电缆传输定方位射孔工艺的研制与应用

张文安+王在林

【摘要】定方位射孔技术是一种可以进行井下有方向性射孔的新型射孔工艺技术，其基本原理是采用电缆传输方式，首先将定方位支撑装置锚定到预定深度， 然后用陀螺仪下井测量定位装置内上部导向键的准确方位；根据陀螺仪测定的方位调整射孔枪尾部的导向头，随后射孔枪下井准确定向、射孔；最后将定位装置及射孔枪起出，实现精确定向射孔施工。充分发挥了电缆传输方式动用设备少、作业方便、施工时间短、劳动强度低等优势。

【关键词】定方位；压裂；油管；电缆；定位装置

【Abstract】Orientation perforating technology is a kind of new type of perforating with downhole directional perforation technology， its basic principle is to use cable transmission mode， the first anchor bearing support device to the desired depth， then using gyroscope under well measurement positioning device inside the upper guide key accurate orientation；According to the determination of gyroscope orientation adjustment guide at the end of the perforating gun head， then perforating gun under accurate orientation， well perforation；Finally the positioning device and the perforating gun， achieve precise directional perforation construction.Give full play to the cable transmission way used less equipment， convenient operation， short construction time， low intensity of labor advantage.

【Key words】bearing；Fracturing；Oil tube；Cable；Positioning device

引言

定方位射孔技术是一项新的射孔工艺技术，在许多国家的各大油气田广泛采用该项技术，取得了显著地应用效果。定方位射孔技术是在将陀螺测斜技术与射孔技术进行有机结合并且改进常规的油管输送式射孔管柱的基础上，开发出的一种可以进行井下定方向性射孔的新型射孔工艺技术。

1.1工艺过程。电缆定方位射孔工艺在现场施工作业时，采取以下五步骤：

（1）首先采用电缆将磁性定位器和投放工具以及定位装置连接下井， 用磁性定位器将深度确定好后， 点火将定位装置座在預定深度，然后起出电缆。

（2）第二步采用电缆将方位测量装置（陀螺仪）连接下井，方位测量装置插入定位装置后，测量方位（确定定位装置键的方位）， 然后起出电缆。

（3）第三步地面根据测量出的定位装置键的方位，调整定方位射孔枪下的导向头， 采用电缆将定方位射孔枪和夹层枪连接下井。

（4）第四步当定方位射孔枪下的导向头插入定位装置后，射孔枪即对准射孔段，射孔弹即对准设计要求的方位，此时，通电点火射孔，地面观察电缆和绞车抖动的状况，以次判断射孔枪是否起爆。

（5）上起电缆和射孔枪并解锁定位装置，当定位装置解锁后下放或上提测量射孔检查曲线，最后定位装置随射孔枪体一起起出井口完成施工。

（1）定位装置的可靠性。如何通过电缆坐封工具是定位装置丢手，同时保证定位装置坐封牢靠。

（2）射孔枪方位的确定。为确保射孔枪定向射孔，枪尾应设计导向槽，与定位装置导向键配合，实现定方位射孔。

（3）定位装置的解封技术。在定方位射孔完成后，在上提射孔仪器连接串的同时完成定位装置的解封。

2. 关键部件的研制

2.1定投放工具心轴产生的上拉力作用在定位装置的丢手活塞上，它带动定位键套、锁舌套、中心管、托环、下楔体上行，投放工具挤压筒产生的下推力下压锁紧套、上楔体下行，这时上、下楔体压缩弹簧，同时撑着卡瓦向外扩张紧贴在套管内壁上，当四个卡瓦镶嵌进套管内壁一定深度后，锁紧套不再下行时，锁舌锁住。此时投放工具剩余的高压抽拉力剪断丢手活塞上四个剪钉，完成投放工具与定位装置脱手。

3. 现场应用及效果评价

根据甲方要求，我们从2011年5月初开始， 截止2011年10月，我们对长庆油田公司油气工艺研究院指定的36口电缆定方位射孔井进行了技术服务。截至目前，我们已完成对外销售151套，实现销售收入600余万元。

