趙士華 刁林濤

(河南石油勘探局地球物理測(cè)井公司 河南南陽)

大斜度井、水平井再射孔起爆技術(shù)及應(yīng)用

趙士華 刁林濤

(河南石油勘探局地球物理測(cè)井公司 河南南陽)

水平井、大斜度井再射孔的技術(shù)難點(diǎn)在深度控制、初級(jí)起爆和夾層傳爆,采用壓力復(fù)合起爆器或特制篩管配合壓力起爆器的起爆方法,可以保證再射孔時(shí)的初級(jí)有效起爆和施工安全,大夾層段采用增壓裝置和壓力起爆器的配合結(jié)構(gòu),有效地保證全井井段射孔器的正常起爆。

水平井;大斜度井再射孔;初級(jí)起爆;夾層傳爆;增壓裝置

0 引 言

由于水平井和大斜度井井況的特殊性和保護(hù)油氣層射孔的復(fù)雜性,傳統(tǒng)的射孔方法和射孔器材已不能完全滿足水平井再射孔技術(shù)的要求。由于在該種井況下射孔施工井段長(zhǎng),井身斜度大,只能采用壓力起爆方式。初次射孔,一般使用多個(gè)壓力起爆器配合延遲起爆裝置,并用環(huán)空加壓的辦法就能實(shí)現(xiàn)起爆的目的。

大斜度井、水平井再射孔時(shí),由于地層已經(jīng)打開,用環(huán)空加壓的方法將造成壓井液擠入地層而造成地層污染,使用多個(gè)壓力起爆器配合延遲起爆裝置,并用環(huán)空加壓的辦法不能實(shí)現(xiàn)全部起爆的目的;還有可能由于地層滲透性強(qiáng)的特性出現(xiàn)井口加壓達(dá)不到起爆器的設(shè)定值而無法起爆的現(xiàn)象。作為射孔施工單位,如何保證大斜度井、水平井再射孔成功率,擺在我們面前的主要難點(diǎn)是射孔槍的起爆、管柱深度校正和夾層傳爆問題。本文將著重闡述水平井、大斜度井再射孔時(shí)的夾層傳爆問題的解決辦法[1]。

1 夾層傳爆技術(shù)原理及分類

通常,一口油、氣井中,存在許多的油(氣)層和夾層。所謂夾層,指的是油氣井中,油(氣)層與油(氣)層之間的不含油(氣)的層段,不能進(jìn)行正常的射孔作業(yè)。在直井射孔施工中,如果地層壓力不高,常采用正壓電纜輸送射孔施工,就是每次施工需要射開多層,夾層段的長(zhǎng)短和個(gè)數(shù),對(duì)施工影響很小。但在大斜度井、水平井中,由于井身斜度大,靠器材自身重量,根本無法到達(dá)目的層段,只能采用油管或鉆桿輸送射孔器材的方法進(jìn)行射孔施工,層段的多少和長(zhǎng)度,就成為影響射孔效果和質(zhì)量的主要環(huán)節(jié)之一。

水平井和大斜度井,尤其是大斜度井,井身穿過的層位較多,射孔目的層段之間存在的夾層段長(zhǎng)短不一,每次施工需要同時(shí)射開多個(gè)層位。新井射孔施工時(shí),可以采用分級(jí)起爆,使用多個(gè)壓力起爆器和延遲裝置的組合即可解決。但在地層射開以后的再射孔中,加層之間的傳爆問題就成為必須解決的問題。在國內(nèi)各油田,現(xiàn)在主要采用以下幾種方法來實(shí)現(xiàn)加層傳爆:夾層槍傳爆、增壓裝置、多級(jí)投棒,但在大斜度井水平井中,多級(jí)投棒技術(shù)受井斜影響不能使用。

2 夾層槍傳爆技術(shù)

夾層槍就是不裝射孔彈的射孔槍,內(nèi)裝導(dǎo)爆索、傳爆管、彈架等,是保證爆轟波穿過夾層的載體。每支夾層槍在射孔管串中都是一個(gè)獨(dú)立單元,各自在地面裝好,下井時(shí)才串連起來。夾層槍的作用只有一個(gè),就是將上級(jí)射孔槍傳遞來的爆轟波傳遞到下級(jí)射孔槍。

