埕海地区一趟管柱分层延迟射孔试油联作技术研究与应用

＊张奉喜 顾冰 赵子豪 钱旭瑞 陈星

（1.中国石油集团海洋工程有限公司天津分公司 天津 300457 2.中国石油集团海洋工程有限公司 北京 100010）

由于石油领域的不断发展和完善，使得许多先进设备和技术不断涌现，其中试油环节也不例外，试油阶段也出现了许多新的工艺，这些工艺都显著增强射孔的质量以及效率，给射孔未来的发展带来了很大帮助。其中最为明显的就是射孔试油联作技术，其不仅效率高，而且测试准，所以被广泛应用在试油环节。不过其对多层射孔井的应用效果还不是很好，测试结果都是多层的混合数据，缺乏每层的准确数据，同时测试的时间较长，非常容易引发事故。为解决上述问题便研发出了一趟管柱分层射孔试油联作技术，此技术既能对不同地层展开良好的射孔与测试，又能通过一趟管柱对同一层展开二次射孔，可见此技术的应用效果非常良好，能够使试油过程更加的安全、可靠。

1.一趟式管柱分层射孔试油联作技术的优点

一趟管柱分层射孔的应用效果有两个，第一个是通过一趟管柱对多个层分别展开移位射孔，第二个是通过一趟管柱对同一层实施二次射孔，其优点有很多，首先，一趟管柱能够对每个油层展开测试，这就很大程度的增强了测试的精确度，减小了试油时间。其次，一趟管柱能够对跨度很大的地层展开移位射孔，这就很大程度的增强了射孔效率，而且在枪串连接过程中，不需要借助射孔枪引爆下一层位，这就显著减少了费用。再次，一趟管柱对同一层实施二次射孔时，其流动性能会增大，就有效增强了射孔的效果。最后，此技术可有效发现薄产层，划分出水层，不仅减少了试油的成本，而且还提升了勘探的效率。此技术是在2007年被提出和试验的，先把安全机械点火头安装在射孔器的最下面，然后将射孔器放入井中进行引爆，最后拿出射孔管柱，并查看底端的点火头，发现销钉被剪切，试验失败，而导致试验失败的原因主要有两个，分别为：（1）引爆射孔器以后，由于爆轰高压影响，使得销钉被剪切，所以试验失败。（2）引爆射孔器以后，由于爆轰震动影响，使得销钉被剪切，所以试验失败。由此可见，爆轰高压和爆轰震动均会造成销钉剪切，而使试验失败，所以解决压力及震动就是此技术的主要研究内容。

2.一趟管柱分层射孔试油联作技术的设计方案

(1)释压方案

为探究引爆射孔器以后所形成的压力对起爆设备的影响，便进行了如下试验，将P-T仪和射孔枪进行连接，在点火以后便得到了枪内P-T的曲线情况，详见图1所示，通过图1可知在1.0875s时，射孔压力急剧上升，达到了最大值108.23MPa，而且持续了10ms，其爆轰高压可瞬间剪切点火头销钉。对射孔井下压力出现的原因展开详细分析，能够发现对第2级起爆装置具有影响的压力是来自第1级射孔器引爆瞬间所形成的压力，因此为有效减少第1级射孔器的压力，就需要在第1级射孔器的底端安装释压设备，并在它的下端连接空枪。释压设备的运行机理是先在射孔枪的底端留有一部分常压空间，然后在射孔的时候，依靠枪内急增的压力把设备中的压力释放出来，使活塞不断推动压孔，让常压空间和密封环空相连，这样射孔的压力就会被释放至空枪中，以吸收第1级射孔器在起爆时的瞬间压力，进而保证第2级射孔器的安全。

图1 枪内压力曲线图

(2)减震方案

第2级起爆装置所形成的震动影响是来自第1级射孔器在引爆瞬间的震动，所以就需要减小第1级射孔器的震动，具体方法可在两级射孔器间安装2个减震器来完成，这样就有效保证了第2级射孔器的安全。

(3)起爆方案

因为点火头会受压力和震动的影响，所以安全方面没法保证，只能依靠一趟管柱分层射孔试油技术来保证安全。要想保证起爆安全，可使用TCP电棒起爆设备进行起爆，因为TCP电棒起爆设备被广泛用于带有大电流雷管的油气井中，具有一定的安全性。

