王俊方，張龍富，夏海幫，王玉海

（中國(guó)石化華東油氣分公司，江蘇南京210019）

目前頁(yè)巖氣水平井分段壓裂主要采用泵送橋塞射孔聯(lián)作進(jìn)行分段壓裂，首段射孔因缺乏泵送通道，常采用連續(xù)油管傳輸射孔。連續(xù)油管射孔相較于鉆桿傳輸射孔、普通油管傳輸射孔，具有速度快、無(wú)須壓井等優(yōu)點(diǎn)，相較于電纜傳輸射孔，則可在帶壓下管柱的同時(shí)使射孔工具串進(jìn)入頁(yè)巖氣水平井段。連續(xù)油管射孔時(shí)，完成一次起下作業(yè)將受到6 次彎曲變形，在高溫高壓或腐蝕環(huán)境中，因受腐蝕或其他人為因素影響，造成的金屬疲勞等縮短了連續(xù)油管的壽命，因此，連續(xù)油管首段射孔費(fèi)用也相對(duì)高昂，這也是制約頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的因素之一，尤其是常壓頁(yè)巖氣井頁(yè)巖儲(chǔ)層具有低壓、低孔、低滲等特點(diǎn)[1-4]，一般產(chǎn)氣量也較低，更需要降本增效以實(shí)現(xiàn)效益開(kāi)發(fā)[5-7]。施工中起下管柱時(shí)間長(zhǎng)，射孔施工時(shí)間長(zhǎng)。連續(xù)油管自重小，較普通油管柔性強(qiáng)，常出現(xiàn)自鎖現(xiàn)象。在合適的條件下，爬行器射孔可以避免連續(xù)油管首段射孔施工費(fèi)用高、周期長(zhǎng)、易自鎖等缺點(diǎn)。井下爬行器有滾輪爬行式、伸縮抓靠式及履帶式3種[8-9]。南川頁(yè)巖氣田及周邊頁(yè)巖氣區(qū)塊最為常見(jiàn)的是滾輪式爬行器。爬行器輸送儀器或工具較鉆桿輸送、油管或連續(xù)油管輸送效率高，且成本低[10-11]。爬行器多用于水平井套管內(nèi)測(cè)井作業(yè)，也有用于大斜度注水井起下測(cè)調(diào)儀等[12-14]。南川頁(yè)巖氣田結(jié)合頁(yè)巖氣水平井的實(shí)際情況，對(duì)爬行器射孔系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行了分析，研究工藝適應(yīng)性，選取不同井況的氣井進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)研制改進(jìn)電壓隔離保護(hù)短節(jié)等措施，擴(kuò)展了滾輪爬行器使用范圍，實(shí)現(xiàn)了爬行器射孔替代連續(xù)油管首段射孔，并掌握了爬行器射孔的性能及其適用條件，提升了頁(yè)巖氣井首段射孔作業(yè)效率。

1 爬行器射孔的結(jié)構(gòu)及原理

爬行器，又稱(chēng)牽引器，在頁(yè)巖氣水平井上主要用于固放磁測(cè)井。將固放磁測(cè)井所需儀器用井下驅(qū)動(dòng)短節(jié)輸送至預(yù)定水平段，進(jìn)而完成測(cè)井作業(yè)，井下驅(qū)動(dòng)短節(jié)及其配套工具組合統(tǒng)稱(chēng)為爬行器。

通過(guò)對(duì)比分析爬行器固放磁測(cè)井與爬行器射孔的區(qū)別，得到爬行器射孔與爬行器測(cè)井施工井筒條件不同、儀器防護(hù)要求不同、供電安全要求不同，需要重點(diǎn)研究3個(gè)方面的問(wèn)題：①射孔安全問(wèn)題。射孔時(shí)雷管和橋塞火藥的激發(fā)均是由電流控制，要確保爬行器的電信號(hào)在爬行時(shí)不能作用到射孔槍串上；②爬行器安全問(wèn)題。射孔槍及橋塞點(diǎn)火時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大震動(dòng)，并產(chǎn)生高溫高壓氣體，對(duì)爬行器電子線路和結(jié)構(gòu)造成傷害，需要對(duì)爬行器內(nèi)部進(jìn)行耐溫、耐壓、抗震改造；③射孔槍串配接問(wèn)題。與射孔馬龍頭和射孔槍串配接，需要進(jìn)行接頭加工，地面進(jìn)行信號(hào)隔離檢查試驗(yàn)、模擬爬行、調(diào)整射孔槍串結(jié)構(gòu)、上翹井點(diǎn)火時(shí)如何預(yù)防射孔槍串下滑等。