夾層槍雖然其功能單一,但要保證爆轟波在幾十米乃至幾百米的夾層槍中可靠傳遞極其困難,在使用夾層槍傳爆施工中,經(jīng)常發(fā)生夾層槍內(nèi)導(dǎo)爆索燃燒,乃至熄爆的情況,分析原因大致有如下幾個(gè)影響因素:導(dǎo)爆索、傳爆管、彈架、密封件 、槍管、人工因素等的影響。

采用傳統(tǒng)的夾層槍傳爆方式,存在許多的缺陷。首先,工作量很大,要裝配100 m的夾層槍,起碼需要12 h的工作時(shí)間;其次,施工成本較高;第三,可靠性差。

3 增壓裝置傳爆技術(shù)[2]

增壓裝置就是利用高能復(fù)合火藥燃燒產(chǎn)生的高壓,帶動(dòng)下級(jí)射孔槍起爆的裝置。增壓裝置連接圖和結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示。

圖1 增壓裝置連接結(jié)構(gòu)圖

3.1 增壓裝置的特點(diǎn)

(1)復(fù)合傳爆管具備起爆與傳爆的雙重功能,它可將上級(jí)射孔槍中可能衰減為低速的爆轟波恢復(fù)為正常的爆轟波輸出,可以最大限度地減少因低速爆轟造成的傳爆失敗,提高施工成功率。

(2)傳統(tǒng)的傳爆媒介一般為導(dǎo)爆索或炸藥,增壓裝置利用非火工品—液體壓力傳輸完成了傳爆功能。

3.2 增壓裝置的優(yōu)點(diǎn)

(1)可靠性:增壓裝置在油管傳輸射孔工藝中的應(yīng)用,減少了傳爆節(jié)點(diǎn),提高了夾層傳爆的可靠性。

(2)經(jīng)濟(jì)性:操作簡(jiǎn)單、勞動(dòng)強(qiáng)度低、縮短施工周期、節(jié)約施工成本。

增壓裝置在油管輸送射孔中與油管配合使用,需要算準(zhǔn)夾層長(zhǎng)度,配好相應(yīng)的油管即可。油管使用后不影響性能,可以繼續(xù)使用,且連接快、操作簡(jiǎn)單,節(jié)約了夾層槍的消耗成本。

圖2 增壓裝置結(jié)構(gòu)圖

3.3 使用范圍及缺點(diǎn)

(1)夾層段長(zhǎng)度在20 m～115 m范圍內(nèi)可以使用

增壓裝置自2002年在河南油田使用以來,累計(jì)使用100多井次,最長(zhǎng)使用井段119 m。根據(jù)在次級(jí)起爆器壓力入口監(jiān)測(cè)的壓力情況看,109 m處產(chǎn)生的增壓在19.32 MPa左右,114 m處產(chǎn)生的增壓在18.86 MPa左右。如果傳爆距離超過120 m,壓力衰減很大,要保證正常起爆,需要起爆器上的安全剪切值降低,這樣下井過程中的危險(xiǎn)性增加。所以最大距離不能超過115 m。

增壓裝置的使用,需要采用傳壓油管配合連接。油管的單根長(zhǎng)度在9.60 m左右,長(zhǎng)度小于20 m時(shí),夾層長(zhǎng)度不易配接尤其小于10 m的,從成本和操作程序難易上講,使用夾層傳爆槍更加合算,質(zhì)量保證系數(shù)更高。

(2)井身質(zhì)量差和測(cè)試聯(lián)作時(shí)不能使用。

4 應(yīng)用效果分析

4.1 大斜度井、水平井射孔施工

水平井再射孔施工方面我們遇到了一些有別于常規(guī)井的問題,為此也采用了一些專用的設(shè)施。由于射孔時(shí)打開的目的層位較長(zhǎng),再射孔起爆時(shí)采用分級(jí)起爆,將射孔時(shí)瞬間產(chǎn)生的高溫高壓及起爆時(shí)強(qiáng)烈的震動(dòng)等分散開,這種分級(jí)起爆技術(shù)在常規(guī)射孔井中已經(jīng)成熟應(yīng)用,但2003年3月在東1705井施工中,次級(jí)起爆器沒有成功起爆,分析認(rèn)為水平井由于同時(shí)打開的目的層較長(zhǎng),射孔起爆后產(chǎn)生的高壓在短時(shí)間內(nèi)釋放到地層中,作用在次級(jí)起爆器上的壓力不足,故無法引爆,針對(duì)這一問題,技術(shù)人員尋找解決辦法,最終采取在第一級(jí)射孔槍后加裝一增壓裝置,產(chǎn)生足夠的壓力,將次級(jí)起爆器引爆的方法,在張1307井和樓平-1井的射孔施工中由于射孔層位較多,因此在第一級(jí)射孔槍后加一增壓裝置,起爆一次成功。

