TCP射孔工藝技術(shù)的改進(jìn)與拓展

羅曉青　李明偉

摘 要：近年來(lái)，TCP射孔工藝技術(shù)已經(jīng)逐漸發(fā)展成未來(lái)油氣井射孔技術(shù)重要趨勢(shì)，綜合開(kāi)發(fā)TCP射孔工藝技術(shù)，并基于諸多全新井下射孔啟爆器材的深入研發(fā)，科學(xué)化改進(jìn)TCP射孔工藝，多項(xiàng)井下作業(yè)工藝和TCP射孔的科學(xué)化組合，能夠?yàn)門CP射孔工藝技術(shù)的推廣應(yīng)用提供有價(jià)值的參考依據(jù)?；诖?，文章將TCP射孔工藝技術(shù)作為主要研究對(duì)象，重點(diǎn)闡述其改進(jìn)與拓展的相關(guān)內(nèi)容，希望有所幫助。

關(guān)鍵詞：TCP射孔工藝技術(shù)；改進(jìn)；拓展

自TCP射孔工藝技術(shù)被引入國(guó)內(nèi)后，我國(guó)大部分石油企業(yè)憑借自身的技術(shù)能力，加大開(kāi)發(fā)TCP射孔工藝技術(shù)的力度，且在多個(gè)領(lǐng)域取得了可觀的發(fā)展成就。以此為基礎(chǔ)，還自主研發(fā)水平井、小井眼、穿透TCP射孔等多種現(xiàn)代化技術(shù)。由此可見(jiàn)，深入研究并分析TCP射孔工藝技術(shù)的改進(jìn)與拓展具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

一、科學(xué)選擇射孔器材

我國(guó)在對(duì)TCP射孔工藝技術(shù)引入預(yù)后，開(kāi)始致力于TCP射孔設(shè)計(jì)優(yōu)化與射孔器材選擇工作。在實(shí)踐過(guò)程中，對(duì)西南石油大學(xué)的射孔參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)思想加以借鑒，成功地研發(fā)了能夠應(yīng)用在東部地區(qū)小型斷塊油氣田TCP射孔參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)劃[1]。而在此設(shè)計(jì)計(jì)劃中，實(shí)現(xiàn)了射孔作業(yè)孔徑、孔深、相位、孔密與祖業(yè)負(fù)壓數(shù)值等諸多參數(shù)的優(yōu)化組合，進(jìn)而對(duì)油氣井產(chǎn)量及產(chǎn)率比進(jìn)行科學(xué)化地預(yù)測(cè)。結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用效果與后期效果的反饋，并總結(jié)出不同條件下射孔作業(yè)所需遵循的施工原則，為國(guó)內(nèi)油田工作的開(kāi)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

在選擇使用射孔器材方面，在眾多方案中博彩眾長(zhǎng)，確定最佳的方案。其中，聚能射孔彈對(duì)國(guó)內(nèi)重點(diǎn)生產(chǎn)廠家產(chǎn)品進(jìn)行選擇，而彈型則包括多種深穿透射孔彈。對(duì)于射孔槍而言，則能夠結(jié)合具體的使用需求，對(duì)孔眼規(guī)則、具有較強(qiáng)耐壓性與密封性的射孔槍進(jìn)行選用。另外，啟爆器材在選擇方面，以耐高壓且穩(wěn)定性較強(qiáng)的撞擊安全雷管為主，并分析其結(jié)構(gòu)，圖1為聚能射孔彈、彈架、起爆傳爆部件構(gòu)成圖。

圖1 聚能射孔彈、起爆傳爆部件構(gòu)成圖

二、基本作業(yè)技術(shù)的開(kāi)展

（一）機(jī)械投棒撞擊式TCP射孔

通常情況下，對(duì)于尤其勘探詳查區(qū)域與開(kāi)發(fā)區(qū)域，在開(kāi)展TCP射孔作業(yè)的過(guò)程中，同樣會(huì)借助機(jī)械投棒撞擊點(diǎn)火進(jìn)而引爆的方法。具體指的就是在油管的作用下，將射孔槍合理地送入井下的特定位置，并從井口投放金屬投棒，對(duì)雷管進(jìn)行撞擊后，即可使射孔彈被引爆，實(shí)現(xiàn)發(fā)射的目的。

