海上大斜度井射孔校深定位技术及应用

摘要：射孔完井是中国海上油气田最常使用的完井方式，作为开发的“临门一脚”，射孔作业的成功与否非常关键，校深定位是射孔作业的关键一环。海上油气田主要采用丛式井开发，大斜度井是海上油气田开发的主要井型，靠仪器和电缆自重进行校深定位的常规方式无法满足大斜度井射孔作业要求。近年来，通过海上大斜度井完井作业实践，探索出了一套适合大斜度井射孔的校深定位技术。介绍了泵送电缆校深、随钻校深和模拟射孔管柱校深3种大斜度井校深技术的特点与应用实例。3种技术现场应用效果良好，解决了大斜度井的射孔校深难题，实现了安全施工、精确射孔的目标，为后续油气田开发提供了借鉴。

关键词：大斜度井射孔校深定位技术校深方法

中图分类号：TQ028.8文献标识码：A文章编号：

PerforationDepthCorrectionandPositioningTechnologyforOffshore

Highly-DeviatedWellsandItsApplication

HEZhanguoWANGZanXINYitaoranDOUJinhuZHAOYanli

EngineeringTechnologyBranchofCNOOCEnergyDevelopmentCo.，Ltd.，TianjinCity，300450China

Abstract：Perforationcompletionisthemostcommonlyusedcompletionmethodforoffshoreoilandgasfields.Asacrucialstepindevelopment，thesuccessofperforationoperationsiscrucial，anddepthcorrectionandpositioningisacrucialcomponentofperforationoperations.Offshoreoilandgasfieldsaremainlydevelopedusingclusterwells，andhighly-deviatedwellsarethemainwelltype.Theconventionalmethodofdepthcorrectionbasedontheweightofinstrumentsandcablescannotmeettherequirementsofhighly-deviatedwellperforationoperations.Asetofdepthcorrectionandpositioningtechnologiessuitableforperforationinhighly-deviatedwellshasbeenexploredthroughthepracticeofoffshorewellcompletionoperationsinrecentyears.Thisarticleintroducesthecharacteristicsandapplicationexamplesofthreehighly-deviatedwelldepthcorrectiontechnologies：pumpingcabledepthcorrection，depthcorrectionwhiledrilling，andsimulatedperforationstringdepthcorrection.Thethreetechnologieshaveachievedgoodon-siteapplicationeffects，solvingtheproblemofperforationdepthcorrectioninhighly-deviatedwells，achievingthegoalsofsafeconstructionandaccurateperforation，andprovidingreferenceforsubsequentoilandgasfielddevelopment.

KeyWords：Highly-deviatedwell;Perforationdepthcorrection;Positioningtechnology;Depthcorrectionmethod

海上油气田平台设施和海底管缆建设成本高，因此多采用丛式井开发模式。为了提高开发效益，一个平台一般需要兼顾多个区块，一口井需要开发多套储层，因此距离平台位置较远的靶点，需要采用大斜度井进行射孔完井开发。

射孔是建立地层和井筒之间流体流动通道的一项技术，通过将组装好的射孔器输送到井下预定深度，对准目的层引爆完成穿孔，以达到沟通油气层的目的。按照输送方式不同，海上油气田射孔工艺技术主要分为电缆输送射孔和油管输送射孔，油管输送射孔是海上油气田应用最广泛的射孔方式［1］。

射孔校深定位是指在射孔施工过程中，将射孔器准确对准目的层的过程。通过下入测井仪器测量放射性记号源或者伽马曲线来实现校深定位。精确的校深定位是可以保障射孔打开预定储层、避免射开气顶/底水造成气窜和水淹。中国海洋石油集团有限公司企业标准要求，射孔管柱定位标志距枪顶端的距离宜小于70m，定位测井下井仪器精度误差小于0.20m，油管输送射孔需要进行2次校深定位，2次校深误差应控制在0.20m之内［2］。

在大斜度井进行油管输送射孔时，常规电缆测井仪器靠自重难以下入到校深井段。本文介绍了泵送电缆校深、随钻校深和模拟射孔管柱校深3种海上油气田常用的大斜度井校深技术及应用实例，为同类型井的设计和作业提供参考。

1常规校深定位方法

1.1双同位素校深方法

钻井作业期间在套管上安装放射性记号源，同时在射孔管柱上安装放射性记号源，校深定位时将伽马仪器下入射孔管柱内，测量套管以及射孔管柱上的放射性记号源的深度，然后用下式计算出射孔管柱的调整量［3］。

∆h=D-H-L（1）

式（1）中，为要求射孔层顶界深度，单位为m；为射孔管柱上放射性记号源测量深度，单位为m；为射孔管柱上放射性记号源到射孔枪顶部第一发弹之间的长度，即射孔零长，单位为m。