通過(guò)引進(jìn)研制改進(jìn)電壓隔離保護(hù)短節(jié)、減震短節(jié)、轉(zhuǎn)接頭解決了上述3 個(gè)方面的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了從爬行器固放磁測(cè)井到爬行器射孔的拓展，擴(kuò)大了爬行器的使用范圍，形成了完善的頁(yè)巖氣水平井爬行器射孔工藝。研究設(shè)計(jì)電壓隔離保護(hù)短節(jié)，采用地面控制編碼，在爬行器供電時(shí)，將信號(hào)與射孔槍串?dāng)嚅_(kāi)。爬行到預(yù)定位置后，爬行器斷電，信號(hào)與射孔槍串連通。研究減震短節(jié)，參考減震器結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，將射孔震動(dòng)進(jìn)行緩沖消減，爬行器元器件采用耐高溫元器件，并采用硅膠減震。設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)接頭實(shí)現(xiàn)了配接射孔工具串，爬行器射孔裝置的結(jié)構(gòu)、原理及適用條件如下。

1.1 爬行器射孔裝置結(jié)構(gòu)

爬行器射孔裝置主要由地面控制系統(tǒng)和井下儀器組成。

1.1.1 地面控制系統(tǒng)

地面控制系統(tǒng)由控制計(jì)算機(jī)、控制箱組成?？刂葡溆?00 V直流電源、通訊系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)接口、主控制板組成（圖1）。

圖1 地面控制系統(tǒng)Fig.1 Ground control system

地面控制系統(tǒng)使用600 V的程控直流電源，該電源作為爬行器射孔工具串井下儀器的供電電源，可手動(dòng)調(diào)節(jié)，也可用PC機(jī)程控。PC機(jī)通過(guò)MODEM 將控制指令發(fā)往井下儀器，同時(shí)也接收井下儀器上傳數(shù)據(jù)，另外也可對(duì)程控直流電源發(fā)出電壓調(diào)節(jié)指令，設(shè)定電流最大限定值，接收程控直流電源返回的工作電壓、工作電流。

1.1.2 井下儀器

井下儀器由張力CCL短節(jié)、扶正器短節(jié)（一般一串儀器配置3～4個(gè)）、電子線路、推靠短節(jié)、驅(qū)動(dòng)短節(jié)（一串儀器標(biāo)配3 個(gè)）、補(bǔ)償短節(jié)、柔性短節(jié)、減震短節(jié)、電壓隔離保護(hù)短節(jié)等組成。同時(shí)整串儀器中還配有轉(zhuǎn)換接頭。另外還有注油泵、維修工具箱等輔助設(shè)備（圖2）[15]。

圖2 爬行器射孔井下組成Fig.2 Downhole composition of tractor perforating tool

1.2 爬行器射孔原理

爬行器與射孔槍在地面組裝連接在一起，通過(guò)地面控制系統(tǒng)控制爬行器的運(yùn)動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)射孔槍到達(dá)預(yù)定水平井段，再經(jīng)由電纜電子選發(fā)，實(shí)現(xiàn)分簇射孔[16]。操作人員控制地面控制系統(tǒng)，下達(dá)操作指令，實(shí)現(xiàn)爬行器的啟停、進(jìn)退、速度控制，監(jiān)視并記錄各種地面及井下儀器的工作狀態(tài)、工作參數(shù)。操作人員通過(guò)這些信息，實(shí)現(xiàn)爬行器進(jìn)行控制、調(diào)整，使其工作在最佳狀態(tài)，爬行器通過(guò)驅(qū)動(dòng)臂液壓推靠，將驅(qū)動(dòng)輪緊貼在套管壁上，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪，爬行器帶動(dòng)射孔槍在套管內(nèi)向前爬行，攜帶射孔槍到達(dá)射孔目的層段，最后由電纜配合完成射孔、上提。

