超長(zhǎng)跨距多點(diǎn)起爆負(fù)壓射孔技術(shù)在海上油田的應(yīng)用

曾春珉韋龍貴黃亮馮雪松簡(jiǎn)成.中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司；. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)湛江分公司

超長(zhǎng)跨距多點(diǎn)起爆負(fù)壓射孔技術(shù)在海上油田的應(yīng)用

曾春珉1韋龍貴1黃亮1馮雪松2簡(jiǎn)成2
1.中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司；2. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)湛江分公司

現(xiàn)有多級(jí)射孔技術(shù)管柱結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳爆效率和可靠性較低、成本較高、難以實(shí)現(xiàn)負(fù)壓射孔等問(wèn)題限制了其在海上油田的推廣應(yīng)用，為此，對(duì)常規(guī)單級(jí)開(kāi)孔裝置進(jìn)行改進(jìn)，研制出了多級(jí)開(kāi)孔裝置，與旁通接頭、液壓延時(shí)點(diǎn)火頭、RTTS封隔器等工具配合，形成了超長(zhǎng)跨距多點(diǎn)起爆負(fù)壓射孔技術(shù)。多級(jí)開(kāi)孔裝置可通過(guò)內(nèi)置滑套實(shí)現(xiàn)各級(jí)點(diǎn)火頭引爆后再制造負(fù)壓，具備一趟管柱負(fù)壓射開(kāi)所有層段的功能，滿足多射孔層段、大層間距（可超過(guò)500 m）的射孔要求，并且工藝原理簡(jiǎn)單、安全可靠。該技術(shù)在南海西部潿洲A油田6口井進(jìn)行了成功應(yīng)用，與常規(guī)負(fù)壓射孔作業(yè)相比，作業(yè)時(shí)效提高了51.3%，成本降低了17.68%。

超長(zhǎng)距離；長(zhǎng)夾層段；多層段；負(fù)壓射孔；海上油田

潿洲A油田多口井存在射孔層段多、射孔段長(zhǎng)、層間跨度大等特點(diǎn)，其中A2井射孔段毛厚575 m，層間跨度最高達(dá)534 m，而南海西部油田尚無(wú)射孔段500 m以上一次射孔作業(yè)經(jīng)驗(yàn)。常規(guī)負(fù)壓射孔技術(shù)采用單級(jí)引爆方式，夾層段使用空槍和導(dǎo)爆索連接，斷爆機(jī)率高，無(wú)法滿足海上作業(yè)要求［1-10］；而常規(guī)多級(jí)起爆射孔技術(shù)采用投棒—壓力增壓、壓力—壓力、壓力—投棒復(fù)合起爆、分級(jí)投棒等起爆方式，可實(shí)現(xiàn)大跨距多層射孔，但管柱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳爆效率和可靠性較低，難以實(shí)現(xiàn)負(fù)壓射孔，且成本較高，無(wú)法滿足海上油田開(kāi)發(fā)要求［11-20］。針對(duì)常規(guī)多級(jí)起爆射孔技術(shù)存在的不足，研發(fā)了超長(zhǎng)跨距多點(diǎn)起爆負(fù)壓射孔技術(shù)，該技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，在施工安全和質(zhì)量得到保證的前提下能夠節(jié)省大量作業(yè)時(shí)間和成本，滿足了海上油氣田開(kāi)發(fā)要求。

1 多點(diǎn)起爆負(fù)壓射孔管柱Negative-pressure perforation string with multiple igniters

1.1管柱結(jié)構(gòu)

Structure of the string

管柱結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1　超長(zhǎng)跨距多點(diǎn)起爆負(fù)壓射孔管柱Fig.1 Negative-pressure perforation string with multiple igniters over super-long span

主要工具有：

（1）多級(jí)開(kāi)孔裝置。多級(jí)開(kāi)孔裝置結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

