大斜度井、水平井再射孔起爆技术及应用

赵士华 刁林涛

(河南石油勘探局地球物理测井公司 河南南阳)

大斜度井、水平井再射孔起爆技术及应用

赵士华 刁林涛

(河南石油勘探局地球物理测井公司 河南南阳)

水平井、大斜度井再射孔的技术难点在深度控制、初级起爆和夹层传爆,采用压力复合起爆器或特制筛管配合压力起爆器的起爆方法,可以保证再射孔时的初级有效起爆和施工安全,大夹层段采用增压装置和压力起爆器的配合结构,有效地保证全井井段射孔器的正常起爆。

水平井;大斜度井再射孔;初级起爆;夹层传爆;增压装置

0 引 言

由于水平井和大斜度井井况的特殊性和保护油气层射孔的复杂性,传统的射孔方法和射孔器材已不能完全满足水平井再射孔技术的要求。由于在该种井况下射孔施工井段长,井身斜度大,只能采用压力起爆方式。初次射孔,一般使用多个压力起爆器配合延迟起爆装置,并用环空加压的办法就能实现起爆的目的。

大斜度井、水平井再射孔时,由于地层已经打开,用环空加压的方法将造成压井液挤入地层而造成地层污染,使用多个压力起爆器配合延迟起爆装置,并用环空加压的办法不能实现全部起爆的目的;还有可能由于地层渗透性强的特性出现井口加压达不到起爆器的设定值而无法起爆的现象。作为射孔施工单位,如何保证大斜度井、水平井再射孔成功率,摆在我们面前的主要难点是射孔枪的起爆、管柱深度校正和夹层传爆问题。本文将着重阐述水平井、大斜度井再射孔时的夹层传爆问题的解决办法[1]。

1 夹层传爆技术原理及分类

通常,一口油、气井中,存在许多的油(气)层和夹层。所谓夹层,指的是油气井中,油(气)层与油(气)层之间的不含油(气)的层段,不能进行正常的射孔作业。在直井射孔施工中,如果地层压力不高,常采用正压电缆输送射孔施工,就是每次施工需要射开多层,夹层段的长短和个数,对施工影响很小。但在大斜度井、水平井中,由于井身斜度大,靠器材自身重量,根本无法到达目的层段,只能采用油管或钻杆输送射孔器材的方法进行射孔施工,层段的多少和长度,就成为影响射孔效果和质量的主要环节之一。

水平井和大斜度井,尤其是大斜度井,井身穿过的层位较多,射孔目的层段之间存在的夹层段长短不一,每次施工需要同时射开多个层位。新井射孔施工时,可以采用分级起爆,使用多个压力起爆器和延迟装置的组合即可解决。但在地层射开以后的再射孔中,加层之间的传爆问题就成为必须解决的问题。在国内各油田,现在主要采用以下几种方法来实现加层传爆:夹层枪传爆、增压装置、多级投棒,但在大斜度井水平井中,多级投棒技术受井斜影响不能使用。

2 夹层枪传爆技术

夹层枪就是不装射孔弹的射孔枪,内装导爆索、传爆管、弹架等,是保证爆轰波穿过夹层的载体。每支夹层枪在射孔管串中都是一个独立单元,各自在地面装好,下井时才串连起来。夹层枪的作用只有一个,就是将上级射孔枪传递来的爆轰波传递到下级射孔枪。

夹层枪虽然其功能单一,但要保证爆轰波在几十米乃至几百米的夹层枪中可靠传递极其困难,在使用夹层枪传爆施工中,经常发生夹层枪内导爆索燃烧,乃至熄爆的情况,分析原因大致有如下几个影响因素:导爆索、传爆管、弹架、密封件 、枪管、人工因素等的影响。

采用传统的夹层枪传爆方式,存在许多的缺陷。首先,工作量很大,要装配100 m的夹层枪,起码需要12 h的工作时间;其次,施工成本较高;第三,可靠性差。

3 增压装置传爆技术[2]

增压装置就是利用高能复合火药燃烧产生的高压,带动下级射孔枪起爆的装置。增压装置连接图和结构如图1和图2所示。

图1 增压装置连接结构图

3.1 增压装置的特点

(1)复合传爆管具备起爆与传爆的双重功能,它可将上级射孔枪中可能衰减为低速的爆轰波恢复为正常的爆轰波输出,可以最大限度地减少因低速爆轰造成的传爆失败,提高施工成功率。

