好效果。

1 超深穿透負壓射孔與防漏失一體化工藝技術

1.1 管柱結構

圖1 射孔留槍防漏失一體化管柱

射孔槍管串主要由射孔槍、壓力起爆器、沉砂緩沖器、減震器、壓力開孔裝置和射孔封隔器組成(圖1)，自下而上依次連接。壓力開孔裝置設有泄油孔，安裝在壓力開孔裝置中的導壓管與位于射孔封隔器上方的旁通連通。旁通的上部通過油管自下而上依次連接防漏失閥和懸掛丟手封隔器。旁通中的導壓管與位于射孔封隔器下方的壓力開孔裝置連通，可將射孔封隔器上方油套環空中的液體壓力通過旁通的進液孔和導壓管傳遞到下方的壓力開孔裝置中，打開泄油孔，使射孔封隔器下方的油套環空與其上方的油套環空連通，形成負壓射孔。同時防漏失閥又可防止完井液進入射孔封隔器下方的油層。該管柱從懸掛丟手封隔器處丟開，將其以下的防漏失閥和射孔槍管串全部留在井下。防漏失閥是防止液體下行的單向閥，來自油層的液體可以將防漏失閥的閥球頂開上行，而來自上方油管中的完井液只能將閥球與閥座閉合，完井液不能通過。

懸掛丟手封隔器(圖2)的丟手機構主要包括丟手頭、上連接管、球座中心管和下中心管，上連接管的上部外圓設有螺紋與球座中心管連接。為了簡便操作，容易倒扣，懸掛丟手封隔器在丟手時，無需上提找出管柱的懸重中和點，就可以倒扣丟手;上連接管進液孔兩側的管體上裝有密封圈，防止帶壓液體從上連接管與下中心管之間的環空泄露，導致射孔槍引爆失敗;為防止懸掛丟手封隔器提前丟手，在懸掛丟手封隔器的液壓缸與上套筒之間裝有防轉銷釘。

圖2 懸掛丟手封隔器結構

2.2 工作原理

負壓射孔是指井底液柱壓力低于儲層壓力條件下的射孔，由于油管內外負壓差的存在，可使地層流體產生一個反向回流，沖洗射孔孔眼，避免孔眼堵塞和射孔液對儲層的損害，同時還可減輕壓實作業程度。一體化管柱應用專用射孔丟槍封隔器、井下防漏失閥與超深穿透射孔槍串結合，使用油管傳輸，實現2個工具的一趟下入，同時實現大負壓射孔及井液防漏失，實現井液與油層的徹底隔離，最終達到保護油層的目的。

工作原理為:工具管串通過油管連接下入油井中，管柱下到射孔井段后正轉管柱，下放加壓使射孔封隔器坐封于套管內，使其封隔密閉油套環空。通過油管與套管之間的環空打壓，使壓力通過旁通傳至導壓管，經泄油孔傳壓至壓力起爆器將射孔槍引爆。油層返出流體上行，經泄油孔與導壓管之間的環空，流經防漏失閥和懸掛丟手封隔器及油管，最終流至地面。放噴求產后，在油管內投鋼球，將懸掛丟手封隔器分階梯打壓坐封，然后正轉油管，將懸掛丟手封隔器的丟手機構與下部連接的管柱脫離，將下部連接的工具和射孔管串留于井內，最后下入電泵完井管柱完成施工。

2.3 主要工具技術參數

2.3.1 射孔丟槍封隔器

(1)射孔丟槍封隔器坐封方式為液壓坐封，解封方式為上提管柱，膠筒耐溫為160℃，工作壓力不大于35 MPa，丟手方式為投球打壓或正轉管柱方式。

(2)技術特點:增加了封隔器膠筒的密封機構，保證油套管不連通，提高負壓射孔成功率;增加防轉結構，保證PT封隔器在前期正轉坐封時不會使射孔丟槍封隔器提前跟隨其旋轉坐封;增加了帶倒扣器的丟手方式，丟手時無需記錄指重表讀數，管柱加壓70～80 kN后可直接丟手成功，施工簡單，可靠性強。