根据公式计算得出的数值为正值时，则管柱下放；为负值时，则管柱上提。其数值就是需要调整的长度。如图1所示。

1.2伽马曲线对比校深法

该方法用于套管上没有装放射性记号源的井。其校深原理与双同位素校深方法基本相同，区别在于用测井图上伽马曲线的变化明显的尖峰或拐点代替放射性记号源［4］。此方法不适用伽马曲线平滑无明显标志的油气井。

2大斜度井校深定位方法

由于井斜太大，大斜度井靠仪器和电缆自重进行校深定位时仪器难以下入到位。此时，可以采用泵送或随钻方式输送伽马测井仪器到位。

2.1泵送电缆校深方法

泵送电缆校深工艺需要使用电缆旁通短节，主要操作步骤如下［4］。

（1）将电缆穿入旁通短节侧面的水眼，从旁通下端穿出，制作电缆头并连接测井仪器。

（2）将电缆头及测井仪器放入钻杆内，旁通下端与钻杆对接，旁通上端连接泵入管线。

（3）下放电缆进行校深定位作业，如下放遇阻，则开泵，通过液体推力推送井下仪器下行至目的深度。如图2所示。

泵送电缆校深方法在海上多口井中进行了应用，以某油田A14井为例介绍该工艺的应用过程。A14井为一口大位移井，井深3853m，垂深1635m，水平位移3050m，最大井斜80.48°/3362.35m，从井深439m开始造斜，至井深1465m时井斜达到79.82°。本井采用三开次井身结构，套管程序为339.73mm×1066.60m+244.48mm×3274.00m+177.80mm×（3087.96～3879.70）mm。射孔井段在3367.19～3749.80m。

A14井射孔校深定位过程如下。

（1）在刮管洗井期间，测地层伽马。刮管管柱下至井底刮管洗井后，连接测井旁通阀，下入滚轮加重杆2根+测井仪器，钻杆内测地层伽马，下至2240m遇阻（井斜78.36°），泵送至3820m，排量1200L/min，泵压7MPa；上提测地层伽马至3100m。

（2）下入射孔枪及射孔服务工具后进行电缆校深，下至2965m（井斜78.07°）处遇阻，连接循环头及地面管线，泵送测井仪器至3250m，上提校深，实测钻杆同位素深度为3187.35m，设计钻杆同位素深度为3185.88m，应上提管柱1.47m至射孔段，计算钻杆误差1.59m。

泵送电缆的压力与全角变化率、井斜、完井液密度、井筒清洁程度等有关，可以在刮管洗井期间在钻杆内下入测井仪器评估校深定位的难度和可行性。大斜度井采用加压引爆射孔方式，为避免发生误起爆事故，泵送电缆时需要控制泵送压力，同时通过优化起爆器剪切销钉的数量来提高加压点火的安全压力值。

2.2随钻校深方法

随钻校深方法是通过在射孔管柱中增加随钻伽马仪器，校深定位原理与常规校深一致，通过测量地层伽马和套管上的放射性记号源，来校正射孔管柱的深度［5-12］。

随钻校深方法是目前海上大斜度井校深的主要方式，以某油田A3井为例介绍该工艺的应用过程。A3井为一口大斜度井，井深3006m，垂深1080.80m，从井深125m开始造斜，至井深1077m，井斜达到最大井斜82.41°，2730m后逐渐降斜至完钻井深，完钻井斜59°。本井采用二开次井身结构，套管程序为273.05mm×956.18m+177.80mm×2995.74m。射孔井段在2564.30～2809.40m。

A3井射孔校深定位过程如下。

（1）组下射孔管柱：压力延时点火头+射孔枪+压力延时点火头+4短钻杆1根+4钻杆2柱+LWD随钻仪器+4钻杆1柱+4-3/4机械震击器+4钻杆，下钻至2760m。

（2）接顶驱，开泵测井，排量750L/min，泵压5.7MPa，测量井段2448～2638m，该井共下入6个放射性同位素，深度分别为2275.82m、2287.85m、2463.87m、2475.91m、2665.90m、2677.75m。

（3）将所测GR曲线与原始裸眼测井曲线比对校深，实测测LWD仪器测点深度为2501.27m，设计LWD仪器深度为2499.97m，计算钻杆误差1.3m（钻杆长）。

为了防止射孔管柱下入期间随钻测井仪器故障导致无法校深的问题，可以提前在刮管洗井阶段进行预校深，利用刮管管柱携带随钻伽马仪器，在刮管洗井作业时校正随钻伽马工具的深度，并在井口做好标记。在射孔管柱中，随钻伽马工具到井口的管柱与刮管期间使用的管柱保持一致，通过精确测量随钻伽马工具至射孔枪第一发弹的长度，结合刮管时在井口所做的标志，在随钻伽马仪器故障的情况下也能准确定位射孔深度。