4.2 大跨度夾層傳輸射孔

油管輸送射孔技術(shù)在油田的勘探開發(fā)中越來越重要,測(cè)試聯(lián)作技術(shù)可準(zhǔn)確取得地層的各種參數(shù),節(jié)省作業(yè)時(shí)間,同時(shí)也可解決電纜射孔無法解決的問題。但大跨度夾層的傳輸射孔,若仍然采用射孔槍身作為夾層射孔槍,不但工作量大,而且成本高,對(duì)施工的安全性也存在很大的隱患。為解決由此帶來的隱患,射孔技術(shù)人員尋求良好的解決辦法:對(duì)大跨度夾層采用油管代替空槍,下層射孔槍再安裝一個(gè)壓力起爆器,利用上面射孔槍起爆所產(chǎn)生的高壓來引爆下級(jí)射孔槍。無論是水平井還是大斜度井,對(duì)于大跨度夾層的射孔施工,用油管代替夾層槍,大大的降低了施工的勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)約了施工成本。在張2103井的射孔施工中由于夾層長(zhǎng)達(dá)141 m,因此這個(gè)夾層用油管連接并加一增壓裝置,射孔一次成功。這項(xiàng)技術(shù)在河南油田普遍應(yīng)用,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié) 論

水平井、大斜度井再射孔的傳爆技術(shù),影響整個(gè)施工的安全和質(zhì)量,采用合適的傳爆技術(shù),可以提高射孔作業(yè)時(shí)效,杜絕質(zhì)量事故發(fā)生。綜合上述觀點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際,要做好水平井、大斜度井再射孔施工:

(1)初級(jí)起爆采用特制篩管和壓力起爆器配合的結(jié)構(gòu),這樣可以保證有效的起爆和油套連通,施工操作簡(jiǎn)單、節(jié)約成本。

(2)在有夾層存在的再射孔施工中,夾層段大于20 m以上的,采用增壓裝置和壓力起爆器配合的夾層傳爆技術(shù),次級(jí)壓力起爆器的安全剪切值應(yīng)設(shè)在12 MPa左右,不能太小和過大。太小下放過程存在不安全因素,過大時(shí),大的夾層段難以起爆。

(3)在夾層段小于20 m時(shí),采用夾層槍傳爆更合理。一是層段短,使用夾層油管長(zhǎng)度配接困難,不能保證準(zhǔn)確的夾層長(zhǎng)度;二是合理的經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)使用夾層槍傳爆技術(shù),要注意井溫的影響因素,井溫高時(shí),夾層槍內(nèi)的導(dǎo)爆索不能拉得過緊,導(dǎo)爆索的塑料外皮受熱收縮,容易使傳爆管脫落或相互遠(yuǎn)離,造成傳爆失敗而返工。

[1] 劉玉芝.油氣井射孔井壁取心技術(shù)手冊(cè)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1998

[2] 王繡芝.油氣井射孔技術(shù).陜西應(yīng)用物理化學(xué)研究所,2006(資料)

The propagated blasting technology and its application to re-perforation of high- ly deviated holes and horizontal holes.

Zhao Shihua and Diao Lintao.

The technical difficulties in re-perforating horizontal holes or highly deviated holes are depths control,primary detonations and interlayer propagated blasts.Choosing the detonating method of pressure compound initiator or tailored sieve tube coordinating with pressure initiator,effective primary explosion and construction security may be guaranteed.Adoption of the matching structure with boost device and pressure initiator at the thick interlayer section can effectively guarantee the normal detonation of perforating tools along the whole well.

horizontal holes;highly deviated holes;perforation

T J45+6

B

1004-9134(2010)01-0030-03

趙士華,女,1965年生,助理工程師,1994年畢業(yè)于河南石油職工大學(xué)采油地質(zhì)專業(yè),現(xiàn)在河南石油勘探局地球物理測(cè)井公司從事測(cè)井射孔工作。郵編:473132

2009-09-20編輯梁保江)

PI,2010,24(1):30～32

·方法研究·