多脈沖射孔+ APR +水力泵在大港油田的應(yīng)用

王樹(shù)強(qiáng)，趙 英，顏金然，李秀蘭

多脈沖射孔+ APR +水力泵在大港油田的應(yīng)用

王樹(shù)強(qiáng)1，趙 英2，顏金然3，李秀蘭3

（1. 中國(guó)石油大港油田分公司石油工程研究院，天津 300280；2. 中國(guó)石油大港油田分公司第五采油廠，天津 300280；3. 中國(guó)石油大港油田分公司第三采油廠，滄州 061000）

新型多脈沖射孔是一項(xiàng)新型的射孔技術(shù)，與APR測(cè)試器及水力泵測(cè)試工具聯(lián)合作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)一趟管串完成嚴(yán)重污染儲(chǔ)層的射孔和測(cè)試。但多脈沖射孔燃燒產(chǎn)生瞬時(shí)壓力、多級(jí)脈沖會(huì)引起測(cè)試管柱劇烈震動(dòng)，影響封隔器和電子壓力溫度計(jì)的正常工作，為此開(kāi)發(fā)了峰值壓力控制閥、制作新型減震裝置控制機(jī)械震動(dòng)，并對(duì)火藥用量進(jìn)行了安全設(shè)計(jì)。通過(guò)在大港灘海和冀東南堡海上油田進(jìn)行的3口井的測(cè)試使用，結(jié)果表明該技術(shù)安全可靠、效果良好，表征污染影響的表皮系數(shù)小于或接近于0，有效的解除了射孔壓實(shí)和地層污染，取得了完整的測(cè)試資料。

海上；測(cè)試；多脈沖；射孔；APR測(cè)試器；水力泵；聯(lián)作

在海上探井地層測(cè)試中，通常使用射孔與APR測(cè)試器及水力泵聯(lián)作技術(shù)，進(jìn)行試油測(cè)試，但多級(jí)脈沖射孔威力大，射孔時(shí)可以產(chǎn)生多次脈沖，很容易損傷測(cè)試管串的元件，因此必須對(duì)測(cè)試管柱優(yōu)化，并配套相應(yīng)減震、壓力釋放裝置，才能保證安全施工。因此我們研制了射孔槍快速泄壓裝置、峰值壓力控制閥、減震裝置等工具并對(duì)測(cè)試管串進(jìn)行了優(yōu)化研究，在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，一次下井取得成功。

1 多脈沖射孔器的工作原理

多脈沖射孔在射孔時(shí)形成多級(jí)脈沖，反復(fù)通過(guò)射孔孔眼沖刷，對(duì)地層多次加載，P-T測(cè)試曲線見(jiàn)圖1。從射孔彈引爆到多級(jí)推進(jìn)劑造縫完成，整個(gè)過(guò)程的時(shí)間為1 s。

圖1P-T測(cè)試曲線圖

圖1中：A點(diǎn)為射孔彈起爆壓力，峰值壓力達(dá)到100 MPa；MBC段為第一級(jí)推進(jìn)劑作用過(guò)程，整個(gè)過(guò)程350 ms， 峰值壓力達(dá)到160~170 MPa；FDE段為第二級(jí)推進(jìn)劑作用過(guò)程，整個(gè)過(guò)程500 ms， 峰值壓力達(dá)到210 MPa左右；兩級(jí)推進(jìn)劑之間時(shí)間間隔400 ms，實(shí)現(xiàn)了多級(jí)脈沖的效果。

2 多脈沖射孔器+APR測(cè)試器+水力泵聯(lián)作原理

將多脈沖射孔槍與APR測(cè)試器及水力泵測(cè)試工具組合成串，一次下井，在負(fù)壓條件下引爆多級(jí)脈沖射孔槍射開(kāi)地層，然后進(jìn)行試油測(cè)試，從而完成負(fù)壓射孔和地層測(cè)試兩項(xiàng)作業(yè)。

3 工藝難點(diǎn)

3.1 多脈沖射孔炸槍

多脈沖射孔中，伴隨復(fù)合火藥燃燒，射孔的瞬間（800 ms左右）產(chǎn)生高溫高壓氣體[1]，不及時(shí)泄壓，將引起炸槍和破壞套管。

3.2 射孔瞬間沖擊震動(dòng)

射孔時(shí)引起測(cè)試管串的劇烈震動(dòng)[2]，容易使測(cè)試管串上的封隔器和電子壓力溫度計(jì)等遭受損壞[3]，導(dǎo)致測(cè)試失敗或無(wú)法取得井下壓力溫度資料。

4 關(guān)鍵技術(shù)解決

4.1 射孔槍快速泄壓裝置

防止起爆瞬間槍內(nèi)壓力過(guò)高，不能及時(shí)釋放，導(dǎo)致炸槍事故，采用了預(yù)制盲孔槍體快速泄壓結(jié)構(gòu)，保證下井過(guò)程的安全可靠。

