深穿透射孔聯(lián)作工藝改進(jìn)及現(xiàn)場應(yīng)用

李晶輝，唐 靜，劉學(xué)子

（中國石化西北油田分公司采油一廠，新疆 輪臺841600）

射孔測試聯(lián)作技術(shù)作為油氣勘探的一項重要技術(shù)，其重要性越來越突出。隨著勘探開發(fā)的不斷深入，在塔河油田，特別是一、九區(qū)三疊系中油組儲層都是敏感儲層，井口壓力高，作業(yè)風(fēng)險大，射孔后壓井換管柱對產(chǎn)層造成二次污染，降低完井效率，為提高油井見產(chǎn)率，要求采用深穿透負(fù)壓射孔測試聯(lián)作完井工藝。

1 深穿透射孔聯(lián)作工藝原理

深穿透射孔聯(lián)作工藝是通過負(fù)壓深穿透射孔＋液壓封隔器一體化管柱將射孔、完井功能合二為一。采取液壓封隔器代替機(jī)械封隔器，不僅大大降低了起下管柱過程中中途坐封的風(fēng)險，還為后期替輕質(zhì)油進(jìn)行負(fù)壓射孔提供了條件。該工藝即是在原有常規(guī)射孔測試聯(lián)作基礎(chǔ)上優(yōu)化而來。

1）管柱結(jié)構(gòu)（自上而下 ）：油管掛＋油管組合＋校深短節(jié)＋液壓封隔器＋球座＋打孔管＋減震器組＋射孔篩管＋延時起爆器＋射孔槍串（圖1）。

圖1 管柱結(jié)構(gòu)圖

2）工藝流程：①通過電測校深數(shù)據(jù)調(diào)整射孔槍正對層位到位，地面安裝采油樹；②對井內(nèi)反替一個環(huán)空容積保護(hù)液，正替一個油管容積的輕質(zhì)油；③投球打壓座封封隔器，環(huán)空驗封；④繼續(xù)正打壓擊落球座進(jìn)行射孔，延時起爆器工作后，泄壓至零關(guān)井，等待射孔槍延時起爆；⑤開井求產(chǎn)測試。

2 存在的問題及分析

射孔聯(lián)作的完井方式，較傳統(tǒng)的射孔、壓井、起鉆、下完井帶封管柱方式相比，在保護(hù)儲層、井控安全及優(yōu)化工序上都有較大的優(yōu)勢。但深穿透射孔聯(lián)作完井工藝因射孔彈裝藥量增大，強(qiáng)大的射孔沖擊波更易使封隔器失封，2015年發(fā)現(xiàn)TK310－1X、S96等4井次出現(xiàn)此類問題，導(dǎo)致套管異常起壓，井控風(fēng)險大。

2.1 案例：S96井

S96井下返石炭系作業(yè)采用深穿透射孔聯(lián)作方式完井，打壓至48MPa，TCP監(jiān)測儀顯示射孔成功。射孔后，4mm油嘴生產(chǎn)，油壓32.1MPa，套壓28MPa，日產(chǎn)氣5萬方，套壓有進(jìn)一步上升趨勢。該井7″套管未回接，考慮井控安全，進(jìn)行檢管施工，作業(yè)時發(fā)現(xiàn)封隔器解封銷釘被震斷導(dǎo)致失封。

射孔管柱組合（自下而上）：槍尾 ＋YD－127射孔槍（超二代射孔彈）＋ 安全槍 ＋ 壓力延時起爆器 ＋ 射孔篩管 ＋EUE倒角油管1根 ＋ 減震器（1組）＋ 接球器 ＋EUE油管1根＋打孔管2根 ＋油管（90m±）＋ 球座＋EUE油管2根 ＋EUE定位短節(jié) ＋7″MCHR封隔器 ＋TP－JC油管組合 ＋油管掛。

2.2 封隔器失封原因剖析

1）射孔產(chǎn)生的震動。近年來由于深穿透射孔、超二代射孔等方式的出現(xiàn)，相對傳統(tǒng)的127射孔彈，射孔槍裝藥量有了提升（較常規(guī)彈增加6～7g）。同時，由于炸藥的改進(jìn)升級，在相同藥量下，爆容越來越大，爆炸壓力提高，造成射孔后管柱縱向震動更加明顯（表1），井底釋放能量更加充足。

表1 塔河油田常規(guī)射孔彈參數(shù)

2）封隔器承壓級別低。射孔前，封隔器環(huán)空打壓15MPa驗封泄壓至10MPa以內(nèi)，此時水力錨處于收縮狀態(tài)，射孔強(qiáng)大的沖擊力遠(yuǎn)高于封隔器上部備壓，沖擊波帶動封隔器縱向震動，導(dǎo)致封隔器失封。