2.3模拟射孔管柱校深方法

模拟射孔管柱校深方法是泵送电缆校深和随钻校深方法之外的一种备用校深方式。海上作业由于船舶运输受天气、海况等因素影响，存在无法及时动员随钻测井仪器的情况，在射孔段上下无邻近的气层和水层，射孔误差不影响生产的情况下，可以采用此校深方式。

在刮管洗井期间下入射孔模拟管柱，用钻铤或钻杆模拟射孔枪，下钻至人工井底深度，然后上提至射孔层段，在井口做好标记。在射孔管柱中，射孔枪以上的管柱与模拟管柱保持一致，通过精确测量随钻伽马工具至射孔枪第一发弹的长度，结合在井口所做的标志以定位射孔深度［13］。

以某油田B1井为例介绍模拟射孔管柱校深方法。B1井为一口大斜度井，井深3463m，垂深1705.03m，从井深170m开始造斜，至井深793.07m，井斜达到62.59°，全井最大井斜73.59°/1286.46m，完钻井斜62.08°。最大全角变化率为4.82°/30m，所在井深为300m。本井采用二开井身结构，套管程序为311.15mm×545.98m+244.48mm×3458.30m。射孔井段在2451.20～3402.35m。

B1井射孔校深定位过程如下。

（1）在刮管洗井期间，准备测地层伽马。安装测井旁通和循环头，下入测井工具串；下至780m处遇阻，开泵循环，送测井工具串下入，下放工具串较为困难，最终下至1200m处，不再下行，排量2400L/min，泵压10.0MPa。

（2）起出测井工具，利用钻杆长度校深。因为射孔段上下50m内均无气层和水层，决定上下各扩射2m，减少射孔误差。

2.4大斜度井三种校深方法对比

大斜度井三种校深方法的特点及适用性对比如表1所示。

泵送电缆校深需要开泵循环，随钻校深通过井筒内液体的脉冲作用传输信号，因此这两种校深方式不能通过管柱留空方式造负压，可以在射孔后单独下一趟管柱进行负压返涌，减小射孔对储层的伤害。

3结论

针对海上大斜度井，因受井斜因素的影响，常规方法不能满足射孔校深定位的要求。泵送电缆校深方法通过开泵循环将电缆仪器推送至校深位置，随钻校深方法通过在射孔管柱上携带随钻测井仪器至校深位置，以上2种方法均可在大井斜的情况下输送测井仪器，从而实现校深定位的目的，并在海上油气田完井中多次应用，技术成熟、应用效果良好。模拟管柱校深方式不受井斜制约，可以作为大斜度井校深的一种备用方法，亦有成功应用。

随着海洋石油开发的不断深入和拓展，中短半径井、T型井、多底井等复杂井的应用越来越多，井身结构和定向井轨迹更加复杂，未来对射孔校深定位技术提出了更高的要求，应进一步加强技术攻关，做好新技术引进、研究与应用工作，研发经济、高效、实用的新技术和新工艺，为中国海油的持续增产稳产提供技术支撑。

参考文献

[1] 王平双，郭士生，范白涛，等.海洋完井手册[M].北京：石油工业出版社，2019.

[2] 中国海洋石油集团有限公司.海上钻完井工程质量控制指标：Q/HS14010—2017[S].北京：石油工业出版社，2018.

[3] 倪德忠.油气井射孔层位的深度定位方法[J].海洋石油，2004（2）：88-92.

[4] 刘振岭.自然伽马射线校深在油管传输射孔中的应用[J].油气井测试，1991（1）：54-55.

[5] 王英.大斜度（水平）井射孔电缆输送工艺研究[J].中国石油和化工标准与质量，2014，34（7）：114.

[6] 刘占奇.渤海油田大斜度井射孔工艺[J].当代化工研究，2022（1）：144-146.

[7] 张永涛，张伟国，覃建宇，等.大位移定向井一趟多层负压射孔管柱[J].石油钻采工艺，2019，41（6）：718-721.

[8] 蔡斌，葛俊瑞，李艳飞，等.东海超深大位移气井完井技术实践[J].海洋石油，2019，39（2）：96-101.

[9] 李舜水，唐鹏磊，吴健.东海大位移井完井技术研究与应用[J].海洋工程装备与技术，2020，7（1）：48-53.

[10] 李艳飞，葛俊瑞，李三喜，等.海上超深大位移大斜度井射孔技术研究与应用[J].海洋石油，2018，38（2）：72-76.

[11] 李大攀，黄涛梅.裸眼水平井定向射孔技术应用[J].化学工程与装备，2023（5）：92-93.

[12] 杜克拯，曹鹏飞，夏竹君，等.南海东部超深大位移定向井射孔校深新方法[J].能源技术与管理，2022，47（1）：180-183.

[13] 姜伟，倪满友.渤海QK17-2大位移水平井TCP射孔技术实践[J].天然气工业，2002（5）：49-52.