模塊射孔技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用

程現(xiàn)華 范大明 夏輝 唐勇 馬秉峰

摘 要：多級分段射孔橋塞聯(lián)作工藝是致密油、頁巖氣高效開發(fā)過程的重要手段。僅2017年測井公司已完成水平井多級射孔工作量1000多級，然而現(xiàn)有的多級射孔器材需要現(xiàn)場精細(xì)控制的環(huán)節(jié)多，射孔槍之間連接工藝復(fù)雜，器材保養(yǎng)困難，導(dǎo)致作業(yè)時(shí)效不高。

關(guān)鍵詞：致密油;水平井;模塊化;多級射孔

自從大規(guī)模開發(fā)致密油、頁巖氣以后，分簇射孔技術(shù)就一躍成為致密油、頁巖氣開發(fā)的最主要的手段，[1]目前多級射孔器材均采用貫通線串接，不得不使接頭側(cè)開窗，先旋入接頭，再接線，在接線過程中很可能導(dǎo)致包線松動(dòng)接地、貫通線打扭、壓斷的等情況，特殊天氣環(huán)境（高溫、低溫）更是限制了裝配質(zhì)量，影響多級射孔的一次成功率。為了改善此類現(xiàn)象的發(fā)生，適應(yīng)市場需求，測井公司自主研發(fā)了一套可靠的模塊化射孔器材，簡化了現(xiàn)場多級射孔器裝配，提高了作業(yè)安全性，消除了多級射孔器裝配質(zhì)量受天氣、場地等環(huán)境因素的影響。

1 MKDJ-1模塊化多級射孔技術(shù)

MKDJ-1模塊化多級射孔器材是一套全新多級射孔器材，通過各部件獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，直接串接在一起，即可入井作業(yè)。包括：模塊化多級點(diǎn)火頭、模塊化多級點(diǎn)火裝置、模塊化滾輪接頭、模塊化射孔槍以及模塊化橋塞點(diǎn)火頭。如圖所示：

1-橋塞;2-連桿組件;3-坐封工具;4-橋塞坐封工具點(diǎn)火頭;5-1#多級點(diǎn)火裝置;6-1#射孔槍;7-2#多級點(diǎn)火裝置;8-2#射孔槍;9-多級電射孔點(diǎn)火頭;10-磁定位;11-馬籠頭

1.1 MKDJ-1模塊化多級射孔技術(shù)原理

所有射孔槍及射孔槍附近接頭，均采用居中的單芯觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)線路連接，整體連接時(shí)，只需上扣旋轉(zhuǎn)，即可完成。

如圖所示：在多級射孔槍的彈架盤處，設(shè)計(jì)銅質(zhì)硬觸頭，使導(dǎo)線可以不用延伸到彈架之外。為裝配簡潔，貫通線路唯一，將電子選發(fā)開關(guān)直接放置于彈架內(nèi)。

如圖所示：MKDJ-1模塊化多級點(diǎn)火裝置采用軟觸心接觸，同時(shí)兼顧了密封承壓與線路連接。配合彈架上的硬觸心，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的抗震結(jié)構(gòu)。

1.2 技術(shù)參數(shù)指標(biāo)

模塊化多級射孔器材外徑：86mm

耐溫指標(biāo)：160℃

耐壓指標(biāo)：140MPa

相位角：60°

裝彈數(shù)量：16孔/m

適用套管：5寸

1.3 地面試驗(yàn)情況

1.3.1 MKDJ-1模塊化多級射孔器材的連配試驗(yàn)

將模塊化多級點(diǎn)火頭、模塊化多級點(diǎn)火裝置、模塊化多級射孔槍以及模塊化橋塞點(diǎn)火頭在地面連配，檢測整套模塊化射孔器材的絕緣通斷，以及密封情況和對接情況，檢測結(jié)果良好。

1.3.2 測試通訊，選發(fā)模塊兼容性

將貫通線與電子選發(fā)開關(guān)接入MKDJ-1模塊化多級射孔槍串中，檢測電子選發(fā)模塊開關(guān)，檢測結(jié)果正常。

1.3.3 抗震試驗(yàn)

通過外協(xié)方進(jìn)行地面射孔抗震試驗(yàn)，接兩個(gè)MKDJ-1模塊化多級點(diǎn)火裝置，一個(gè)1.5m86射孔槍，射孔結(jié)束后，所有觸點(diǎn)通訊正常，并能檢測到下一級開關(guān)。

2 MKDJ-1模塊化射孔器材的現(xiàn)場應(yīng)用

2.1 常規(guī)多級射孔器材的不足

裝配多級點(diǎn)火裝置時(shí)需準(zhǔn)備過線器、接地線，六種密封圈，裝配過線器時(shí)存在導(dǎo)線被擠壓的風(fēng)險(xiǎn)。