(2)传统的传爆媒介一般为导爆索或炸药,增压装置利用非火工品—液体压力传输完成了传爆功能。

3.2 增压装置的优点

(1)可靠性:增压装置在油管传输射孔工艺中的应用,减少了传爆节点,提高了夹层传爆的可靠性。

(2)经济性:操作简单、劳动强度低、缩短施工周期、节约施工成本。

增压装置在油管输送射孔中与油管配合使用,需要算准夹层长度,配好相应的油管即可。油管使用后不影响性能,可以继续使用,且连接快、操作简单,节约了夹层枪的消耗成本。

图2 增压装置结构图

3.3 使用范围及缺点

(1)夹层段长度在20 m～115 m范围内可以使用

增压装置自2002年在河南油田使用以来,累计使用100多井次,最长使用井段119 m。根据在次级起爆器压力入口监测的压力情况看,109 m处产生的增压在19.32 MPa左右,114 m处产生的增压在18.86 MPa左右。如果传爆距离超过120 m,压力衰减很大,要保证正常起爆,需要起爆器上的安全剪切值降低,这样下井过程中的危险性增加。所以最大距离不能超过115 m。

增压装置的使用,需要采用传压油管配合连接。油管的单根长度在9.60 m左右,长度小于20 m时,夹层长度不易配接尤其小于10 m的,从成本和操作程序难易上讲,使用夹层传爆枪更加合算,质量保证系数更高。

(2)井身质量差和测试联作时不能使用。

4 应用效果分析

4.1 大斜度井、水平井射孔施工

水平井再射孔施工方面我们遇到了一些有别于常规井的问题,为此也采用了一些专用的设施。由于射孔时打开的目的层位较长,再射孔起爆时采用分级起爆,将射孔时瞬间产生的高温高压及起爆时强烈的震动等分散开,这种分级起爆技术在常规射孔井中已经成熟应用,但2003年3月在东1705井施工中,次级起爆器没有成功起爆,分析认为水平井由于同时打开的目的层较长,射孔起爆后产生的高压在短时间内释放到地层中,作用在次级起爆器上的压力不足,故无法引爆,针对这一问题,技术人员寻找解决办法,最终采取在第一级射孔枪后加装一增压装置,产生足够的压力,将次级起爆器引爆的方法,在张1307井和楼平-1井的射孔施工中由于射孔层位较多,因此在第一级射孔枪后加一增压装置,起爆一次成功。

4.2 大跨度夹层传输射孔

油管输送射孔技术在油田的勘探开发中越来越重要,测试联作技术可准确取得地层的各种参数,节省作业时间,同时也可解决电缆射孔无法解决的问题。但大跨度夹层的传输射孔,若仍然采用射孔枪身作为夹层射孔枪,不但工作量大,而且成本高,对施工的安全性也存在很大的隐患。为解决由此带来的隐患,射孔技术人员寻求良好的解决办法:对大跨度夹层采用油管代替空枪,下层射孔枪再安装一个压力起爆器,利用上面射孔枪起爆所产生的高压来引爆下级射孔枪。无论是水平井还是大斜度井,对于大跨度夹层的射孔施工,用油管代替夹层枪,大大的降低了施工的劳动强度,节约了施工成本。在张2103井的射孔施工中由于夹层长达141 m,因此这个夹层用油管连接并加一增压装置,射孔一次成功。这项技术在河南油田普遍应用,取得了良好的经济效益。

5 结 论

水平井、大斜度井再射孔的传爆技术,影响整个施工的安全和质量,采用合适的传爆技术,可以提高射孔作业时效,杜绝质量事故发生。综合上述观点和现场生产实际,要做好水平井、大斜度井再射孔施工:

(1)初级起爆采用特制筛管和压力起爆器配合的结构,这样可以保证有效的起爆和油套连通,施工操作简单、节约成本。

(2)在有夹层存在的再射孔施工中,夹层段大于20 m以上的,采用增压装置和压力起爆器配合的夹层传爆技术,次级压力起爆器的安全剪切值应设在12 MPa左右,不能太小和过大。太小下放过程存在不安全因素,过大时,大的夹层段难以起爆。

(3)在夹层段小于20 m时,采用夹层枪传爆更合理。一是层段短,使用夹层油管长度配接困难,不能保证准确的夹层长度;二是合理的经济性。同时使用夹层枪传爆技术,要注意井温的影响因素,井温高时,夹层枪内的导爆索不能拉得过紧,导爆索的塑料外皮受热收缩,容易使传爆管脱落或相互远离,造成传爆失败而返工。

[1] 刘玉芝.油气井射孔井壁取心技术手册[M].北京:石油工业出版社,1998

[2] 王绣芝.油气井射孔技术.陕西应用物理化学研究所,2006(资料)

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

赵士华,女,1965年生,助理工程师,1994年毕业于河南石油职工大学采油地质专业,现在河南石油勘探局地球物理测井公司从事测井射孔工作。邮编:473132

2009-09-20编辑梁保江)

PI,2010,24(1):30～32

·方法研究·