1.3 爬行器射孔適用條件

1）井眼軌跡上傾型水平井可爬行井斜不應(yīng)超過(guò)95.7°，實(shí)際施工中已實(shí)現(xiàn)最大井斜91°的頁(yè)巖氣水平井爬行器射孔。

2）井眼軌跡下傾型水平井，因其井斜小于90°，理論上均可成功完成爬行器射孔，實(shí)際施工中已實(shí)現(xiàn)水平段長(zhǎng)達(dá)2 053 m 的下傾型頁(yè)巖氣井爬行器射孔。

3）井筒需經(jīng)過(guò)通探洗或保障井筒干凈后方可實(shí)施，井筒內(nèi)的水泥殘留、油基泥漿殘留會(huì)增大爬行阻力或造成驅(qū)動(dòng)輪打滑[17]。常見(jiàn)頁(yè)巖氣井筒內(nèi)徑115.02 mm，而爬行器射孔工具串扶正器外徑99 mm，水泥或油基泥漿殘留較多時(shí)雜物堆積帶來(lái)的井筒縮徑將導(dǎo)致爬行器射孔工具串在行進(jìn)中遇阻，難以到達(dá)預(yù)定射孔位置。爬行器射孔技術(shù)與近年逐漸擴(kuò)大推廣應(yīng)用范圍的可溶性橋塞分段改造技術(shù)具有較高的相容性，均屬于電纜傳輸作業(yè)，與縮徑的多級(jí)滑套壓裂工藝則不宜組合使用。

2 爬行器射孔施工工藝

2.1 爬行器射孔牽引力及適用井斜計(jì)算

爬行器的驅(qū)動(dòng)力由驅(qū)動(dòng)短節(jié)提供，由牽引電機(jī)通過(guò)減速器和齒輪組進(jìn)行多級(jí)減速和方向調(diào)整最終傳遞給牽引輪。在整個(gè)動(dòng)力傳遞過(guò)程中爬行器電機(jī)輸出的功率恒定，牽引輪上產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力大小與減速比相關(guān)，如下公式[18]：

式中：F驅(qū)為牽引輪驅(qū)動(dòng)力，N；P為電機(jī)輸出功率，W；n為齒輪比；i2為減速器速比；η為機(jī)械效率；r為牽引輪半徑，m；ω0為電機(jī)角速度，rad/s。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，一支驅(qū)動(dòng)短節(jié)的驅(qū)動(dòng)力為2 665.6 N，高于JHQY-B 型牽引器的驅(qū)動(dòng)短節(jié)2 000 N 驅(qū)動(dòng)力[19]。一般情況下配備3支驅(qū)動(dòng)短節(jié)下井作業(yè)，驅(qū)動(dòng)力總共7 996.8 N。

對(duì)工具串進(jìn)行受力分析可知（圖3），滿(mǎn)足以下條件時(shí)，才能滿(mǎn)足爬行器正常爬行：

式中：F1為爬行器射孔工具串重力沿井筒方向分量，N；f摩為爬行器射孔工具串沿井筒方向摩擦阻力，N；為電纜與井筒間摩擦阻力，N；F3為水平段電纜重力分量，N；F4為井筒內(nèi)流體阻力，N。

圖3 爬行器射孔工具串受力分析Fig.3 Force analysis of tractor perforating tool

水平段電纜重力分量F3則因井眼軌跡不同，在動(dòng)力與阻力間變換，為簡(jiǎn)化模型，將其按照連續(xù)上翹長(zhǎng)水平段模型簡(jiǎn)化，其在爬行器向人工井底前進(jìn)過(guò)程中表現(xiàn)為阻力。工具串運(yùn)行速度低，且因固井頂替灰漿不再采用泥漿，工具串的工作環(huán)境簡(jiǎn)化為水環(huán)境，水的黏度較低，故忽略流體阻力F4。

式（3）—式（4）中：G為爬行器射孔工具串重力，N；θ為計(jì)算的井對(duì)應(yīng)水平段傾角，°；μ為爬行器射孔工具串滾動(dòng)摩擦系數(shù)；G繩為水平段電纜重力，N；為水平段電纜與井筒間摩擦阻力，N；為斜井段電纜與井筒間摩擦阻力，N。