4.2 峰值壓力控制閥

峰值壓力控制閥用于控制多脈沖射孔時(shí)迅速聚集的最大峰值壓力[4]，防止兩級(jí)火藥燃燒的峰值壓力疊加損壞套管和井下工具。

4.3 減震裝置

為了減弱射孔槍引爆時(shí)對(duì)下井儀器和管柱產(chǎn)生的縱向、徑向震動(dòng)[5]，研制了徑向、縱向減震器，保證施工的安全和質(zhì)量。其技術(shù)參數(shù)如表1所示。

4.4 測(cè)試管串優(yōu)化組合

多脈沖射孔—壓力計(jì)測(cè)試環(huán)空加壓點(diǎn)火負(fù)壓射孔管柱自上而下為：壓力吸收裝置（空槍+套管開(kāi)孔）—射孔槍（槍尾接泄壓裝置）—點(diǎn)火頭—油管（4根）—減震器（軸向、徑向）—油管（4根）—減震器（軸向、徑向）—負(fù)壓開(kāi)孔裝置—封隔器（內(nèi)穿傳壓中心管）—傳壓旁通接頭—油管—壓力計(jì)—水力泵（見(jiàn)圖2）。

加壓點(diǎn)火時(shí)，封隔器以下環(huán)空與油管不連通，保護(hù)壓力計(jì)及水力泵免受射孔瞬間高壓的沖擊，環(huán)空壓力通過(guò)中心管作用于點(diǎn)火頭引爆射孔器，兩級(jí)火藥形成的壓力將通過(guò)三個(gè)釋放途徑：通過(guò)射孔孔眼作用于地層；通過(guò)井下峰值壓力控制裝置吸收高壓，控制峰值壓力；通過(guò)軸向、徑向減震器及油管減小震動(dòng)。

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

5.1 典型井聯(lián)作測(cè)試首次取得成功

大港Z27X1井，射孔井段4 088.1~ 4 113.2 m，施工一次成功。射孔后自噴10 mm油嘴求產(chǎn)，日產(chǎn)油12.6 t，氣98 000 m3。表皮系數(shù)-0.98。

5.2 多口井成功應(yīng)用

在大港灘海和冀東南堡海上油田進(jìn)行的3口井的測(cè)試使用，結(jié)果表明，該技術(shù)安全可靠、效果良好，表征污染影響的表皮系數(shù)小于或接近于0，有效地消除或減少了污染帶對(duì)測(cè)試資料的影響，具有廣闊的應(yīng)用前景。

圖2 多脈沖射孔—壓力計(jì)測(cè)試環(huán)空加壓點(diǎn)火負(fù)壓射孔管柱

6 結(jié)論

（1）在探井測(cè)試中使用多級(jí)脈沖射孔與APR測(cè)試器及水力泵聯(lián)作配套技術(shù)，不但解除了射孔壓實(shí)帶和地層污染，還取到了完整的壓力測(cè)試數(shù)據(jù)。

（2） 采用峰值壓力控制技術(shù)、射孔槍體泄壓技術(shù)確保了優(yōu)化的測(cè)試管串抗震能力強(qiáng)，使得多級(jí)脈沖射孔與APR測(cè)試器及水力泵聯(lián)合作業(yè)安全、順利。

（3）多級(jí)脈沖射孔與APR測(cè)試器及水力泵聯(lián)作技術(shù)的成功實(shí)施，證明了該技術(shù)的可靠性，建議推廣應(yīng)用。

[1]孫志宇，蒲春生，羅明良，等. 水平井多級(jí)脈沖氣體加載壓裂及產(chǎn)能評(píng)價(jià)[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，30（5）：104-107.

[2]李克明，張曦.高能復(fù)合射孔技術(shù)及應(yīng)用[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，2002，29（5）：91-92.

[3]蒲春生，孫志宇，王香增，等. 多級(jí)脈沖氣體加載壓裂技術(shù)[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，2008，35（5）：636-639.

[4]周望，趙開(kāi)良，張鋒，等. 多級(jí)脈沖增效射孔技術(shù)研究[J].測(cè)井技術(shù)，2007，31（1）：82-84.

[5]萬(wàn)仁溥.現(xiàn)代完井工程[M].北京：石油工業(yè)出版社，2000：218-225.

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《海洋石油》編輯部

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

科研項(xiàng)目：中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司項(xiàng)目測(cè)井新方法與新技術(shù)中專題多級(jí)脈沖深穿透聚能射孔技術(shù)研究（編號(hào)05B30304）。第一作者簡(jiǎn)介：王樹(shù)強(qiáng)，男，1972年生，長(zhǎng)江大學(xué)石油工程專業(yè)工程碩士，高級(jí)工程師，一直從事鉆采工藝的研究和設(shè)計(jì)工作。

E-mail：wangshuqiang7903@126.com。