深穿透射孔聯作工藝改進及現場應用

李晶輝，唐 靜，劉學子

（中國石化西北油田分公司采油一廠，新疆 輪臺841600）

射孔測試聯作技術作為油氣勘探的一項重要技術，其重要性越來越突出。隨著勘探開發的不斷深入，在塔河油田，特別是一、九區三疊系中油組儲層都是敏感儲層，井口壓力高，作業風險大，射孔后壓井換管柱對產層造成二次污染，降低完井效率，為提高油井見產率，要求采用深穿透負壓射孔測試聯作完井工藝。

1 深穿透射孔聯作工藝原理

深穿透射孔聯作工藝是通過負壓深穿透射孔＋液壓封隔器一體化管柱將射孔、完井功能合二為一。采取液壓封隔器代替機械封隔器，不僅大大降低了起下管柱過程中中途坐封的風險，還為后期替輕質油進行負壓射孔提供了條件。該工藝即是在原有常規射孔測試聯作基礎上優化而來。

1）管柱結構（自上而下 ）：油管掛＋油管組合＋校深短節＋液壓封隔器＋球座＋打孔管＋減震器組＋射孔篩管＋延時起爆器＋射孔槍串（圖1）。

圖1 管柱結構圖

2）工藝流程：①通過電測校深數據調整射孔槍正對層位到位，地面安裝采油樹；②對井內反替一個環空容積保護液，正替一個油管容積的輕質油；③投球打壓座封封隔器，環空驗封；④繼續正打壓擊落球座進行射孔，延時起爆器工作后，泄壓至零關井，等待射孔槍延時起爆；⑤開井求產測試。

2 存在的問題及分析

射孔聯作的完井方式，較傳統的射孔、壓井、起鉆、下完井帶封管柱方式相比，在保護儲層、井控安全及優化工序上都有較大的優勢。但深穿透射孔聯作完井工藝因射孔彈裝藥量增大，強大的射孔沖擊波更易使封隔器失封，2015年發現TK310－1X、S96等4井次出現此類問題，導致套管異常起壓，井控風險大。

2.1 案例：S96井

S96井下返石炭系作業采用深穿透射孔聯作方式完井，打壓至48MPa，TCP監測儀顯示射孔成功。射孔后，4mm油嘴生產，油壓32.1MPa，套壓28MPa，日產氣5萬方，套壓有進一步上升趨勢。該井7″套管未回接，考慮井控安全，進行檢管施工，作業時發現封隔器解封銷釘被震斷導致失封。

射孔管柱組合（自下而上）：槍尾 ＋YD－127射孔槍（超二代射孔彈）＋ 安全槍 ＋ 壓力延時起爆器 ＋ 射孔篩管 ＋EUE倒角油管1根 ＋ 減震器（1組）＋ 接球器 ＋EUE油管1根＋打孔管2根 ＋油管（90m±）＋ 球座＋EUE油管2根 ＋EUE定位短節 ＋7″MCHR封隔器 ＋TP－JC油管組合 ＋油管掛。

2.2 封隔器失封原因剖析

1）射孔產生的震動。近年來由于深穿透射孔、超二代射孔等方式的出現，相對傳統的127射孔彈，射孔槍裝藥量有了提升（較常規彈增加6～7g）。同時，由于炸藥的改進升級，在相同藥量下，爆容越來越大，爆炸壓力提高，造成射孔后管柱縱向震動更加明顯（表1），井底釋放能量更加充足。

表1 塔河油田常規射孔彈參數

2）封隔器承壓級別低。射孔前，封隔器環空打壓15MPa驗封泄壓至10MPa以內，此時水力錨處于收縮狀態，射孔強大的沖擊力遠高于封隔器上部備壓，沖擊波帶動封隔器縱向震動，導致封隔器失封。

3）管柱結構設計欠缺。減震器距離封隔器100m，液壓封隔器投球打壓21MPa座封，27MPa打掉球座，射孔壓力將達到50MPa，因封隔器下部有射孔篩管，該壓力傳遞至地層會將擠封炮眼壓開，造成串層或影響評價效果。

4）射孔后開井求產管柱震動。一般打壓射孔后關井監測，此時高壓沖擊波無法釋放，容易造成開井求產時管柱劇烈震動。

3 技術改進方案

3.1 射孔工藝

1）優化裝藥量。在保證射孔各項指標的前提下，減小射孔彈加藥量（40g以內），減少射孔產生的沖擊波。

2）優化裝槍工藝。在射孔段不足4m的情況下，仍然采取4m的射孔整槍，射孔彈靠近下部，上部的空槍起到減震的作用。

3）優化管柱組配。減震器與射孔槍之間距離至少2－3根油管，減震器從2支增加到3支，封隔器以下管柱不宜有變徑。

4）檢測坐封井段。套校時利用磁定位對封隔器座封位置附近套管變形情況進行監測，確保座封質量。

3.2 工具管串

1）優選承壓級別為70MPa的封隔器，座封壓力值設定在21MPa。

2）封隔器與射孔槍之間的距離在200m以上。

3）為降低射孔壓力，優化射孔聯作管串組合，高壓開孔起爆器替代掉球、球座及射孔篩管，同時開孔起爆器設計為3個大尺寸開孔，開孔壓力值設為31MPa，這樣不僅能夠避免環空高壓導致原射孔段的破壞，而且能避免開孔起爆器因孔徑小引起堵塞導致后期無法正常生產。

