模块射孔技术的研发与应用

程现华 范大明 夏辉 唐勇 马秉峰

摘 要：多级分段射孔桥塞联作工艺是致密油、页岩气高效开发过程的重要手段。仅2017年测井公司已完成水平井多级射孔工作量1000多级，然而现有的多级射孔器材需要现场精细控制的环节多，射孔枪之间连接工艺复杂，器材保养困难，导致作业时效不高。

关键词：致密油;水平井;模块化;多级射孔

自从大规模开发致密油、页岩气以后，分簇射孔技术就一跃成为致密油、页岩气开发的最主要的手段，[1]目前多级射孔器材均采用贯通线串接，不得不使接头侧开窗，先旋入接头，再接线，在接线过程中很可能导致包线松动接地、贯通线打扭、压断的等情况，特殊天气环境（高温、低温）更是限制了装配质量，影响多级射孔的一次成功率。为了改善此类现象的发生，适应市场需求，测井公司自主研发了一套可靠的模块化射孔器材，简化了现场多级射孔器装配，提高了作业安全性，消除了多级射孔器装配质量受天气、场地等环境因素的影响。

1 MKDJ-1模块化多级射孔技术

MKDJ-1模块化多级射孔器材是一套全新多级射孔器材，通过各部件独立的结构，直接串接在一起，即可入井作业。包括：模块化多级点火头、模块化多级点火装置、模块化滚轮接头、模块化射孔枪以及模块化桥塞点火头。如图所示：

1-桥塞;2-连杆组件;3-坐封工具;4-桥塞坐封工具点火头;5-1#多级点火装置;6-1#射孔枪;7-2#多级点火装置;8-2#射孔枪;9-多级电射孔点火头;10-磁定位;11-马笼头

1.1 MKDJ-1模块化多级射孔技术原理

所有射孔枪及射孔枪附近接头，均采用居中的单芯触点实现线路连接，整体连接时，只需上扣旋转，即可完成。

如图所示：在多级射孔枪的弹架盘处，设计铜质硬触头，使导线可以不用延伸到弹架之外。为装配简洁，贯通线路唯一，将电子选发开关直接放置于弹架内。

如图所示：MKDJ-1模块化多级点火装置采用软触心接触，同时兼顾了密封承压与线路连接。配合弹架上的硬触心，实现稳定可靠的抗震结构。

1.2 技术参数指标

模块化多级射孔器材外径：86mm

耐温指标：160℃

耐压指标：140MPa

相位角：60°

装弹数量：16孔/m

适用套管：5寸

1.3 地面试验情况

1.3.1 MKDJ-1模块化多级射孔器材的连配试验

将模块化多级点火头、模块化多级点火装置、模块化多级射孔枪以及模块化桥塞点火头在地面连配，检测整套模块化射孔器材的绝缘通断，以及密封情况和对接情况，检测结果良好。

1.3.2 测试通讯，选发模块兼容性

将贯通线与电子选发开关接入MKDJ-1模块化多级射孔枪串中，检测电子选发模块开关，检测结果正常。

1.3.3 抗震试验

通过外协方进行地面射孔抗震试验，接两个MKDJ-1模块化多级点火装置，一个1.5m86射孔枪，射孔结束后，所有触点通讯正常，并能检测到下一级开关。

2 MKDJ-1模块化射孔器材的现场应用

2.1 常规多级射孔器材的不足

装配多级点火装置时需准备过线器、接地线，六种密封圈，装配过线器时存在导线被挤压的风险。

弹架送入射孔枪时需要保护好端头露出的贯通线以及雷管导线，防止导线与枪身内壁摩擦，导致绝缘失效。

连接多级点火装置时，需先穿线，在旋入枪身，旋入时需注意导线与枪身连接处，以及仓口导线被挤压。

射孔枪串连接完毕后，再进行电子选发开关以及贯通线的连接，此步骤在露天环境进行作业，不适合恶劣的作业环境。

所有回收装置，若要重复利用，需从内到外清洗、保养，工作量大。

井下工具串连接完毕后，就无法改变工具串结构，排查问题时须重新接线。

2.2 MKDJ-1模块化多级射孔器材现场应用情况

2.2.1 装配间内的作业环节

MKDJ-1模块化多级射孔器材完善了工厂化作业流程，配件统一，结构简单，关键点集中，提高了整个井下工具串的操作性和可控性。模块化多级点火头与模块化桥塞點火头无需配件，模块化滚轮接头与模块化多级点火装置配件一致，可自由替换，可随意调整井下工具串中的滚轮位置。

2.2.2 井下工具装配区的作业环节

所有模块化装置及模块化射孔枪在井下工具装配区直接对接即可完成，没有裸露在外的线路，避免了恶劣作业条件的影响。

2.2.3 下井作业

F***井、M***井采用模块化射孔技术进行水平井多级分段射孔施工作业，工具串下入目的层位后，坐封桥塞正常，点火射孔正常。

起出井下工具串后，压裂泵球，后续加沙压裂，桥塞坐封效果良好，压裂施工正常。

从压裂曲线上可以看出，***区块破裂压力40MPa-50MPa，压裂最高压力到70MPa，桥塞坐封完好。

后期M***井多层采用模块化枪进行施工作业，施工效果良好。施工一次成功率100%。

2.2.4 维护保养

下井使用，与原有多级射孔器材没有区别，无需改变任何作业。

维护保养环节，MKDJ-1模块化多级射孔枪为一次性使用，模块化多级点火头与模块化桥塞点火头均为双母接头，无需保养。模块化多级点火装置与模块化滚轮接头，其上下的双密封结构，在使用后，中部空腔任干净整洁，只需擦洗两端旋塞，更换软触心组件与一个通用的枪扣密封圈即可。

3 结论

MKDJ-1模块化射孔器材，在装枪部分各装置之间，直接上扣即可完成全部连接，简化了地面操作，更适用于恶劣的作业环境。

MKDJ-1模块化射孔器材，在射孔部分的管柱耗材配件均采用模块化软触点的组件，装配简单，结构统一。

MKDJ-1模块化多级点火头可以同模块化滚轮接头任意互换，增强了井下工具串的通过性。

使用了MKDJ-1模块化多级射孔器材后，关键点集中在弹架的安装上，可由专人在多级装配间负责装配及检查，完善了工厂化作业条件下的快速可控的装配，提高了作业的安全性和时效性。

MKDJ-1模块化多级射孔枪，由原来的线连接转变为触点连接，所有装置之间不再受限，可以通过微调整枪身结构，轻松实现水平井重力定向射孔，有助于更精准的开发地层。

参考文献：

[1]赵昕迪，任国辉，王海东，张清彬，王琦.分簇射孔泵送作业可视化软件开发[C].中国石油学会测井专业委员会 编.