通過(guò)式（3）、式（4）計(jì)算，得到工具串可以向上爬行的傾角θ。

結(jié)合射孔的過(guò)程，射孔還需滿(mǎn)足在斷電后爬行器射孔工具串可以停留在原地防止滑動(dòng)造成電纜打扭，即摩擦力f摩＞F1，tanθ＜μ，取摩擦系數(shù)為0.2，則計(jì)算得到θ＜11.3°，理論情況下爬行器射孔的爬行井斜為101.3°。

代入式（3）、式（4）得：

式中：m為工具串重量，kg；μ1為爬行器射孔工具串滾動(dòng)摩擦系數(shù)，取0.015；μ2為鋼絲繩摩擦系數(shù)，取0.2；L1為水平段長(zhǎng)，m；L2為斜井段段長(zhǎng)，m；α為測(cè)井電纜每米重量，取0.4 kg/m；β為對(duì)應(yīng)L2斜井段的平均傾角，取45°；g為重力加速度，N/kg。

按照頁(yè)巖氣井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行試算，一口水平段長(zhǎng)2 000 m 的、斜井段長(zhǎng)800 m 的頁(yè)巖氣井，利用3個(gè)驅(qū)動(dòng)短節(jié)的爬行器射孔工具串完成兩簇射孔，將上述參數(shù)代入式（5）得到：

解不等式得到θ＜29.12°，即爬行器射孔工具串在通電情況下，理論上能在井斜達(dá)119.12°的長(zhǎng)水平段中完成射孔。結(jié)合上述工具串防滑要求，理論情況下爬行器射孔的爬行井斜為101.3°。

實(shí)際作業(yè)時(shí)，在上傾井段停留仍具有下滑風(fēng)險(xiǎn)，射孔作業(yè)產(chǎn)生的震動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致下滑工具串，爬行器射孔工具串采用的扶正減阻滾珠軸承會(huì)使工具串與井筒接觸的摩擦系數(shù)下降，造成電纜打扭等井下事故。因此，應(yīng)當(dāng)對(duì)施工井斜上限保留安全余量，保留100%的安全余量，則采用爬行器射孔的氣井水平段井斜角不應(yīng)超過(guò)95.7°。

2.2 爬行器射孔管柱組合

爬行器射孔管串主要由射孔馬龍頭+爬行器+射孔槍串組成，爬行器輸送射孔施工采用爬行器1次下井輸送2簇射孔槍在不同位置進(jìn)行射孔，下井工具串結(jié)構(gòu)如下：射孔馬龍頭+旋轉(zhuǎn)短節(jié)+單芯轉(zhuǎn)換短節(jié)+CCL+電子線路+上扶正器+驅(qū)動(dòng)短節(jié)+電壓隔離保護(hù)短節(jié)+柔性短節(jié)+下扶正器+減震短節(jié)+槍身接頭+射孔槍2+槍身接頭+延時(shí)起爆器+射孔槍1+射孔槍尾，槍串最大外徑φ99 mm，連接總長(zhǎng)17.5 m，總重量483.5 kg。

2.3 爬行器射孔工藝及注意事項(xiàng)

連接除射孔槍以外的完整射孔工具儀器串，連接爬行器控制箱和單芯轉(zhuǎn)換地面控制箱，使用爬行器控制箱給單芯電纜供+30 V直流電后馬上斷電，此時(shí)單芯轉(zhuǎn)換短節(jié)線路切換到射孔槍供電。使用電壓隔離保護(hù)短節(jié)小控制箱，給單芯電纜供-80 V 直流電，將電壓保護(hù)短節(jié)切換到射孔模式，檢查射孔通路，使用選發(fā)模塊模擬點(diǎn)火。使用電壓保護(hù)短節(jié)小控制箱，給單芯電纜供-80 V 直流電，將電壓保護(hù)短節(jié)切換到安全模式。使用爬行器控制箱給單芯電纜供電+25 V 直流電，保持10 s 以上，將單芯轉(zhuǎn)換短節(jié)切換到爬行器供電，繼續(xù)給爬行器供電+250 V 直流電，完成檢查爬行器功能。斷開(kāi)所有供電線路，接射孔槍下井，下放儀器到井下50 m，使用爬行器控制箱給爬行器供電。觀察CCL 信號(hào)，儀器下放到自然遇阻，啟動(dòng)爬行器，記錄CCL 信號(hào)，爬行器送射孔槍到射孔層位，停止爬行器，給爬行器斷電。使用電壓保護(hù)短節(jié)小控制箱，給單芯電纜供-80 V 直流電，將電壓保護(hù)短節(jié)切換到射孔模式，射孔槍點(diǎn)火射孔。