3.射孔试油联作技术的运行机理

射孔试油联作技术通过一趟管柱就能完成射孔与测试效果，并准确得到井下的产量、温度以及压力等信息，可见其效果非常好。通常情况下，射孔试油联作技术都是从下向上实施分层射孔与测试，所以在测试过程中，管柱的压力应高于地层压力。

(1)射孔管柱的运行机理

首先，第1层射孔。该层需要先把射孔管柱下到井内，在下井过程中因测试阀处于闭合状态，所以井液就无法进到管柱当中，就需要依据负压情况，灌入一些液垫，当确定好深度之后，再开始调整油管至目的层的后座封隔器，然后开启测试阀，借助油管加压来引爆压力起爆设备，在延时过程中释放压力，以获得需要的负压值。当延时完毕就引爆一级射孔器，这样射孔器形成的压力就会从枪尾的压力释放设备中释放出来，震动也会被两级射孔器间的减震设备所吸收，从而实现减震效果。其次，第2层射孔。此层需要二次定位校深，并调至目的层，然后借助循环替液和掏空等措施来达到负压射孔的规定。其先把TCP电棒放入井中，让电棒自由落体运动，当电棒撞杆通过导向装置时，就会和导电装置相插接，从而进行放电，这时电流经过大电流雷管就会引爆大电流雷管，进而引爆射孔器，实现二次射孔。要是对同一层展开二次射孔，就可在第1次射孔结束移动管柱，再对准此层，实施第二次射孔。

(2)测试管柱的运行机理

在测试管柱时，运用的是APR测试器，它的运行机理为借助油管输送射孔形式把射孔管柱下到井里，在下井过程中测试阀LPR-N是处于闭合状态的，当管柱到达特定位置时，就开始调整其深度，然后向环空中进行加压，并开启测试阀以使环压处于稳定，最后向油管投棒以引动起爆装置，使射孔完成。

(3)APR测试管柱的运行机理

APR测试管柱最为关键的部件有两个，分别为LPR-N测试阀和循环阀，第一，LPR-N测试阀。其属于测试管柱的核心，该测试管柱主要借助它来完成井下开关。LPR-N测试阀的运行机理是先使氮气室的氮气充足，然后将氮气压力放至动力心轴，以使球阀闭合，随后将设备下入井中，当座封隔器以后，再对环空加压，并将压力作用在动力心轴上以使臂下移，从而实现开井，要想关井只要释放环空的压力即可。第二，循环阀。循环阀主要包括三种，即RD安全循环阀、OMNI阀和RTTS循环阀。①RD安全循环阀。此阀的作用是在测试完毕封隔地层并排出管柱里的流体，一般情况紧急时也可运用。②OMNI阀。OMNI阀属于可以反复开关的全通径循环阀，要想关闭只需向环空中加入一些泵压即可，要想开启只需泄压即可。OMNI阀的构成主要包括四个部分，分别为：氮气室、油室、循环阀和球阀。其中氮气室必须保证氮气是充足的，以能够平衡液柱及环空的压力；球阀的作用是闭合测试管柱的，当OMNI阀在循环处时，球阀是关闭的，这时就能借助OMNI阀来展开正反循环。③RTTS循环阀。如果将其连接在测试阀的上面，则可当作循环阀来用；如果将其连接在测试阀的下面，则可当作封隔器旁通来用，它的里面带有J型槽，可通过上提或下压管柱来开关旁通。

4.总结

通过上述内容我们可知：一趟管柱分层射孔试油联作技术能够对不同层展开分层射孔及测试，不仅能够增强试油的准确性，还能有效缩短试油时间，避免事故发生，具有良好的作用。同时借助一趟管柱还能对跨度很大的地层展开移位射孔，这样不仅降低了下油管的数量，而且还显著增强了井下工作的安全和质量，如果运用一趟管柱对同一层展开二次射孔，还能让孔变得更加密集，流动性更强，进而实现提高射孔性能的作用。因为APR测试器具有大通径，将其与一趟管柱分层射孔试油联作技术相结合，不仅能够应用在渗透低、污染大的储层，而且射孔结束后再使用酸化，可起到净化的作用，所以可将射孔、酸化、APR测试器相互联作。