工作原理：環(huán)空加壓后壓力經(jīng)旁通接頭、傳壓管進(jìn)入多級(jí)開(kāi)孔裝置，再通過(guò)裝置的傳壓孔進(jìn)入RTTS封隔器以下環(huán)空，通過(guò)篩管接頭傳至各射孔層段射孔槍壓力延時(shí)點(diǎn)火頭，點(diǎn)火并延時(shí)，繼續(xù)加壓，多級(jí)開(kāi)孔裝置內(nèi)部滑套剪切銷(xiāo)釘，上行至預(yù)定位置后鎖定，此時(shí)多級(jí)開(kāi)孔裝置傳壓孔關(guān)閉，生產(chǎn)通道打開(kāi)，封隔器以下環(huán)空與管柱內(nèi)部連通，形成負(fù)壓，射孔后地層流體可以通過(guò)管柱到達(dá)地面。多級(jí)開(kāi)孔裝置必須配合封隔器、延時(shí)起爆裝置使用，同時(shí)采用環(huán)空加壓點(diǎn)火方式完成射孔作業(yè)。

圖2　多級(jí)開(kāi)孔裝置Fig.2 Multi-stage perforation device

（2）旁通接頭。旁通接頭與傳壓管配合使用，其主要作用是將封隔器以上環(huán)空的壓力（即井口施加的點(diǎn)火壓力）傳遞至多級(jí)開(kāi)孔裝置，通過(guò)多級(jí)開(kāi)孔裝置的傳壓孔傳遞至封隔器以下環(huán)空，從而引爆延時(shí)點(diǎn)火頭。傳壓管的作用是傳遞壓力，同時(shí)將傳壓通道和生產(chǎn)通道分隔開(kāi)。

圖3　旁通接頭Fig.3 By-pass joint

（3）液壓延時(shí)點(diǎn)火頭。液壓延時(shí)點(diǎn)火頭可以在點(diǎn)火頭引爆后延時(shí)引爆射孔槍?zhuān)瑸榄h(huán)空繼續(xù)加壓打開(kāi)生產(chǎn)通道提供條件。延時(shí)點(diǎn)火頭通過(guò)延時(shí)火藥的燃燒達(dá)到延時(shí)的目的，延時(shí)時(shí)間可以根據(jù)作業(yè)要求進(jìn)行設(shè)定。

（4）RTTS機(jī)械封隔器。RTTS機(jī)械封隔器是一種機(jī)械操作可回收式封隔器，射孔作業(yè)過(guò)程中用以封隔環(huán)空，保證井控安全。

1.2工作原理

Working principles

利用油管取代夾層槍?zhuān)瑢尨殖蓭捉M獨(dú)立的槍串，每組槍串都安裝液壓延時(shí)點(diǎn)火頭，射孔管柱下入過(guò)程中管柱內(nèi)與環(huán)空不連通，管柱內(nèi)灌入液墊并留空一部分管柱制造射孔負(fù)壓。射孔管柱到位后，校深，坐封RTTS封隔器。環(huán)空加壓，壓力通過(guò)傳壓接頭、傳壓管進(jìn)入多級(jí)開(kāi)孔裝置，再通過(guò)多級(jí)開(kāi)孔裝置的傳壓孔進(jìn)入RTTS封隔器以下環(huán)空，通過(guò)篩管接頭傳至各個(gè)壓力延時(shí)點(diǎn)火頭，點(diǎn)火并延時(shí)，繼續(xù)加壓，多級(jí)開(kāi)孔裝置內(nèi)部滑套上行至預(yù)定位置后鎖定，此時(shí)傳壓孔關(guān)閉，生產(chǎn)孔打開(kāi)，封隔器以下環(huán)空與管柱內(nèi)部連通，形成負(fù)壓，射孔后，地層流體可以通過(guò)管柱到達(dá)地面。

1.3技術(shù)特點(diǎn)

Technical features

（1）可以在夾層距離超過(guò)500 m、有多個(gè)射孔層段的油氣井內(nèi)安全高效地實(shí)施射孔作業(yè)，而且不受井斜等因素影響。

（2）可以適應(yīng)各種地質(zhì)要求、解決各種井況下多層負(fù)壓同時(shí)起爆的問(wèn)題，有效地消除了射孔及壓井造成的油層污染，提高了求產(chǎn)速度。

（3）無(wú)需增壓裝置或投棒釋放裝置，管柱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；夾層采用油管連接，消除了使用夾層槍導(dǎo)致的射孔工程事故隱患，施工工藝安全可靠。

（4）與目前多級(jí)起爆射孔技術(shù)相比，節(jié)約了增壓裝置或投棒釋放裝置的連接時(shí)間和工具費(fèi)用，降低了作業(yè)時(shí)間和成本。