為確保施工安全，爬行器射孔作業(yè)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)注意以下事項(xiàng)：應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)程施工；電纜防噴器等井控設(shè)備必須按照防噴要求處于待命狀態(tài)，確保隨時(shí)可用；施工前配接好儀器，檢查爬行器工作是否正常，與井下儀器連接是否正常；地面接儀器時(shí)應(yīng)特別注意檢查密封圈；工具串下井后，在井深100 m處及爬行之前分別再次檢測(cè)，確保工具串狀態(tài)正常后進(jìn)行爬行作業(yè)；控制好電纜張力，工具串正常下行遇阻后，電纜保持10 m的余量，減少爬行器額外負(fù)載，啟動(dòng)爬行器，保持絞車(chē)下放電纜速度和爬行器爬行速度相同，張力不超過(guò)下放10 m后所顯示的值+1 kN/m；爬行過(guò)程中要全程關(guān)注電流、CCL等信號(hào)情況，防止過(guò)載及井下異常情況，主電源限流設(shè)定在2 500 mA，負(fù)載較大可適當(dāng)增加，3節(jié)驅(qū)動(dòng)不超過(guò)3 000 mA，2節(jié)驅(qū)動(dòng)不超過(guò)2 000 mA；爬行過(guò)程中推靠壓力必須嚴(yán)格控制，最大壓力不超過(guò)8 MPa，以免損壞爬行器工具串。

與常規(guī)電纜射孔作業(yè)相比，上述注意事項(xiàng)中，爬行器射孔作業(yè)時(shí)尤其要注意做好地面工具串檢測(cè)和爬行階段的推靠壓力控制。

地面檢測(cè)爬行器工具串要點(diǎn)如下：①在地面模擬爬行時(shí)，測(cè)量電壓隔離保護(hù)短節(jié)輸出端對(duì)地電壓，輸出為0 V時(shí)符合要求，確保爬行器爬行時(shí)無(wú)電源作用在射孔器材上；②測(cè)量點(diǎn)火電流和電壓，地面控制打開(kāi)電壓隔離保護(hù)短節(jié)，接通地面點(diǎn)火選發(fā)面板和射孔器材之間的通道，地面進(jìn)行選發(fā)，工作正常后，模擬點(diǎn)火，輸出電流在1 A 以上，并用模擬雷管進(jìn)行點(diǎn)火驗(yàn)證。地面工具串檢測(cè)問(wèn)題后方可配接射孔槍。

爬行器推靠壓力控制要點(diǎn)如下：井下工作時(shí)在能保證爬行正常工作的情況下，推靠壓力盡量小，可提高儀器的工作效率，啟動(dòng)時(shí)推靠壓力設(shè)定在2～3 MPa。工作過(guò)程中如果出現(xiàn)爬行打滑現(xiàn)象，電流忽高忽低，張力持續(xù)下降，爬行器未移動(dòng)，可微調(diào)加壓，直至工作正常，壓力不得超過(guò)8 MPa。爬行速度調(diào)節(jié)，可通過(guò)軟件向上或向下速度調(diào)節(jié)按鈕調(diào)整速度，轉(zhuǎn)速最好不要超過(guò)2 800 r/min，觀察各節(jié)驅(qū)動(dòng)速度誤差不得超過(guò)50 r/min，向上調(diào)節(jié)速度時(shí)注意觀察各節(jié)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速。一方面轉(zhuǎn)速要同步，另一方面如果向上調(diào)節(jié)速度而驅(qū)動(dòng)實(shí)際速度不再上升說(shuō)明速度設(shè)定過(guò)高，處于超調(diào)狀態(tài)，此時(shí)需將速度設(shè)定減小降低爬行速度，或者增加纜頭電壓，不超過(guò)380 V，直至各節(jié)驅(qū)動(dòng)速度不再上升且同步。