（1）在现场施工时效方面：在我们的精心组织及精细施工下，在各试油队的良好配合下，电缆传输定方位射孔工艺技术，缩短了射孔现场占井时间约14小时。

（2）从起出的射孔枪来看：每口井射孔后起出的枪串，经我们和试油队技术员以及现场技术监督共同检验，射孔弹的发射率均达到了100%；射孔枪上的穿孔率均达到了100%；射孔孔眼与盲孔对位率均达到了99.8%以上。

（4）经现场36口井的应用证明，定方位射孔能够降低水力压裂启动压力，提高采油强度，具有广阔的推广应用前景。

4. 结论和认识

电缆传输定方位射孔技术工艺填补了长庆油田射孔技术的一方面空白，是西安方元能源工程有限责任公司在借鉴国内外各类射孔新技术、新资料的基础上，参考有关类似射孔器材的基础上，与油气工艺研究院合作，研发的一项新工艺。通过本文对电缆定方位射孔工艺技术的研究

（2）采用磁性定位器跟踪控制，提高了定位装置和射孔枪准确深度。

（3）射孔弹的方位取消了旋转油管定位的方法，而是采用陀螺仪测量后，地面旋转调节提高了方位的准确度。

（4）安全性、可靠性、射孔下井一次成功率得到提高。

（5）满足定向井既不受井斜角限制，实现了全井最大井斜角超过15°、射孔段井斜角小于30°井的定向射孔。

（6）射孔施工周期由油管传输定向射孔的30 小时减至目前的8 小时，提高施工效率。

（7）定方位射孔的技术关键是定方位，在确定地应力方向之后，依靠井下方位测量仪，枪身定位短节和专用连接头以及地面监测系统，通过调节电缆，使射孔方位与地层最大主应力方向

（8）定方位射孔工艺技术能有效提高单井的原油产量，为长庆油田后期的增长稳产工作做好了一定的铺垫工作。

参考文献

[1]于连俊；邓金根；曲从锋；赵汝新；关建庆《斜井的定向射孔压裂技术研究》[J]；石油天然气学报（江汉石油学院学报）；2005年06期.

[2]邓金根，蔚宝华，王金凤，王炳印，李宾《定向射孔提高低渗透油藏水力压裂效率的模拟试验研究》[J]；石油钻探技术；2003年05期.

[文章编号]1619-2737（2014）04-02-135

[作者简介] 张文安（1969.5.20-），男，籍贯：四川，汉族，1992年7月毕业于华东石油大学（矿场地球物理专业），同年分配到长庆油田测井工程处从事测井工作，2001年响应国家下岗分流政策，买断国企身份与经历一样的同事成立西安方元能源工程有限责任公司，目前担任公司总经理助理一职

【摘要】定方位射孔技术是一种可以进行井下有方向性射孔的新型射孔工艺技术，其基本原理是采用电缆传输方式，首先将定方位支撑装置锚定到预定深度， 然后用陀螺仪下井测量定位装置内上部导向键的准确方位；根据陀螺仪测定的方位调整射孔枪尾部的导向头，随后射孔枪下井准确定向、射孔；最后将定位装置及射孔枪起出，实现精确定向射孔施工。充分发挥了电缆传输方式动用设备少、作业方便、施工时间短、劳动强度低等优势。

【关键词】定方位；压裂；油管；电缆；定位装置

【Abstract】Orientation perforating technology is a kind of new type of perforating with downhole directional perforation technology， its basic principle is to use cable transmission mode， the first anchor bearing support device to the desired depth， then using gyroscope under well measurement positioning device inside the upper guide key accurate orientation；According to the determination of gyroscope orientation adjustment guide at the end of the perforating gun head， then perforating gun under accurate orientation， well perforation；Finally the positioning device and the perforating gun， achieve precise directional perforation construction.Give full play to the cable transmission way used less equipment， convenient operation， short construction time， low intensity of labor advantage.

