多脉冲射孔+ APR +水力泵在大港油田的应用

王树强，赵 英，颜金然，李秀兰

多脉冲射孔+ APR +水力泵在大港油田的应用

王树强1，赵 英2，颜金然3，李秀兰3

（1. 中国石油大港油田分公司石油工程研究院，天津 300280；2. 中国石油大港油田分公司第五采油厂，天津 300280；3. 中国石油大港油田分公司第三采油厂，沧州 061000）

新型多脉冲射孔是一项新型的射孔技术，与APR测试器及水力泵测试工具联合作业，可实现一趟管串完成严重污染储层的射孔和测试。但多脉冲射孔燃烧产生瞬时压力、多级脉冲会引起测试管柱剧烈震动，影响封隔器和电子压力温度计的正常工作，为此开发了峰值压力控制阀、制作新型减震装置控制机械震动，并对火药用量进行了安全设计。通过在大港滩海和冀东南堡海上油田进行的3口井的测试使用，结果表明该技术安全可靠、效果良好，表征污染影响的表皮系数小于或接近于0，有效的解除了射孔压实和地层污染，取得了完整的测试资料。

海上；测试；多脉冲；射孔；APR测试器；水力泵；联作

在海上探井地层测试中，通常使用射孔与APR测试器及水力泵联作技术，进行试油测试，但多级脉冲射孔威力大，射孔时可以产生多次脉冲，很容易损伤测试管串的元件，因此必须对测试管柱优化，并配套相应减震、压力释放装置，才能保证安全施工。因此我们研制了射孔枪快速泄压装置、峰值压力控制阀、减震装置等工具并对测试管串进行了优化研究，在现场试验中，一次下井取得成功。

1 多脉冲射孔器的工作原理

多脉冲射孔在射孔时形成多级脉冲，反复通过射孔孔眼冲刷，对地层多次加载，P-T测试曲线见图1。从射孔弹引爆到多级推进剂造缝完成，整个过程的时间为1 s。

图1P-T测试曲线图

图1中：A点为射孔弹起爆压力，峰值压力达到100 MPa；MBC段为第一级推进剂作用过程，整个过程350 ms， 峰值压力达到160~170 MPa；FDE段为第二级推进剂作用过程，整个过程500 ms， 峰值压力达到210 MPa左右；两级推进剂之间时间间隔400 ms，实现了多级脉冲的效果。

2 多脉冲射孔器+APR测试器+水力泵联作原理

将多脉冲射孔枪与APR测试器及水力泵测试工具组合成串，一次下井，在负压条件下引爆多级脉冲射孔枪射开地层，然后进行试油测试，从而完成负压射孔和地层测试两项作业。

3 工艺难点

3.1 多脉冲射孔炸枪

多脉冲射孔中，伴随复合火药燃烧，射孔的瞬间（800 ms左右）产生高温高压气体[1]，不及时泄压，将引起炸枪和破坏套管。

3.2 射孔瞬间冲击震动

射孔时引起测试管串的剧烈震动[2]，容易使测试管串上的封隔器和电子压力温度计等遭受损坏[3]，导致测试失败或无法取得井下压力温度资料。

4 关键技术解决

4.1 射孔枪快速泄压装置

防止起爆瞬间枪内压力过高，不能及时释放，导致炸枪事故，采用了预制盲孔枪体快速泄压结构，保证下井过程的安全可靠。

4.2 峰值压力控制阀

峰值压力控制阀用于控制多脉冲射孔时迅速聚集的最大峰值压力[4]，防止两级火药燃烧的峰值压力叠加损坏套管和井下工具。

4.3 减震装置

为了减弱射孔枪引爆时对下井仪器和管柱产生的纵向、径向震动[5]，研制了径向、纵向减震器，保证施工的安全和质量。其技术参数如表1所示。

4.4 测试管串优化组合

多脉冲射孔—压力计测试环空加压点火负压射孔管柱自上而下为：压力吸收装置（空枪+套管开孔）—射孔枪（枪尾接泄压装置）—点火头—油管（4根）—减震器（轴向、径向）—油管（4根）—减震器（轴向、径向）—负压开孔装置—封隔器（内穿传压中心管）—传压旁通接头—油管—压力计—水力泵（见图2）。