3 爬行器射孔的試驗(yàn)情況

3.1 試驗(yàn)井NC4-4HF井基本情況

2018年9月在重慶市南川區(qū)NC4-4HF井進(jìn)行了的爬行器射孔試驗(yàn)。NC4-4HF 井是部署在上奧陶五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組下部的1 口頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)井，為下傾型井，主要穿行龍馬溪組3號(hào)小層，水平段長(zhǎng)1 356 m，A 靶點(diǎn)井深4 103 m，井斜79.34°，垂深3 698.16 m；B 靶點(diǎn)井深5 655 m，井斜91.2°，垂深3 760.86 m；AB 高差62.7 m，首段射孔井深5 614.0～5 639.0 m，井斜91°，井身全角變化率1.48°/30 m，儲(chǔ)層埋藏深，首段射孔位置較深，使用連續(xù)油管射孔施工周期長(zhǎng)、自鎖的概率大，因此，該井選擇使用爬行器射孔進(jìn)行首段射孔施工。

3.2 NC4-4HF井爬行器射孔施工過(guò)程

該井施工過(guò)程如下：在直井段正常通過(guò)電纜下放，下至3 552.85～3 550.91 m（套管接箍1.94 m）處，校深后儀器繼續(xù)下井。到達(dá)井斜60.64°，井深3 740 m位置自然遇阻，閉合安全短節(jié)開(kāi)關(guān)，射孔操作員進(jìn)行電子選發(fā)模塊通訊檢測(cè)，通訊檢查正常后，爬行器操作員斷開(kāi)安全短節(jié)開(kāi)關(guān)并檢查確認(rèn)。爬行器開(kāi)始爬行，絞車(chē)工啟動(dòng)絞車(chē)，爬行過(guò)程中電纜張力控制在650 kg，爬行速度保持在350～450 m/h。射孔地面系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄磁定位曲線，射孔操作員觀察CCL信號(hào)，與套管數(shù)據(jù)表進(jìn)行對(duì)比，時(shí)刻注意節(jié)箍長(zhǎng)度及短套位置，做好深度校驗(yàn)，由測(cè)井隊(duì)和射孔隊(duì)通過(guò)實(shí)測(cè)曲線對(duì)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)箍進(jìn)行核實(shí)，測(cè)取節(jié)箍曲線。經(jīng)過(guò)6 h 爬行到達(dá)預(yù)定位置：5 637.5～5 639.0 m。爬行過(guò)程中驅(qū)動(dòng)輪速度保持在2 050 r/min，推靠壓力4.3 MPa，在井深5 610 m 處，驅(qū)動(dòng)輪出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，判斷為套管壁固井水泥或雜物影響，微調(diào)轉(zhuǎn)速至2 200 r/min，推靠壓力增至4.8 MPa，順利到達(dá)預(yù)定井深。校正深度使射孔槍正對(duì)射孔層位，點(diǎn)火準(zhǔn)備完成后，由爬行器操作員閉合安全短節(jié)開(kāi)關(guān)，下發(fā)射孔指令，射孔操作員開(kāi)始第一簇點(diǎn)火并記錄數(shù)據(jù)，點(diǎn)火電壓147 V，電流1 427 mA，井口有明顯震感，張力出現(xiàn)變化。第二簇射孔慢速上提掛擋程序，密切注意張力變化和磁定位曲線，保證第二簇射孔槍與設(shè)計(jì)射孔深度一致，用相同方法判斷是否射孔成功。射孔完成后按照操作程序正常上提電纜。

3.3 爬行器射孔試驗(yàn)效果評(píng)價(jià)

3.3.1 射孔成功率

NC4-4HF 井通過(guò)上提電纜提出射孔槍?zhuān)F(xiàn)場(chǎng)地面檢查發(fā)射率，應(yīng)射60孔，實(shí)射60孔，發(fā)射率100%，圓滿(mǎn)完成射孔任務(wù)。