【Key words】bearing；Fracturing；Oil tube；Cable；Positioning device

引言

定方位射孔技术是一项新的射孔工艺技术，在许多国家的各大油气田广泛采用该项技术，取得了显著地应用效果。定方位射孔技术是在将陀螺测斜技术与射孔技术进行有机结合并且改进常规的油管输送式射孔管柱的基础上，开发出的一种可以进行井下定方向性射孔的新型射孔工艺技术。

1.1工艺过程。电缆定方位射孔工艺在现场施工作业时，采取以下五步骤：

（1）首先采用电缆将磁性定位器和投放工具以及定位装置连接下井， 用磁性定位器将深度确定好后， 点火将定位装置座在預定深度，然后起出电缆。

（2）第二步采用电缆将方位测量装置（陀螺仪）连接下井，方位测量装置插入定位装置后，测量方位（确定定位装置键的方位）， 然后起出电缆。

（3）第三步地面根据测量出的定位装置键的方位，调整定方位射孔枪下的导向头， 采用电缆将定方位射孔枪和夹层枪连接下井。

（4）第四步当定方位射孔枪下的导向头插入定位装置后，射孔枪即对准射孔段，射孔弹即对准设计要求的方位，此时，通电点火射孔，地面观察电缆和绞车抖动的状况，以次判断射孔枪是否起爆。

（5）上起电缆和射孔枪并解锁定位装置，当定位装置解锁后下放或上提测量射孔检查曲线，最后定位装置随射孔枪体一起起出井口完成施工。

（1）定位装置的可靠性。如何通过电缆坐封工具是定位装置丢手，同时保证定位装置坐封牢靠。

（2）射孔枪方位的确定。为确保射孔枪定向射孔，枪尾应设计导向槽，与定位装置导向键配合，实现定方位射孔。

（3）定位装置的解封技术。在定方位射孔完成后，在上提射孔仪器连接串的同时完成定位装置的解封。

2. 关键部件的研制

2.1定投放工具心轴产生的上拉力作用在定位装置的丢手活塞上，它带动定位键套、锁舌套、中心管、托环、下楔体上行，投放工具挤压筒产生的下推力下压锁紧套、上楔体下行，这时上、下楔体压缩弹簧，同时撑着卡瓦向外扩张紧贴在套管内壁上，当四个卡瓦镶嵌进套管内壁一定深度后，锁紧套不再下行时，锁舌锁住。此时投放工具剩余的高压抽拉力剪断丢手活塞上四个剪钉，完成投放工具与定位装置脱手。

3. 现场应用及效果评价

根据甲方要求，我们从2011年5月初开始， 截止2011年10月，我们对长庆油田公司油气工艺研究院指定的36口电缆定方位射孔井进行了技术服务。截至目前，我们已完成对外销售151套，实现销售收入600余万元。

（1）在现场施工时效方面：在我们的精心组织及精细施工下，在各试油队的良好配合下，电缆传输定方位射孔工艺技术，缩短了射孔现场占井时间约14小时。

（2）从起出的射孔枪来看：每口井射孔后起出的枪串，经我们和试油队技术员以及现场技术监督共同检验，射孔弹的发射率均达到了100%；射孔枪上的穿孔率均达到了100%；射孔孔眼与盲孔对位率均达到了99.8%以上。

（4）经现场36口井的应用证明，定方位射孔能够降低水力压裂启动压力，提高采油强度，具有广阔的推广应用前景。

4. 结论和认识

电缆传输定方位射孔技术工艺填补了长庆油田射孔技术的一方面空白，是西安方元能源工程有限责任公司在借鉴国内外各类射孔新技术、新资料的基础上，参考有关类似射孔器材的基础上，与油气工艺研究院合作，研发的一项新工艺。通过本文对电缆定方位射孔工艺技术的研究