2 可靠性試驗(yàn)Reliability test

由于南海西部油田首次采用該技術(shù)，為確保海上射孔作業(yè)實(shí)施的可靠性，在陸地試驗(yàn)井中對(duì)多級(jí)開(kāi)孔裝置進(jìn)行了可靠性試驗(yàn)。

2.1模擬試驗(yàn)管柱

Simulation test

為得到真實(shí)的試驗(yàn)結(jié)果，模擬試驗(yàn)管柱結(jié)構(gòu)盡可能與真實(shí)射孔管柱結(jié)構(gòu)接近，模擬試驗(yàn)管柱自下至上分別為：空槍+壓力延時(shí)點(diǎn)火頭+篩管接頭+多級(jí)開(kāi)孔裝置+油管+變扣接頭+RTTS封隔器+旁通接頭+鉆桿。

2.2試驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果

Procedures and results

（1）對(duì)試驗(yàn)井井筒進(jìn)行試壓（壓力18 MPa），確保井筒密封。

（2）按順序組合并下入模擬試驗(yàn)管柱，管柱下至500 m時(shí)鉆桿內(nèi)灌滿水，繼續(xù)下管柱至2 000 m，留空1 500 m鉆桿不灌水。

（3）坐封RTTS封隔器，關(guān)閉井口防噴器，井口環(huán)空加壓至16.6 MPa，穩(wěn)壓2 min后釋放井口壓力，打開(kāi)防噴器。

（4）上提解封RTTS封隔器，重新關(guān)閉井口防噴器，反循環(huán)，觀察井口鉆桿內(nèi)是否有液體排出，從而判斷多級(jí)開(kāi)孔裝置生產(chǎn)通道是否打開(kāi)。如圖4所示，鉆桿內(nèi)有液體流出，表明多級(jí)開(kāi)孔裝置生產(chǎn)通道已正常打開(kāi)。

圖4　反循環(huán)井口有井液排出Fig.4 Discharged fluids at wellhead during reverse circulation

（5）打開(kāi)井口防噴器，起鉆。起鉆過(guò)程中觀察多級(jí)開(kāi)孔裝置的生產(chǎn)通道是否打開(kāi)及傳壓孔是否關(guān)閉，如圖5所示，多級(jí)開(kāi)孔裝置的生產(chǎn)通道已經(jīng)打開(kāi)，傳壓孔已經(jīng)關(guān)閉。

圖5　多級(jí)開(kāi)孔裝置出井狀態(tài)Fig.5 Conditions of recovered multi-stage perforation device

（6）起出多級(jí)開(kāi)孔裝置后，使用手壓泵從旁通接頭傳壓孔處打壓，加壓至10 MPa，穩(wěn)壓1 min，從而判斷多級(jí)開(kāi)孔裝置傳壓孔是否關(guān)閉并密封良好。如圖6所示，多級(jí)開(kāi)孔裝置傳壓孔密封良好，沒(méi)有液體滲出。

圖6　手壓泵打壓驗(yàn)證多級(jí)開(kāi)孔裝置傳壓孔是否關(guān)閉Fig.6 Verification of proper closure of pressure-transmission port in the multi-stage perforation device through pressurization by using manual pump

（7）將多級(jí)開(kāi)孔裝置拆開(kāi)，銷(xiāo)釘剪切已經(jīng)剪斷，操作正常。

通過(guò)試驗(yàn)，表明該裝置具有較高的可靠性能，能夠滿足海上作業(yè)要求。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用Field applications

3.1作業(yè)步驟

Operational procedures

（1）連接射孔管柱，管柱下入過(guò)程中管柱內(nèi)灌入液墊至設(shè)計(jì)高度。

（2）將射孔管柱下入到位，校深，根據(jù)校深結(jié)果調(diào)整射孔槍深度，坐封機(jī)械封隔器。

（3）關(guān)閉環(huán)形防噴器，環(huán)空加壓至點(diǎn)火壓力后，穩(wěn)壓，引爆各級(jí)點(diǎn)火頭，延時(shí)開(kāi)始，繼續(xù)加壓，傳壓孔關(guān)閉，生產(chǎn)通道打開(kāi)，形成負(fù)壓。