3）管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計欠缺。減震器距離封隔器100m，液壓封隔器投球打壓21MPa座封，27MPa打掉球座，射孔壓力將達(dá)到50MPa，因封隔器下部有射孔篩管，該壓力傳遞至地層會將擠封炮眼壓開，造成串層或影響評價效果。

4）射孔后開井求產(chǎn)管柱震動。一般打壓射孔后關(guān)井監(jiān)測，此時高壓沖擊波無法釋放，容易造成開井求產(chǎn)時管柱劇烈震動。

3 技術(shù)改進(jìn)方案

3.1 射孔工藝

1）優(yōu)化裝藥量。在保證射孔各項指標(biāo)的前提下，減小射孔彈加藥量（40g以內(nèi)），減少射孔產(chǎn)生的沖擊波。

2）優(yōu)化裝槍工藝。在射孔段不足4m的情況下，仍然采取4m的射孔整槍，射孔彈靠近下部，上部的空槍起到減震的作用。

3）優(yōu)化管柱組配。減震器與射孔槍之間距離至少2－3根油管，減震器從2支增加到3支，封隔器以下管柱不宜有變徑。

4）檢測坐封井段。套校時利用磁定位對封隔器座封位置附近套管變形情況進(jìn)行監(jiān)測，確保座封質(zhì)量。

3.2 工具管串

1）優(yōu)選承壓級別為70MPa的封隔器，座封壓力值設(shè)定在21MPa。

2）封隔器與射孔槍之間的距離在200m以上。

3）為降低射孔壓力，優(yōu)化射孔聯(lián)作管串組合，高壓開孔起爆器替代掉球、球座及射孔篩管，同時開孔起爆器設(shè)計為3個大尺寸開孔，開孔壓力值設(shè)為31MPa，這樣不僅能夠避免環(huán)空高壓導(dǎo)致原射孔段的破壞，而且能避免開孔起爆器因孔徑小引起堵塞導(dǎo)致后期無法正常生產(chǎn)。

4）封隔器驗封時，油壓泄至0MPa，環(huán)空打壓15 MPa驗封合格，驗封后套管留背壓15MPa（平衡射孔后向上的激動壓力）。

3.3 作業(yè)質(zhì)量

1）刮削。刮削位置定為封隔器座封位置上下100m，確保封隔器座封質(zhì)量。

3）套校、組下射孔聯(lián)作管柱，油校，調(diào)整管柱，拆防噴器，坐油管掛，安裝旋塞或1號主閥，為防止激動壓力過大造成封隔器提前座封，組下射孔聯(lián)作管柱過程中灌清水的速度控制在每組下15柱進(jìn)行灌注一次。

4）甩鉆臺，安裝采氣樹并配合專業(yè)隊伍試壓。

5）打壓至28MPa座封封隔器、環(huán)空打壓15MPa留做備壓、泵車油管打壓至31MPa打開開孔起爆器，（現(xiàn)場采氣樹油嘴套后裝35MPa法蘭盤及高壓軟管至污液罐，并對高壓軟管做固定，射孔隊放置TCP感應(yīng)器），通過泵車及采氣樹一翼控制泄壓至0MPa，觀察套管壓降；待射孔槍起爆，井口觀察震感，射孔隊觀察TCP動態(tài)曲線；射孔槍起爆后，觀察油、套壓變化情況，確保封隔器坐封完好，關(guān)井。

6）放井架、改建流程，開井，環(huán)保治理，交井。

4 現(xiàn)場應(yīng)用效果

通過對彈型、減震器用量、減震距離、點(diǎn)火方式等方面進(jìn)行統(tǒng)計分析，不斷對管柱設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，在TK344X，TK310－1X，TK936，TK139及 TK955H 五口井得以成功應(yīng)用，為高效完成施工提供了有力保障。下面以TK955H井為例加以介紹。

4.1 施工目的

封上采下（封堵4 518～4 520m，射孔評價4 556.5～4 558.0m）。

4.2 基本數(shù)據(jù)及完井方案

1）該井于2012年5月射孔完井，射孔井段4 518～4 520m，人工井底4 656m，井身結(jié)構(gòu)×7"，懸掛器位置：3 189.85m（圖2）。

另外，企業(yè)也要重視制度的實(shí)際性和針對性，不能盲目的落實(shí)管理體制。例如，企業(yè)可以排管理人員與營銷人員到市場中考察，結(jié)合市場不同的營銷模式來具體的進(jìn)行企業(yè)管理模式的改進(jìn)和完善。在目前的市場營銷的模式下，企業(yè)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行經(jīng)濟(jì)管理的實(shí)時調(diào)整也是一種管理模式的創(chuàng)新，更適應(yīng)時代的發(fā)展。

2）原完井工序：在井筒穩(wěn)定情況下套管校深、組下射孔管柱（替環(huán)空保護(hù)液）、油管校深、射孔（深穿透）；壓井后起射孔管柱、通井刮削、組下完井帶封管柱（二次替環(huán)空保護(hù)液）、拆防噴器安裝1＃主閥、坐封封隔器、放井架、拆甩鉆臺、安裝采氣樹并試壓。