爬行器射孔在NC4-4HF 井試驗(yàn)成功后，在工區(qū)內(nèi)推廣應(yīng)用，目前已經(jīng)順利實(shí)施7井次爬行器射孔任務(wù)（表1），成功完成7口，成功率100%，爬行器射孔施工最大水平段2 053 m，最大井斜91°，爬行器射孔在成功爬到層位后能順利完成射孔，射孔成功率100%。

3.3.2 對(duì)比評(píng)價(jià)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用首段爬行器射孔只需安裝好井口防噴裝置，給吊車(chē)掛好滑輪即可進(jìn)行射孔施工，安裝快，節(jié)約時(shí)間，而連續(xù)油管傳輸射孔、鉆輸、TCP等射孔方式，還需要進(jìn)行車(chē)組的安裝、固定，準(zhǔn)備下井材料（油管、鉆桿等），安裝時(shí)間長(zhǎng)。鉆桿和油管傳輸射孔時(shí)間最長(zhǎng)，同樣5 800 m 井深的射孔施工，鉆桿和油管傳輸需要3～4 d 的時(shí)間進(jìn)行管柱起下施工，連續(xù)油管需要16 h，而爬行器只需10 h 即可完成射孔并上提射孔槍至井口。

在NC4-4HF井試驗(yàn)中，爬行器射孔施工準(zhǔn)備、射孔作業(yè)以及撤場(chǎng)，耗時(shí)僅1～2 d，而一般頁(yè)巖氣井進(jìn)行連續(xù)油管射孔的周期約3～4 d，節(jié)約施工周期約2 d，利用爬行器射孔實(shí)現(xiàn)了壓裂試氣工程效率提升。

表1 爬行器射孔統(tǒng)計(jì)Table1 Tractor perforation statistics

首段采用爬行器射孔，相較于連續(xù)油管射孔單井可節(jié)約5萬(wàn)元，7口井累計(jì)節(jié)約費(fèi)用35萬(wàn)元。通過(guò)優(yōu)化固井膠塞，實(shí)現(xiàn)減少套管內(nèi)固井水泥殘留，可以取消通井洗井作業(yè)，減少施工工序及相應(yīng)費(fèi)用。

爬行器射孔與目前最常采用的連續(xù)油管射孔對(duì)比詳見(jiàn)表2。

4 結(jié)論

1）爬行器射孔技術(shù)能滿(mǎn)足頁(yè)巖氣水平井帶壓射孔需求，適用于頁(yè)巖氣水平井首段射孔作業(yè)。井筒條件合適時(shí)，也可用其進(jìn)行其余壓裂段中途帶壓補(bǔ)孔。通過(guò)井下電壓隔離保護(hù)短節(jié)等各類(lèi)儀器的組合能實(shí)現(xiàn)爬行和射孔之間的安全切換，保障了爬行器射孔施工的安全。

2）爬行器射孔對(duì)井筒條件要求高，井筒需處理干凈，且井眼軌跡不能過(guò)于復(fù)雜，理論上適用井斜小于95.7°的頁(yè)巖氣水平井。實(shí)際施工時(shí)，因固放磁測(cè)井需求，可將鉆輸測(cè)固井質(zhì)量改為爬行器測(cè)固井質(zhì)量，先期對(duì)井筒條件進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，若測(cè)井工具串能到達(dá)射孔井深，則爬行器射孔可以根據(jù)生產(chǎn)進(jìn)度直接安排；若測(cè)井工具串無(wú)法通過(guò)爬行器輸送超過(guò)射孔井深，則適時(shí)調(diào)整為其他方案進(jìn)行頁(yè)巖氣井水平段首段射孔。如何滿(mǎn)足上傾角度更大的頁(yè)巖氣水平井射孔需求可作為下一步攻關(guān)方向。

3）爬行器射孔安裝快，爬行時(shí)間短，相比連續(xù)油管射孔可節(jié)省工期2 d，首段射孔施工周期縮短50%，可實(shí)現(xiàn)低成本高成功率射孔作業(yè)，試氣工程工序銜接更加緊密。

表2 連續(xù)油管射孔與爬行器射孔對(duì)比Table2 Comparison of coiled tubing perforation and tractor perforation