（2）采用磁性定位器跟踪控制，提高了定位装置和射孔枪准确深度。

（3）射孔弹的方位取消了旋转油管定位的方法，而是采用陀螺仪测量后，地面旋转调节提高了方位的准确度。

（4）安全性、可靠性、射孔下井一次成功率得到提高。

（5）满足定向井既不受井斜角限制，实现了全井最大井斜角超过15°、射孔段井斜角小于30°井的定向射孔。

（6）射孔施工周期由油管传输定向射孔的30 小时减至目前的8 小时，提高施工效率。

（7）定方位射孔的技术关键是定方位，在确定地应力方向之后，依靠井下方位测量仪，枪身定位短节和专用连接头以及地面监测系统，通过调节电缆，使射孔方位与地层最大主应力方向

（8）定方位射孔工艺技术能有效提高单井的原油产量，为长庆油田后期的增长稳产工作做好了一定的铺垫工作。

参考文献

[1]于连俊；邓金根；曲从锋；赵汝新；关建庆《斜井的定向射孔压裂技术研究》[J]；石油天然气学报（江汉石油学院学报）；2005年06期.

[2]邓金根，蔚宝华，王金凤，王炳印，李宾《定向射孔提高低渗透油藏水力压裂效率的模拟试验研究》[J]；石油钻探技术；2003年05期.

[文章编号]1619-2737（2014）04-02-135

[作者简介] 张文安（1969.5.20-），男，籍贯：四川，汉族，1992年7月毕业于华东石油大学（矿场地球物理专业），同年分配到长庆油田测井工程处从事测井工作，2001年响应国家下岗分流政策，买断国企身份与经历一样的同事成立西安方元能源工程有限责任公司，目前担任公司总经理助理一职

【摘要】定方位射孔技术是一种可以进行井下有方向性射孔的新型射孔工艺技术，其基本原理是采用电缆传输方式，首先将定方位支撑装置锚定到预定深度， 然后用陀螺仪下井测量定位装置内上部导向键的准确方位；根据陀螺仪测定的方位调整射孔枪尾部的导向头，随后射孔枪下井准确定向、射孔；最后将定位装置及射孔枪起出，实现精确定向射孔施工。充分发挥了电缆传输方式动用设备少、作业方便、施工时间短、劳动强度低等优势。

【关键词】定方位；压裂；油管；电缆；定位装置

【Abstract】Orientation perforating technology is a kind of new type of perforating with downhole directional perforation technology， its basic principle is to use cable transmission mode， the first anchor bearing support device to the desired depth， then using gyroscope under well measurement positioning device inside the upper guide key accurate orientation；According to the determination of gyroscope orientation adjustment guide at the end of the perforating gun head， then perforating gun under accurate orientation， well perforation；Finally the positioning device and the perforating gun， achieve precise directional perforation construction.Give full play to the cable transmission way used less equipment， convenient operation， short construction time， low intensity of labor advantage.

【Key words】bearing；Fracturing；Oil tube；Cable；Positioning device

引言

定方位射孔技术是一项新的射孔工艺技术，在许多国家的各大油气田广泛采用该项技术，取得了显著地应用效果。定方位射孔技术是在将陀螺测斜技术与射孔技术进行有机结合并且改进常规的油管输送式射孔管柱的基础上，开发出的一种可以进行井下定方向性射孔的新型射孔工艺技术。

1.1工艺过程。电缆定方位射孔工艺在现场施工作业时，采取以下五步骤：

（1）首先采用电缆将磁性定位器和投放工具以及定位装置连接下井， 用磁性定位器将深度确定好后， 点火将定位装置座在預定深度，然后起出电缆。

（2）第二步采用电缆将方位测量装置（陀螺仪）连接下井，方位测量装置插入定位装置后，测量方位（确定定位装置键的方位）， 然后起出电缆。

（3）第三步地面根据测量出的定位装置键的方位，调整定方位射孔枪下的导向头， 采用电缆将定方位射孔枪和夹层枪连接下井。

（4）第四步当定方位射孔枪下的导向头插入定位装置后，射孔枪即对准射孔段，射孔弹即对准设计要求的方位，此时，通电点火射孔，地面观察电缆和绞车抖动的状况，以次判断射孔枪是否起爆。