（4）環(huán)空泄壓，等待射孔槍射孔。

（5）射孔后放噴，壓井，解封RTTS封隔器，起射孔管柱。

3.2應(yīng)用效果

Application performances

超長(zhǎng)跨距多點(diǎn)起爆負(fù)壓射孔技術(shù)在南海西部潿洲A油田6口井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，共完成射孔井段22層，夾層總厚1 809.5 m，射孔總跨度2515.11 m，射孔槍發(fā)射率100%。其中A1S1、A2井射孔段厚度為512.41 m、575.7 m，A2井最大射孔夾層段厚度超過(guò)534.7m。與采用常規(guī)負(fù)壓射孔技術(shù)作業(yè)相比，作業(yè)時(shí)效提高了51.30%，成本降低了17.68%，節(jié)約工期20 d，節(jié)約作業(yè)成本共計(jì)4 515萬(wàn)元。見(jiàn)表1。

表1　潿洲A油田6口井射孔數(shù)據(jù)Table 1 Perforation data for 6 wells in Weizhou-A Oilfield

4 結(jié)論與建議Conclusions and recommendations

超長(zhǎng)跨距多點(diǎn)起爆負(fù)壓射孔技術(shù)在作業(yè)安全、作業(yè)時(shí)效、作業(yè)成本、儲(chǔ)層保護(hù)方面具有較大優(yōu)勢(shì)，是一項(xiàng)“增產(chǎn)降本”的實(shí)用技術(shù)。隨著南海西部油田越來(lái)越多的低滲透、低品位和邊際油田的投入開(kāi)發(fā)，為了滿足產(chǎn)量要求，井越打越深，射孔段層位越來(lái)越多，射孔跨距越來(lái)越長(zhǎng)，超長(zhǎng)跨距多點(diǎn)起爆負(fù)壓射孔技術(shù)的有效應(yīng)用和推廣為該類(lèi)油氣田的高效開(kāi)發(fā)提供了技術(shù)保障，建議在海上油氣田進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

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（修改稿收到日期 2016-02-18）

〔編輯 景 暖〕

Application of negative-pressure perforation technique with multiple igniters over super-long span in offshore oilfields

ZENG Chunmin1， WEI Longgui1， HUANG Liang1， FENG Xuesong2， JIAN Chen2
1. Zhanjiang Branch of CNOOC Ltd.， Zhanjiang， Guangdong 524057， China；2. Zhanjiang Branch of CNOOC Energy Tech-Drilling & Production Co.， Zhanjiang， Guangdong 524057， China

Pipe strings for existing multi-stage perforation techniques are characterized by complicated structures， low detonation efficiencies， poor reliability， high operation costs and difficulties in their application in negative-pressure perforation. Consequently，applicability of such pipe-strings in offshore oilfields is limited. In this regard， conventional single-stage perforation devices were modified to develop multi-stage perforation devices. Combined with bypassing joints， hydraulic delayed igniter， RTTS packer and other tools， the negative-pressure perforation technique with multiple igniters over super-long span was developed. Through the integral slid sleeve， the multi-stage perforation device can generate negative pressures after detonation of multiple igniters. In this way， all target intervals can be perforated in one single trip under negative pressure to satisfy demands related to perforation in multiple intervals with significant interval distances （above 500 m）. The newly developed device is characterized by simplified structures， safety， reliability. The device has been successfully deployed in 6 wells in Weizhou A Oilfield in western part of South China Sea. These operating time increased by 51.3% and costs decreased by 17.68%.

super-long span； long interbedded interval； multiple intervals； negative-pressure perforation； offshore oilfields

ZENG Chunmin， WEI Longgui， HUANG Liang， FENG Xuesong， JIAN Cheng. Application of negative-pressure perforation technique with multiple igniters over super-long span in offshore oilfields［J］. Oil Drilling & Production Technology，2016， 38（2）： 181-185.

TE257+.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1000 -7393（ 2016 ） 02 -0181-05

10.13639/j.odpt.2016.02.010

曾春珉（1984-），2009年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東）油氣井工程專(zhuān)業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)從事海上完井技術(shù)研究工作。通訊地址：（524057）廣東省湛江市坡頭區(qū)南油一區(qū)油公司大樓二樓。電話：0759-3912694。E-mail：zengchm1@cnooc.com.cn

引用格式：曾春珉，韋龍貴，黃亮，馮雪松，簡(jiǎn)成.超長(zhǎng)跨距多點(diǎn)起爆負(fù)壓射孔技術(shù)在海上油田的應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2016，38（2）：181-185.