定向井射孔联枪工艺方法技术研究与应用

冯以升 李国红 张雪萍 佘金芝 赵玉红

(河南石油勘探局地球物理测井公司 河南南阳)

定向井射孔联枪工艺方法技术研究与应用

冯以升 李国红 张雪萍 佘金芝 赵玉红

(河南石油勘探局地球物理测井公司 河南南阳)

文章分析了在定向射孔作业时,定向弹架与导爆索走向不合理等影响因素,提出改进定向井射孔联枪工艺方法,解决定向弹架与导爆索走向,实现射孔穿孔有规则的聚能圆孔,从而提高射孔穿深效果。

定向井;射孔联枪工艺;应用效果

0 引 言

随着油田开发的深入发展,开采难度不断增加,对射孔工艺的要求也越来越高[1]。为了适应开发市场的需要,河南油田测井公司2008年引进了定向射孔新技术。该技术包括直井定方位和斜井(水平井)定向射孔技术。目前,已累计射孔作业53口井,通过对这53口定向井进行射孔效果跟踪分析,发现其中22口直井定方位射孔效果非常好,31口斜井(水平井)定向射孔施工有8口井射孔效果不好,如表1所示,主要表现在:个别射孔弹穿孔不规则,不能形成有规则聚能圆孔,从而影响射孔穿深效果。

表1 水平定向井射孔弹穿孔不规则统计表

1 射孔联枪工艺影响因素分析

1.1 射孔联枪工艺

经过对出现穿孔不规则、影响射孔穿深效果的8口水平定向井分析讨论,结果表明出现穿孔不规则是由于水平井定向射孔弹架布孔夹角大,特殊的定向偏心配重旋转弹架与导爆索外绕的联枪工艺配合不合理,导爆索与射孔弹盘药型罩非常近,导爆索在起爆时就会严重地干扰这一发射孔弹射流能量的聚集和射流的稳定性,从而大大地降低射流的穿透力,最终导致不能形成聚能圆孔,严重影响射孔穿深效果。

1.2 影响因素分析

影响射孔器的射孔效果的主要因素包括聚能射孔弹综合质量,射孔枪对射孔器效能的影响,周围环境对射孔器效能的影响,弹架及布孔方式,导爆索对射孔器效能的影响。

(1)聚能射孔弹

普通射孔是利用聚能射孔弹爆炸时产生的聚能气流击穿套管、水泥环,在地层中形成直径10mm左右,长度数百毫米孔道的过程[2]。影响聚能射孔弹综合质量的原因有射孔弹的药量、炸药类型、装药结构、装药工艺、药型罩、弹壳、炸高、传爆方式和射孔弹的连接方式等。经查出现不聚能穿孔问题的上述8口水平定向井使用的都是DP40RDX34-5射孔弹,生产厂家提供的产品主要性能指标及检验结果,产品质量符合要求,如表2所示。

表2 DP40RDX34-5射孔弹主要性能指标及检验结果

(2)射孔枪对射孔器效能的影响

射孔枪在井内不仅承受环境压力,而且还承受射孔弹爆轰产生的内压。若射孔枪密封性能差,枪身出现渗漏,枪内射孔弹接触井液将产生拒爆现象,不但不能穿孔,而且还可能使枪身破裂。从射孔作业后的射孔枪表面可以看出不是没穿孔,而是没有形成聚能圆孔。

(3)周围环境对射孔器效能的影响

影响射孔器效能的周围环境因素主要有:射孔间隙、岩石围压和井筒压力、温度等。通过查阅出现问题的这8口水平定向井资料,发现这8口水平定向井的各种参数并无规律可循。

而且现场施工的236口常规井效果都很好,没有出现任何问题,排除了井内参数对射孔效果的影响。

(4)射孔弹的孔密对聚能穿孔的影响

根据射孔优化设计技术研究的结果,在一定的相位条件下,增大孔密将有利于提高油气井产能,但孔密增大到一定程度时,射孔弹序列前一发射孔弹爆轰过程中产生冲击波将会严重影响后一发射孔弹的爆轰和射流的对称性,产生射孔弹之间的干扰,从而严重影响射孔的深度和孔眼圆孔率[3]。而这8口水平定向井的孔密是每米18或19孔,不属于高孔密。2008年经在河南井楼、新庄、杨楼等油田大量地使用了大孔径高孔密射孔弹,孔密为每米24或40孔,射孔效果很好,没有出现上述问题,排除了孔密对聚能穿孔的影响。

(5)导爆索的布孔方式对射孔器效能的影响

通过做常规井导爆索联枪绕向和水平定向井导爆索与射孔弹联枪绕向的对比实验来看,两者的不同点在于常规井导爆索与射孔弹的配合联枪时,导爆索都从射孔弹的尾部螺旋布孔连接,导爆索与射孔弹的聚能端距离很远,不会对射孔弹的聚能效果产生影响。而水平定向的弹架由于要实现定向射孔,如1-4象限,2-3象限,3-4象限,1-2-3象限定向射孔,势必会造成有几发射孔弹的夹角比较大(如相位180°、120°),这样导爆索在联完上一发弹后,必须从这发弹的尾部绕到下一发弹的聚能端才能继续进行后续联枪工作,导爆索与这发弹的药性罩非常近,这样当导爆索在起爆时,就会破坏到这发弹的聚能效果,使穿孔不规则,行不成聚能圆孔,影响穿深。

2 实验研究应用

图1 改进后的定向井联枪效果图

经过对弹架和联枪工艺方法进行技术改进,将导爆索从弹架里内走向,在每一发射孔弹的尾部打上两个导槽,使导爆索稳稳当当的从这两个导槽通过去联下一发射孔弹,如图1所示,这样导爆索从弹架里面过把每发弹联上,既不伤导爆索而且导爆索都在每发弹的尾部,离射孔弹的聚能端距离很远,在导爆索起爆时绝对不会影响射孔弹的聚能效果。通过使用改进的弹架和联枪工艺对新 2304,新9418,新2306,新 3205,新2302,新 2309(定向斜井),楼 1160,楼 Z20(定向斜井)及水平定向井新浅25-平8,新浅25-平2,新浅25-平1井进行了射孔效果跟踪,发现射孔效果很好,穿孔成规则圆孔,孔径大聚能穿深效果好。

3 结 论

通过对弹架和联枪工艺方法进行技术改进,改变导爆索在弹架里内走向,使导爆索的起爆不影响射孔弹的聚能效果,大大提高了射孔穿透深度,导爆索从弹架里面走,使联枪、装枪过程中不会伤到好的射孔枪,有效防止工程质量事故和安全隐患的发生,减少返工次数,提高射孔作业时效。

[1] 孙新波,刘 辉,王宝兴,等.复合射孔综述[J].爆破器材,2007,36(5)

[2] 刁刚田,刘志华,周家驹,等.复合射孔技术的应用[J].钻采工艺,2003,26(6)

[3] 王海东,孙新波.国内外射孔技术发展综述[J].爆破器材,2006,35(3)

TE248

B

1004-9134(2010)02-0075-02

2009-07-06 编辑:梁保江)

冯以升,男,1963年生,测井和注册安全工程师,1989年毕业于江汉石油学院测井仪器专业,2002年建立和推行HSE管理体系,现在河南石油勘探局地球物理测井公司安全科。邮编:473132