（5）上起电缆和射孔枪并解锁定位装置，当定位装置解锁后下放或上提测量射孔检查曲线，最后定位装置随射孔枪体一起起出井口完成施工。

（1）定位装置的可靠性。如何通过电缆坐封工具是定位装置丢手，同时保证定位装置坐封牢靠。

（2）射孔枪方位的确定。为确保射孔枪定向射孔，枪尾应设计导向槽，与定位装置导向键配合，实现定方位射孔。

（3）定位装置的解封技术。在定方位射孔完成后，在上提射孔仪器连接串的同时完成定位装置的解封。

2. 关键部件的研制

2.1定投放工具心轴产生的上拉力作用在定位装置的丢手活塞上，它带动定位键套、锁舌套、中心管、托环、下楔体上行，投放工具挤压筒产生的下推力下压锁紧套、上楔体下行，这时上、下楔体压缩弹簧，同时撑着卡瓦向外扩张紧贴在套管内壁上，当四个卡瓦镶嵌进套管内壁一定深度后，锁紧套不再下行时，锁舌锁住。此时投放工具剩余的高压抽拉力剪断丢手活塞上四个剪钉，完成投放工具与定位装置脱手。

3. 现场应用及效果评价

根据甲方要求，我们从2011年5月初开始， 截止2011年10月，我们对长庆油田公司油气工艺研究院指定的36口电缆定方位射孔井进行了技术服务。截至目前，我们已完成对外销售151套，实现销售收入600余万元。

（1）在现场施工时效方面：在我们的精心组织及精细施工下，在各试油队的良好配合下，电缆传输定方位射孔工艺技术，缩短了射孔现场占井时间约14小时。

（2）从起出的射孔枪来看：每口井射孔后起出的枪串，经我们和试油队技术员以及现场技术监督共同检验，射孔弹的发射率均达到了100%；射孔枪上的穿孔率均达到了100%；射孔孔眼与盲孔对位率均达到了99.8%以上。

（4）经现场36口井的应用证明，定方位射孔能够降低水力压裂启动压力，提高采油强度，具有广阔的推广应用前景。

4. 结论和认识

电缆传输定方位射孔技术工艺填补了长庆油田射孔技术的一方面空白，是西安方元能源工程有限责任公司在借鉴国内外各类射孔新技术、新资料的基础上，参考有关类似射孔器材的基础上，与油气工艺研究院合作，研发的一项新工艺。通过本文对电缆定方位射孔工艺技术的研究

（2）采用磁性定位器跟踪控制，提高了定位装置和射孔枪准确深度。

（3）射孔弹的方位取消了旋转油管定位的方法，而是采用陀螺仪测量后，地面旋转调节提高了方位的准确度。

（4）安全性、可靠性、射孔下井一次成功率得到提高。

（5）满足定向井既不受井斜角限制，实现了全井最大井斜角超过15°、射孔段井斜角小于30°井的定向射孔。

（6）射孔施工周期由油管传输定向射孔的30 小时减至目前的8 小时，提高施工效率。

（7）定方位射孔的技术关键是定方位，在确定地应力方向之后，依靠井下方位测量仪，枪身定位短节和专用连接头以及地面监测系统，通过调节电缆，使射孔方位与地层最大主应力方向

（8）定方位射孔工艺技术能有效提高单井的原油产量，为长庆油田后期的增长稳产工作做好了一定的铺垫工作。

参考文献

[1]于连俊；邓金根；曲从锋；赵汝新；关建庆《斜井的定向射孔压裂技术研究》[J]；石油天然气学报（江汉石油学院学报）；2005年06期.

[2]邓金根，蔚宝华，王金凤，王炳印，李宾《定向射孔提高低渗透油藏水力压裂效率的模拟试验研究》[J]；石油钻探技术；2003年05期.

[文章编号]1619-2737（2014）04-02-135

[作者简介] 张文安（1969.5.20-），男，籍贯：四川，汉族，1992年7月毕业于华东石油大学（矿场地球物理专业），同年分配到长庆油田测井工程处从事测井工作，2001年响应国家下岗分流政策，买断国企身份与经历一样的同事成立西安方元能源工程有限责任公司，目前担任公司总经理助理一职