埕海地區一趟管柱分層延遲射孔試油聯作技術研究與應用

＊張奉喜 顧冰 趙子豪 錢旭瑞 陳星

（1.中國石油集團海洋工程有限公司天津分公司 天津 300457 2.中國石油集團海洋工程有限公司 北京 100010）

由于石油領域的不斷發展和完善，使得許多先進設備和技術不斷涌現，其中試油環節也不例外，試油階段也出現了許多新的工藝，這些工藝都顯著增強射孔的質量以及效率，給射孔未來的發展帶來了很大幫助。其中最為明顯的就是射孔試油聯作技術，其不僅效率高，而且測試準，所以被廣泛應用在試油環節。不過其對多層射孔井的應用效果還不是很好，測試結果都是多層的混合數據，缺乏每層的準確數據，同時測試的時間較長，非常容易引發事故。為解決上述問題便研發出了一趟管柱分層射孔試油聯作技術，此技術既能對不同地層展開良好的射孔與測試，又能通過一趟管柱對同一層展開二次射孔，可見此技術的應用效果非常良好，能夠使試油過程更加的安全、可靠。

1.一趟式管柱分層射孔試油聯作技術的優點

一趟管柱分層射孔的應用效果有兩個，第一個是通過一趟管柱對多個層分別展開移位射孔，第二個是通過一趟管柱對同一層實施二次射孔，其優點有很多，首先，一趟管柱能夠對每個油層展開測試，這就很大程度的增強了測試的精確度，減小了試油時間。其次，一趟管柱能夠對跨度很大的地層展開移位射孔，這就很大程度的增強了射孔效率，而且在槍串連接過程中，不需要借助射孔槍引爆下一層位，這就顯著減少了費用。再次，一趟管柱對同一層實施二次射孔時，其流動性能會增大，就有效增強了射孔的效果。最后，此技術可有效發現薄產層，劃分出水層，不僅減少了試油的成本，而且還提升了勘探的效率。此技術是在2007年被提出和試驗的，先把安全機械點火頭安裝在射孔器的最下面，然后將射孔器放入井中進行引爆，最后拿出射孔管柱，并查看底端的點火頭，發現銷釘被剪切，試驗失敗，而導致試驗失敗的原因主要有兩個，分別為：（1）引爆射孔器以后，由于爆轟高壓影響，使得銷釘被剪切，所以試驗失敗。（2）引爆射孔器以后，由于爆轟震動影響，使得銷釘被剪切，所以試驗失敗。由此可見，爆轟高壓和爆轟震動均會造成銷釘剪切，而使試驗失敗，所以解決壓力及震動就是此技術的主要研究內容。

2.一趟管柱分層射孔試油聯作技術的設計方案

(1)釋壓方案

為探究引爆射孔器以后所形成的壓力對起爆設備的影響，便進行了如下試驗，將P-T儀和射孔槍進行連接，在點火以后便得到了槍內P-T的曲線情況，詳見圖1所示，通過圖1可知在1.0875s時，射孔壓力急劇上升，達到了最大值108.23MPa，而且持續了10ms，其爆轟高壓可瞬間剪切點火頭銷釘。對射孔井下壓力出現的原因展開詳細分析，能夠發現對第2級起爆裝置具有影響的壓力是來自第1級射孔器引爆瞬間所形成的壓力，因此為有效減少第1級射孔器的壓力，就需要在第1級射孔器的底端安裝釋壓設備，并在它的下端連接空槍。釋壓設備的運行機理是先在射孔槍的底端留有一部分常壓空間，然后在射孔的時候，依靠槍內急增的壓力把設備中的壓力釋放出來，使活塞不斷推動壓孔，讓常壓空間和密封環空相連，這樣射孔的壓力就會被釋放至空槍中，以吸收第1級射孔器在起爆時的瞬間壓力，進而保證第2級射孔器的安全。

圖1 槍內壓力曲線圖

(2)減震方案

第2級起爆裝置所形成的震動影響是來自第1級射孔器在引爆瞬間的震動，所以就需要減小第1級射孔器的震動，具體方法可在兩級射孔器間安裝2個減震器來完成，這樣就有效保證了第2級射孔器的安全。

(3)起爆方案

因為點火頭會受壓力和震動的影響，所以安全方面沒法保證，只能依靠一趟管柱分層射孔試油技術來保證安全。要想保證起爆安全，可使用TCP電棒起爆設備進行起爆，因為TCP電棒起爆設備被廣泛用于帶有大電流雷管的油氣井中，具有一定的安全性。