如果是直井亦或是小角度斜井，可選擇使用直型鋼質(zhì)投棒，不僅使用方便且具有明顯的經(jīng)濟(jì)性特征[2]。如果是定向斜井，應(yīng)選擇專用的投棒。在實(shí)際研發(fā)中，對(duì)萬(wàn)向節(jié)滾輪式投棒的成功研發(fā)，對(duì)斜井管串內(nèi)壁摩擦阻力影響金屬投棒自由落體速度的問(wèn)題進(jìn)行了有效解決。在這種情況下，銅質(zhì)的投棒能夠規(guī)避鉆桿傳送射孔過(guò)程中管串強(qiáng)磁力對(duì)于鋼質(zhì)投棒的吸附效果。

在開(kāi)窗式防砂撞擊點(diǎn)火裝置成功研發(fā)后，此裝置上部喇叭口不僅具備了投棒導(dǎo)向，同時(shí)還能夠避免測(cè)井定位過(guò)程中，測(cè)井儀器撞擊點(diǎn)火撞擊，使得錯(cuò)誤射孔的幾率明顯下降。而對(duì)于中央開(kāi)窗口而言，則能夠?qū)苤鶅?nèi)部的沉積物進(jìn)行清除處理，確保成功撞擊射孔。此裝置能夠重復(fù)性地運(yùn)用，且減少了單層作業(yè)的費(fèi)用支出。

（二）水平井TCP射孔

此技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，逐漸發(fā)展成中長(zhǎng)半徑水平井的TCP射孔工藝技術(shù)，可以在超長(zhǎng)和超深水平井定向射孔作業(yè)中發(fā)揮重要作用。

對(duì)于水平井TCP射孔定向而言，主要是對(duì)重心偏移的方式加以利用，對(duì)射孔方向做出適當(dāng)調(diào)整，而在科學(xué)組合旋轉(zhuǎn)短節(jié)與導(dǎo)向翼式定向槍的基礎(chǔ)上，即可準(zhǔn)確定向射孔，且定向的精準(zhǔn)度在-60～60度之間。

對(duì)水平井射孔進(jìn)行使用的過(guò)程中，一次性打開(kāi)油層井段的長(zhǎng)度較長(zhǎng)。采用TCP射孔對(duì)長(zhǎng)井段射開(kāi)的過(guò)程中，會(huì)形成較大的震擊力，則壓力增加明顯，導(dǎo)致儀器設(shè)備被嚴(yán)重?fù)p壞，套管受到傷害。為此，應(yīng)選擇使用分段射孔或者是間隔性引爆的工藝手段。將100米的射孔長(zhǎng)度合理地分成3-4段左右[3]。

針對(duì)液壓延時(shí)點(diǎn)火引爆而言，具體指的就是對(duì)液壓延時(shí)原理的充分利用，對(duì)不同節(jié)點(diǎn)火起爆器啟爆的時(shí)間加以控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)分段與分次的目標(biāo)。隨后，根據(jù)特定順序逐級(jí)將液壓點(diǎn)火起爆器啟動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)射孔作業(yè)目標(biāo)。

（三）小井眼定向井TCP射孔

小井眼就是油層套管的尺寸不超過(guò)139.7毫米的井眼，正是因?yàn)樾【鄣奶坠軆?nèi)徑不大，所以井下工具與工藝技術(shù)必須合理化改進(jìn)。只有這樣，才能夠與小油套管特殊性要求相適應(yīng)。

結(jié)合套管開(kāi)窗側(cè)鉆小井眼定向井這一基本特征，對(duì)小尺寸的射孔槍、配套井下工具與點(diǎn)火起爆器加以研制。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，能夠有效地節(jié)省作業(yè)費(fèi)用支出，且經(jīng)濟(jì)效益顯著，推廣與應(yīng)用價(jià)值較高。

三、TCP射孔綜合作業(yè)工藝技術(shù)