3）原完井方案中存在以下問題：工序復(fù)雜，需要兩次替環(huán)空保護(hù)液，射孔后壓井過程對儲層造成二次污染，起射孔管柱過程存在安全風(fēng)險。

圖2 TK955H井射孔完井情況

4.3 改進(jìn)后射孔聯(lián)作一體化管串結(jié)構(gòu)

為實(shí)現(xiàn)一趟管柱測試完井，減少儲層污染，提高油井測試效率，對完井工藝進(jìn)行如下改進(jìn)：

1）優(yōu)選承壓70MPa SHR－HP封隔器，設(shè)計座封壓力24～28MPa。

2）射孔聯(lián)作管柱中應(yīng)用高壓開孔起爆器（設(shè)計開孔壓力31MPa）替代射孔篩管及球座，同時開孔起爆器設(shè)計為3個大尺寸（24mm×43mm），在不投球情況下既能保證封隔器坐封、降低射孔壓力，又能避免管柱堵塞影響開井測試。

3）減震器增加至3個，裝槍時將射孔彈裝到槍尾部，減震距離205.84m。

4）優(yōu)化后的管柱組合：槍尾 ＋YD－127射孔槍＋安全槍＋壓力延時起爆器 ＋ 壓力開孔起爆器 ＋27／8"EUE油管（3根）＋ 減震器（3個）＋27／8"EUE油管（18根）＋7″SHR－HP封隔器 ＋27／8"TP－JC油管（4根）＋ 定位短節(jié) ＋TP－JC油管組合 ＋ 井下安全閥 ＋31／2"TP－JC油管 ±100m＋ 雙公 ＋ 油管掛。

4.4 作業(yè)情況

1）利用刮削管柱直接替環(huán)空保護(hù)液。

2）套校時對封隔器座封位置進(jìn)行磁定位監(jiān)測，確保坐封質(zhì)量。

3）射孔聯(lián)作管柱下到位后，采取逐級正打壓坐封封隔器，其參數(shù)分別如下：4，8，12，16，20和24MPa，各穩(wěn)壓3min，繼續(xù)打壓至28MPa，穩(wěn)壓10min，后泄油壓至0MPa，封隔器坐封位置4 350.1m。

4）套管反打壓15MPa不降驗封合格，留作備壓。

5）油管正打壓至36MPa（期間打壓至31MPa時壓力開孔起爆器工作），突降至26MPa，后快速泄油壓至0MPa，延時10min槍響，井口震動明顯，監(jiān)測儀監(jiān)測到明顯震動信號。

6）該井開井求產(chǎn)測試，測試結(jié)果如下：3mm油嘴，油壓32MPa，套壓8.1MPa，日產(chǎn)氣3.9萬方，日產(chǎn)油6.7t，含水0。

4.5 應(yīng)用效果

該工藝的成功應(yīng)用能最大程度保護(hù)儲層不受污染，節(jié)約一次替環(huán)空保護(hù)液、兩趟起下射孔管柱，較設(shè)計工期提前4天完井，節(jié)約修井費(fèi)用19萬元，累計增效達(dá)40萬元，效果顯著。

5 結(jié)論及建議

通過對該工藝的研究與現(xiàn)場應(yīng)用，得到了一些實(shí)踐經(jīng)驗，對今后開發(fā)高壓油氣井、敏感儲層完井工藝具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

1）設(shè)計時應(yīng)多聽取封隔器方的建議，組織工具方、射孔隊和修井隊一起射孔，減少沖擊波對封隔器影響。在保證射孔參數(shù)、精度和封隔器坐封位置安全情況下，盡量使封隔器遠(yuǎn)離射孔井段。針對深穿透射孔，射孔段小于4m，封隔器至少離開射孔首孔120m；射孔段大于4m，封隔器至少離開射孔首孔200m以上。

2）在保證射孔各項指標(biāo)的前提下優(yōu)化裝藥量，減小射孔彈加藥量，減少射孔產(chǎn)生的沖擊波；優(yōu)化裝槍工藝，在射孔段不足4m的情況下，仍然采取4m的射孔整槍，射孔彈靠近底部，上部的空槍起到減震的作用。

3）減震器要離開射孔槍至少2根油管以上，數(shù)量增加到3只，這樣才能更好地發(fā)揮減震效果，封隔器以下管柱不宜有變徑。

4）套校時利用磁定位對封隔器坐封位置附近套管變形情況進(jìn)行監(jiān)測，確保坐封質(zhì)量。

5）通過應(yīng)用高壓開孔起爆器，坐封封隔器不需投球打壓，且能將射孔壓力降低15MPa以上，射孔后快速泄壓，整個過程不應(yīng)超過起爆器延時時間的一半。

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