3.射孔試油聯作技術的運行機理

射孔試油聯作技術通過一趟管柱就能完成射孔與測試效果，并準確得到井下的產量、溫度以及壓力等信息，可見其效果非常好。通常情況下，射孔試油聯作技術都是從下向上實施分層射孔與測試，所以在測試過程中，管柱的壓力應高于地層壓力。

(1)射孔管柱的運行機理

首先，第1層射孔。該層需要先把射孔管柱下到井內，在下井過程中因測試閥處于閉合狀態，所以井液就無法進到管柱當中，就需要依據負壓情況，灌入一些液墊，當確定好深度之后，再開始調整油管至目的層的后座封隔器，然后開啟測試閥，借助油管加壓來引爆壓力起爆設備，在延時過程中釋放壓力，以獲得需要的負壓值。當延時完畢就引爆一級射孔器，這樣射孔器形成的壓力就會從槍尾的壓力釋放設備中釋放出來，震動也會被兩級射孔器間的減震設備所吸收，從而實現減震效果。其次，第2層射孔。此層需要二次定位校深，并調至目的層，然后借助循環替液和掏空等措施來達到負壓射孔的規定。其先把TCP電棒放入井中，讓電棒自由落體運動，當電棒撞桿通過導向裝置時，就會和導電裝置相插接，從而進行放電，這時電流經過大電流雷管就會引爆大電流雷管，進而引爆射孔器，實現二次射孔。要是對同一層展開二次射孔，就可在第1次射孔結束移動管柱，再對準此層，實施第二次射孔。

(2)測試管柱的運行機理

在測試管柱時，運用的是APR測試器，它的運行機理為借助油管輸送射孔形式把射孔管柱下到井里，在下井過程中測試閥LPR-N是處于閉合狀態的，當管柱到達特定位置時，就開始調整其深度，然后向環空中進行加壓，并開啟測試閥以使環壓處于穩定，最后向油管投棒以引動起爆裝置，使射孔完成。

(3)APR測試管柱的運行機理

APR測試管柱最為關鍵的部件有兩個，分別為LPR-N測試閥和循環閥，第一，LPR-N測試閥。其屬于測試管柱的核心，該測試管柱主要借助它來完成井下開關。LPR-N測試閥的運行機理是先使氮氣室的氮氣充足，然后將氮氣壓力放至動力心軸，以使球閥閉合，隨后將設備下入井中，當座封隔器以后，再對環空加壓，并將壓力作用在動力心軸上以使臂下移，從而實現開井，要想關井只要釋放環空的壓力即可。第二，循環閥。循環閥主要包括三種，即RD安全循環閥、OMNI閥和RTTS循環閥。①RD安全循環閥。此閥的作用是在測試完畢封隔地層并排出管柱里的流體，一般情況緊急時也可運用。②OMNI閥。OMNI閥屬于可以反復開關的全通徑循環閥，要想關閉只需向環空中加入一些泵壓即可，要想開啟只需泄壓即可。OMNI閥的構成主要包括四個部分，分別為：氮氣室、油室、循環閥和球閥。其中氮氣室必須保證氮氣是充足的，以能夠平衡液柱及環空的壓力；球閥的作用是閉合測試管柱的，當OMNI閥在循環處時，球閥是關閉的，這時就能借助OMNI閥來展開正反循環。③RTTS循環閥。如果將其連接在測試閥的上面，則可當作循環閥來用；如果將其連接在測試閥的下面，則可當作封隔器旁通來用，它的里面帶有J型槽，可通過上提或下壓管柱來開關旁通。

4.總結

通過上述內容我們可知：一趟管柱分層射孔試油聯作技術能夠對不同層展開分層射孔及測試，不僅能夠增強試油的準確性，還能有效縮短試油時間，避免事故發生，具有良好的作用。同時借助一趟管柱還能對跨度很大的地層展開移位射孔，這樣不僅降低了下油管的數量，而且還顯著增強了井下工作的安全和質量，如果運用一趟管柱對同一層展開二次射孔，還能讓孔變得更加密集，流動性更強，進而實現提高射孔性能的作用。因為APR測試器具有大通徑，將其與一趟管柱分層射孔試油聯作技術相結合，不僅能夠應用在滲透低、污染大的儲層，而且射孔結束后再使用酸化，可起到凈化的作用，所以可將射孔、酸化、APR測試器相互聯作。