在實(shí)踐作業(yè)過(guò)程中，科學(xué)合理地組合多種TCP射孔工藝技術(shù)，能夠在充分發(fā)揮各項(xiàng)技術(shù)功用的同時(shí)，全面提高綜合作業(yè)效果。

（一）超壓酸TCP射孔

此TCP射孔技術(shù)的基本原理就是在TCP射孔的基礎(chǔ)上，通過(guò)地面動(dòng)力泵所施加的泵壓、TCP射孔炸藥增壓和井內(nèi)部酸處理液液柱壓力，在三者疊加的情況下，產(chǎn)生了比油氣儲(chǔ)層破裂壓力更大的壓力，導(dǎo)致射孔的孔道周邊地層形成微裂縫。此時(shí)，經(jīng)過(guò)配伍的酸處理液，即可從地面酸泵擠入到射孔孔道、地層孔隙和微裂縫內(nèi)，確保微裂縫與孔隙不斷擴(kuò)大并被溶蝕，一定程度上優(yōu)化了儲(chǔ)層滲流的條件，使得井層實(shí)際產(chǎn)量明顯提高。此TCP射孔工藝技術(shù)應(yīng)用于高滲與中高產(chǎn)油氣層中的效果理想，同時(shí)也可被應(yīng)用在油氣井層大型酸化壓裂施工預(yù)處理的過(guò)程中。

超壓酸TCP射孔的超壓可以保證射孔孔道周邊的儲(chǔ)層出現(xiàn)微裂縫，并在沖刷的基礎(chǔ)上，使得微裂縫逐漸擴(kuò)大。將此類技術(shù)應(yīng)用在油氣儲(chǔ)層中，能夠有效規(guī)避對(duì)儲(chǔ)層的污染與傷害，使得井筒周邊儲(chǔ)層滲流條件得以改善。與此同時(shí)，可以一次性地完成射孔造縫與酸洗工作，實(shí)現(xiàn)了油井的不斷完善，為科學(xué)合理地評(píng)價(jià)單層單井提供了必要保障。

（二）TCP射孔與高能氣體壓裂復(fù)合射孔

有效融合TCP射孔與高能氣體壓裂復(fù)合射孔，在井下套管尺寸影響之下，射孔槍的內(nèi)徑會(huì)對(duì)射孔彈裝藥量產(chǎn)生限制，也對(duì)聚能射孔彈性能的提升造成的影響。而在常規(guī)的射孔期間，在射流擠壓之下，會(huì)直接損害油井[4]。而通過(guò)對(duì)TCP射孔與高能氣體壓裂復(fù)合射孔工藝技術(shù)的應(yīng)用，即可對(duì)以上技術(shù)問(wèn)題加以解決，也就是說(shuō)，在油管傳輸射孔槍末端部位攜帶高能氣體壓裂彈，并在一次下井的過(guò)程中，同時(shí)完成兩項(xiàng)作業(yè)。在射孔槍引爆以后，對(duì)高能氣體壓裂彈進(jìn)行延時(shí)引爆，且壓裂彈內(nèi)部火藥需根據(jù)事先設(shè)計(jì)燃燒方式與規(guī)律燃燒，最終形成高溫高壓的氣體，借助脈沖加載的形式，沿著射孔的孔道壓裂油層，以保證油層能夠呈現(xiàn)出輻射狀裂縫的形式，進(jìn)而和天然裂縫有效溝通，一定程度上實(shí)現(xiàn)了油層導(dǎo)流能力與滲透能力的增強(qiáng)，實(shí)際產(chǎn)量也明顯增加。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，以TCP射孔工藝技術(shù)為基礎(chǔ)，國(guó)內(nèi)已經(jīng)成功研發(fā)出眾多全新的射孔工藝，并將其也能夠用在實(shí)踐過(guò)程中，不僅使得TCP射孔工藝得到了全面改進(jìn)與完善，同時(shí)也使其應(yīng)用性能與價(jià)值范圍得以拓展，推廣應(yīng)用的可信性更加顯著，一定程度上推動(dòng)了現(xiàn)代油層的開(kāi)采作業(yè)。