射孔新工艺新方法及应用

摘 要：投棒撞击锁销端面，锁销下行，锁定钢珠向里滚动解锁释放击针，击针受油管静压力作用下行击发起爆器，引爆射孔枪。在大跨度夹层多层段射孔施工中，采用油管（或钻杆）代替夹层枪，利用多级负压开孔装置，各个层位段独立点火，可以实现负压射孔。该装置在必须配合封隔器、延时起爆装置，环空加压点火方式实现。加压点火方式井口加压至设计压力，剪断活塞组件中的剪切销，活塞带动击针下行击发起爆器，引爆射孔枪。

关键词：射孔；压力；销钉；起爆；点火

1 投棒加压一体化装置

投棒加压一体化点火装置是为了提高TCP作业起爆可靠性而设计的。它具有既能实现投棒点火，也能实现压力点火的特点。在施工中，可根据需要选用投棒或加压任一种起爆方式。

投棒加压一体化点火装置有双火工件和单火工件两种。

1.1双火工件一体化裝置动作原理

装置上端连接安全机械点火头即可实现投棒点火，若投棒点火失败，则可采用环空加压的方式引爆。

1.2单火工件一体化装置动作原理

1）投棒点火方式。投棒撞击锁销端面，锁销下行，锁定钢珠向里滚动解锁释放击针，击针受油管静压力作用下行击发起爆器，引爆射孔枪。

2）加压点火方式井口加压至设计压力，剪断活塞组件中的剪切销，活塞带动击针下行击发起爆器，引爆射孔枪。

2 多级负压开孔装置

在大跨度夹层多层段射孔施工中，采用油管（或钻杆）代替夹层枪，利用多级负压开孔装置，各个层位段独立点火，可以实现负压射孔。该装置在必须配合封隔器、延时起爆装置，环空加压点火方式实现。

1）多级起爆负压射孔工作原理。在下井过程中，依据负压值设计控制管柱内液垫高度；封隔器坐封后，通过环空加压，压力经旁通接头、传压管进入封隔器下环空。加压至起爆压力，各级起爆装置相继起爆，进入延时状态；继续加压，多级负压开孔装置动作，加压孔关闭，产液孔道打开，封隔器以下环空与管柱内空间连通，建立负压，延时结束，射孔枪起爆。

2）多级负压开孔装置动作过程。初始状态为加压点火通道打开，加压至设定值时，负压开孔装置销钉剪断，活塞上行预定位置锁定，点火通道关闭，生产通道打开，形成负压后完成射孔。

3）装置特点。可在分段射孔中实现液压起爆负压射孔；可不使用液氮建立负压，简化工艺降低成本；可不使用掏空方法建立负压，控制油管内液面高度，即可获得准确的负压值；可适用大斜度井、水平井完成真正的负压射孔。

3 全通径射孔

3.1 全通径射孔技术原理

全通径射孔是指油管传输射孔时，当射孔弹发射以后，射孔枪内和油管内实现连通，连通孔径约等于油管内径的射孔技术，是一种完整的射孔直接投产工艺，射孔后无需提出管柱或释放射孔枪即可投产。

全通径射孔器主要由全通径射孔枪、低碎屑射孔弹、全通径连接头、全通径夹层枪、全通径耐压装置、全通径起爆装置、口袋枪、枪尾等几部分组成。形成通径的形式分弹架贴壁和完全破碎两种。

可燃式易碎含能弹架，射孔弹发射时弹架材料燃烧破碎，与射孔弹形成的碎屑一起落入口袋枪内，形成通径。

膨胀贴壁弹架，射孔时射孔弹碎屑落入口袋枪，弹架材料受热膨胀，其内、外径同时增大，紧贴枪管内壁，使射孔枪内形成较大通径。

射孔后弹架贴壁，127射孔枪形成75mm通径，89射孔枪形成55mm通径。

3.2 全通径射孔管柱结构

全通径射孔技术的基本管柱结构设计有两种：

方法1：油管+顶部起爆装置+全通径射孔器+枪尾。在下管柱的过程中，油套不连通，点火时采用油管加压点火。

方法2：油管+耐压装置+全通径射孔器+底部部起爆装置+枪尾。点火时采用油管加压点火。

3.3 全通径射孔工艺特点

枪内所有组件爆炸后全部破碎成碎屑，落入口袋枪和井底口袋，实现全通径；射孔后枪串起到筛管的作用，不需提出管柱或丢枪就可直接作为完井生产管柱，还可进行压裂、酸化等作业，有效提高射孔时效，缩短作业周期；管柱内实现通径，后期可完成生产测井等后续作业；避免了起下管柱的二次地层污染和安全操作隐患，尤其是对高压油、气井更提高了施工作业的安全性。

4 分簇射孔与桥塞联作工艺

在页岩气、煤层气等非常规油气藏开发中，采用不压井分段选发射孔被称为分簇射孔技术。水平井采用“分段多簇”射孔，多簇一起压裂模式，利用缝间干扰，促使裂缝转向，产生复杂缝网，能够有效的增加改造体积，提高储层的整体动用程度。

4.1 技术原理

分簇射孔入井枪串主要由射孔器、点火控制器、井下定位仪器等三部分组成。逐级校深，点火控制器逐级启动，分别控制各级射孔枪依次对不同的层段完成射孔。

每级分4～6簇射孔，每簇长度0.46～0.77m，簇间距20～30m，相位角60°或者180°，孔密16～20孔/m，孔径13mm。

4.2 关键技术

分级引爆技术；水平井电缆送入技术（泵送、爬行器）；桥塞材料

4.3 作业方式

1）第一次射孔（管柱或连续油管输送、爬行器拖带）；2）组合易钻桥塞和射孔器，泵送输入，坐封桥塞、射孔；3）对射孔层位进行压裂；4）钻开易钻桥塞，投入生产。

4.4 技术特点

1）显著提高作业时效，降低劳动强度；2）减少作业成本；3）易钻桥塞由复合材料制成，钻磨后的桥塞碎屑可随油气流排出井口，为后续作业和生产留下全通径井筒。

5 结论

分簇射孔技术主要适用于页岩气、煤层气等非常规油气藏的全过程不压井分段选发射孔，能显著提高作业时效，降低劳动强度，减小作业成本，并有效保护油气层。分簇射孔技术可与复合桥塞、分段压裂技术配套使用，能有针对性地开发和利用储层，提高储层的整体动用程度，是目前非常规油气藏开发领域的重要手段。川庆分簇射孔技术曾于1月在岳101-65-X2井闪亮登场，创下了5簇射孔和一次桥塞联作记录，在国内处于领先水平。曾于2月在重庆首口地方页岩气井黔页1井，分簇射开3个地层，为后续施工创造了良好的压裂通道。近年来，开发非常规气藏已成为一种趋势，分簇射孔技术市场应用前景广阔。

作者简介：张凤武，2010年毕业于广东省中山市电子科技大学中山学院自动化专业，现在担任试油试采分公司射孔大队炮103班操作员。