2.3.2 井下防漏失閥

井下防漏失閥內部結構主要由上軸承、下軸承、上連接管、中心管、防轉銷釘、“O”型圈、液壓缸、伸縮彈簧等組成(圖3)。整體采取316不銹鋼材質，選取特殊材質加工伸縮彈簧，連通處采用大水眼設計，耐溫為160℃，高溫下能夠在設置壓力下完成開關動作。

圖3 防漏失閥結構

2.3.3 射孔槍管串

結合一體化工藝管柱的特點，在管柱的組合及性能上進行了優化和完善，主要表現在:使用了延時起爆技術，在射孔器起爆信號檢測時不受壓力波動影響，判斷準確，并能保證壓力開孔裝置在射孔器起爆前實現開孔，油套連通形成負壓;使用了縱向+橫向減震器組合，有效減少射孔器起爆時震動對上部管串、儀器的影響;主要射孔技術參數:射孔彈射孔深度為1200 mm，孔徑為12 mm，設置油管負壓值為15～25 MPa。

3 現場實例分析

該一體化工藝技術自2013年首次試驗成功以來，已在各類中低滲油藏連續成功實施6井次，現場施工成功率為100%，累計產油12000 t。

以埕北812A－5井為例。該井儲層巖性主要為長石巖屑砂巖，石英含量為41% ～45%，粒度中值為0.17～0.33 mm，滲透率較低，為107×10－3μm2，孔隙度為20%。地層壓降約為6.5 MPa，壓力系數約為0.8091。該井壓力系數低，洗井時會發生漏失現象，對儲層造成傷害;射孔井段薄，給射孔準確性帶來了難度;該井投產作業前鉆井泥漿已浸泡井筒超過60 d，油層近井地帶存在一定程度的泥餅污染。

結合該井油藏實際情況，選擇實施了超深穿透負壓射孔與防漏失一體化工藝技術。施工中，一體化管柱由油管輸送下至預定位置后，通過電測校深，調配管柱至射孔器正對射孔油層井段后，首先下部射孔封隔器正轉，坐封于套管內，封隔密閉油套環空;之后再通過油套管環空打壓，完成射孔器的負壓起爆射孔(油管負壓為25 MPa)，地層上返出液后，通過油嘴進行放噴，放噴結束后，油管內投入鋼球打壓，將懸掛丟手封隔器分級坐封，完成油套環空的二次密封;最后通過正轉管柱實現懸掛丟手封隔器的丟手，將丟手管串留于井內，再對井下防漏失閥進行開啟壓力驗證(開啟壓力設置為21 MPa)，在低于防漏失閥開啟壓力值下對井筒進行反循環洗壓井，最后起出丟手管柱，下入電泵完井管柱完井。該井僅用時6 d完成全部投產作業，相比鄰井同類型油井投產作業節約工期2 d，可節約平臺費用48×104元。該井作業后5 mm油嘴生產，日產油為75 t/d，生產300 d后日產油一直穩定在70 t/d。

4 結論

(1)超深穿透負壓射孔與防漏失一體化工藝技術有效解決了海上中低滲油田壓力系數低、入井液易漏失污染儲層的難題，不但可以實現入井液零漏失，保護儲層物性，還有效縮短施工周期，大幅降低洗井藥劑的使用量，經濟效益十分顯著。

(2)140型高溫超深穿透射孔彈射孔穿深達1200 mm，穿透近井鉆井及作業污染帶能力強，有效增加了儲層泄油面積，有利于實現油井高產。

(3)該工藝技術的實施在國內尚屬首創，不同于國外射孔后將射孔槍直接釋放落于井內的丟槍工藝;此外，應用雙級封隔器懸掛于套管內，大幅降低了下次打撈槍身時的施工難度及生產期間的井控風險，對于陸上油田開發也有著重要的借鑒意義。

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