彈架送入射孔槍時(shí)需要保護(hù)好端頭露出的貫通線以及雷管導(dǎo)線，防止導(dǎo)線與槍身內(nèi)壁摩擦，導(dǎo)致絕緣失效。

連接多級點(diǎn)火裝置時(shí)，需先穿線，在旋入槍身，旋入時(shí)需注意導(dǎo)線與槍身連接處，以及倉口導(dǎo)線被擠壓。

射孔槍串連接完畢后，再進(jìn)行電子選發(fā)開關(guān)以及貫通線的連接，此步驟在露天環(huán)境進(jìn)行作業(yè)，不適合惡劣的作業(yè)環(huán)境。

所有回收裝置，若要重復(fù)利用，需從內(nèi)到外清洗、保養(yǎng)，工作量大。

井下工具串連接完畢后，就無法改變工具串結(jié)構(gòu)，排查問題時(shí)須重新接線。

2.2 MKDJ-1模塊化多級射孔器材現(xiàn)場應(yīng)用情況

2.2.1 裝配間內(nèi)的作業(yè)環(huán)節(jié)

MKDJ-1模塊化多級射孔器材完善了工廠化作業(yè)流程，配件統(tǒng)一，結(jié)構(gòu)簡單，關(guān)鍵點(diǎn)集中，提高了整個(gè)井下工具串的操作性和可控性。模塊化多級點(diǎn)火頭與模塊化橋塞點(diǎn)火頭無需配件，模塊化滾輪接頭與模塊化多級點(diǎn)火裝置配件一致，可自由替換，可隨意調(diào)整井下工具串中的滾輪位置。

2.2.2 井下工具裝配區(qū)的作業(yè)環(huán)節(jié)

所有模塊化裝置及模塊化射孔槍在井下工具裝配區(qū)直接對接即可完成，沒有裸露在外的線路，避免了惡劣作業(yè)條件的影響。

2.2.3 下井作業(yè)

F***井、M***井采用模塊化射孔技術(shù)進(jìn)行水平井多級分段射孔施工作業(yè)，工具串下入目的層位后，坐封橋塞正常，點(diǎn)火射孔正常。

起出井下工具串后，壓裂泵球，后續(xù)加沙壓裂，橋塞坐封效果良好，壓裂施工正常。

從壓裂曲線上可以看出，***區(qū)塊破裂壓力40MPa-50MPa，壓裂最高壓力到70MPa，橋塞坐封完好。

后期M***井多層采用模塊化槍進(jìn)行施工作業(yè)，施工效果良好。施工一次成功率100%。

2.2.4 維護(hù)保養(yǎng)

下井使用，與原有多級射孔器材沒有區(qū)別，無需改變?nèi)魏巫鳂I(yè)。

維護(hù)保養(yǎng)環(huán)節(jié)，MKDJ-1模塊化多級射孔槍為一次性使用，模塊化多級點(diǎn)火頭與模塊化橋塞點(diǎn)火頭均為雙母接頭，無需保養(yǎng)。模塊化多級點(diǎn)火裝置與模塊化滾輪接頭，其上下的雙密封結(jié)構(gòu)，在使用后，中部空腔任干凈整潔，只需擦洗兩端旋塞，更換軟觸心組件與一個(gè)通用的槍扣密封圈即可。

3 結(jié)論

MKDJ-1模塊化射孔器材，在裝槍部分各裝置之間，直接上扣即可完成全部連接，簡化了地面操作，更適用于惡劣的作業(yè)環(huán)境。

MKDJ-1模塊化射孔器材，在射孔部分的管柱耗材配件均采用模塊化軟觸點(diǎn)的組件，裝配簡單，結(jié)構(gòu)統(tǒng)一。

MKDJ-1模塊化多級點(diǎn)火頭可以同模塊化滾輪接頭任意互換，增強(qiáng)了井下工具串的通過性。

使用了MKDJ-1模塊化多級射孔器材后，關(guān)鍵點(diǎn)集中在彈架的安裝上，可由專人在多級裝配間負(fù)責(zé)裝配及檢查，完善了工廠化作業(yè)條件下的快速可控的裝配，提高了作業(yè)的安全性和時(shí)效性。

MKDJ-1模塊化多級射孔槍，由原來的線連接轉(zhuǎn)變?yōu)橛|點(diǎn)連接，所有裝置之間不再受限，可以通過微調(diào)整槍身結(jié)構(gòu)，輕松實(shí)現(xiàn)水平井重力定向射孔，有助于更精準(zhǔn)的開發(fā)地層。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙昕迪，任國輝，王海東，張清彬，王琦.分簇射孔泵送作業(yè)可視化軟件開發(fā)[C].中國石油學(xué)會(huì)測井專業(yè)委員會(huì) 編.