加压点火时，封隔器以下环空与油管不连通，保护压力计及水力泵免受射孔瞬间高压的冲击，环空压力通过中心管作用于点火头引爆射孔器，两级火药形成的压力将通过三个释放途径：通过射孔孔眼作用于地层；通过井下峰值压力控制装置吸收高压，控制峰值压力；通过轴向、径向减震器及油管减小震动。

5 现场应用

5.1 典型井联作测试首次取得成功

大港Z27X1井，射孔井段4 088.1~ 4 113.2 m，施工一次成功。射孔后自喷10 mm油嘴求产，日产油12.6 t，气98 000 m3。表皮系数-0.98。

5.2 多口井成功应用

在大港滩海和冀东南堡海上油田进行的3口井的测试使用，结果表明，该技术安全可靠、效果良好，表征污染影响的表皮系数小于或接近于0，有效地消除或减少了污染带对测试资料的影响，具有广阔的应用前景。

图2 多脉冲射孔—压力计测试环空加压点火负压射孔管柱

6 结论

（1）在探井测试中使用多级脉冲射孔与APR测试器及水力泵联作配套技术，不但解除了射孔压实带和地层污染，还取到了完整的压力测试数据。

（2） 采用峰值压力控制技术、射孔枪体泄压技术确保了优化的测试管串抗震能力强，使得多级脉冲射孔与APR测试器及水力泵联合作业安全、顺利。

（3）多级脉冲射孔与APR测试器及水力泵联作技术的成功实施，证明了该技术的可靠性，建议推广应用。

[1]孙志宇，蒲春生，罗明良，等. 水平井多级脉冲气体加载压裂及产能评价[J].西南石油大学学报（自然科学版），2008，30（5）：104-107.

[2]李克明，张曦.高能复合射孔技术及应用[J].石油勘探与开发，2002，29（5）：91-92.

[3]蒲春生，孙志宇，王香增，等. 多级脉冲气体加载压裂技术[J].石油勘探与开发，2008，35（5）：636-639.

[4]周望，赵开良，张锋，等. 多级脉冲增效射孔技术研究[J].测井技术，2007，31（1）：82-84.

[5]万仁溥.现代完井工程[M].北京：石油工业出版社，2000：218-225.

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《海洋石油》编辑部

2016年9月

Application of Multi-pulse Perforator +APR+ Hydraulic Pump in Dagang Oilfield

WANG Shuqiang1, ZHAO Ying2, YAN Jinran3, LI Xiulan3
（1. Research Institute of Petroleum Engineering of Dagang Oil Field, Tianjin 300280， China; 2. The Fifth Oil Production Plant of Dagang Oil Field, Tianjin 300280， China; 3. The Third Oil Production Plant of Dagang Oil Field, Cangzhou 061000， China）

A combination of multi-pulse perforator， APR and hydraulic pump can fulfill the perforating and testing in the severely contaminated reservoir by one tool string. The instantaneous pressure produced by the combustion during multi-pulse perforating and multi-level pulse may result in the strenuous vibration of testing string, affect the function of packer and electronic pressure thermometer. A type of peak pressure controlling valve, a new type damping device for decreasing mechanical vibration are used, combined with the safety design of gunpowder amount. The test applications of three drilling wells in Dagang beach and Jidong Nanpu offshore oilfield show that this technology is safe and reliable， the skin factors that represent the contamination degree are less or close to zero. It also effectively eliminate or reduces the effect of pollution, and has a broad application prospect.

Offshore; testing; multi-pulse; perforating; APR; hydraulic pump; combination

TE257.1

A DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2016.03.067

1008-2336（2016）03-0067-03

2016-02-24；改回日期：2016-05-24

科研项目：中国石油天然气集团公司项目测井新方法与新技术中专题多级脉冲深穿透聚能射孔技术研究（编号05B30304）。第一作者简介：王树强，男，1972年生，长江大学石油工程专业工程硕士，高级工程师，一直从事钻采工艺的研究和设计工作。

E-mail：wangshuqiang7903@126.com。