4）封隔器驗封時，油壓泄至0MPa，環空打壓15 MPa驗封合格，驗封后套管留背壓15MPa（平衡射孔后向上的激動壓力）。

3.3 作業質量

1）刮削。刮削位置定為封隔器座封位置上下100m，確保封隔器座封質量。

3）套校、組下射孔聯作管柱，油校，調整管柱，拆防噴器，坐油管掛，安裝旋塞或1號主閥，為防止激動壓力過大造成封隔器提前座封，組下射孔聯作管柱過程中灌清水的速度控制在每組下15柱進行灌注一次。

4）甩鉆臺，安裝采氣樹并配合專業隊伍試壓。

5）打壓至28MPa座封封隔器、環空打壓15MPa留做備壓、泵車油管打壓至31MPa打開開孔起爆器，（現場采氣樹油嘴套后裝35MPa法蘭盤及高壓軟管至污液罐，并對高壓軟管做固定，射孔隊放置TCP感應器），通過泵車及采氣樹一翼控制泄壓至0MPa，觀察套管壓降；待射孔槍起爆，井口觀察震感，射孔隊觀察TCP動態曲線；射孔槍起爆后，觀察油、套壓變化情況，確保封隔器坐封完好，關井。

6）放井架、改建流程，開井，環保治理，交井。

4 現場應用效果

通過對彈型、減震器用量、減震距離、點火方式等方面進行統計分析，不斷對管柱設計進行優化，在TK344X，TK310－1X，TK936，TK139及 TK955H 五口井得以成功應用，為高效完成施工提供了有力保障。下面以TK955H井為例加以介紹。

4.1 施工目的

封上采下（封堵4 518～4 520m，射孔評價4 556.5～4 558.0m）。

4.2 基本數據及完井方案

1）該井于2012年5月射孔完井，射孔井段4 518～4 520m，人工井底4 656m，井身結構×7"，懸掛器位置：3 189.85m（圖2）。

另外，企業也要重視制度的實際性和針對性，不能盲目的落實管理體制。例如，企業可以排管理人員與營銷人員到市場中考察，結合市場不同的營銷模式來具體的進行企業管理模式的改進和完善。在目前的市場營銷的模式下，企業根據實際情況進行經濟管理的實時調整也是一種管理模式的創新，更適應時代的發展。

2）原完井工序：在井筒穩定情況下套管校深、組下射孔管柱（替環空保護液）、油管校深、射孔（深穿透）；壓井后起射孔管柱、通井刮削、組下完井帶封管柱（二次替環空保護液）、拆防噴器安裝1＃主閥、坐封封隔器、放井架、拆甩鉆臺、安裝采氣樹并試壓。

3）原完井方案中存在以下問題：工序復雜，需要兩次替環空保護液，射孔后壓井過程對儲層造成二次污染，起射孔管柱過程存在安全風險。

圖2 TK955H井射孔完井情況

4.3 改進后射孔聯作一體化管串結構

為實現一趟管柱測試完井，減少儲層污染，提高油井測試效率，對完井工藝進行如下改進：

1）優選承壓70MPa SHR－HP封隔器，設計座封壓力24～28MPa。

2）射孔聯作管柱中應用高壓開孔起爆器（設計開孔壓力31MPa）替代射孔篩管及球座，同時開孔起爆器設計為3個大尺寸（24mm×43mm），在不投球情況下既能保證封隔器坐封、降低射孔壓力，又能避免管柱堵塞影響開井測試。

3）減震器增加至3個，裝槍時將射孔彈裝到槍尾部，減震距離205.84m。

4）優化后的管柱組合：槍尾 ＋YD－127射孔槍＋安全槍＋壓力延時起爆器 ＋ 壓力開孔起爆器 ＋27／8"EUE油管（3根）＋ 減震器（3個）＋27／8"EUE油管（18根）＋7″SHR－HP封隔器 ＋27／8"TP－JC油管（4根）＋ 定位短節 ＋TP－JC油管組合 ＋ 井下安全閥 ＋31／2"TP－JC油管 ±100m＋ 雙公 ＋ 油管掛。

4.4 作業情況

1）利用刮削管柱直接替環空保護液。

2）套校時對封隔器座封位置進行磁定位監測，確保坐封質量。

3）射孔聯作管柱下到位后，采取逐級正打壓坐封封隔器，其參數分別如下：4，8，12，16，20和24MPa，各穩壓3min，繼續打壓至28MPa，穩壓10min，后泄油壓至0MPa，封隔器坐封位置4 350.1m。

4）套管反打壓15MPa不降驗封合格，留作備壓。

5）油管正打壓至36MPa（期間打壓至31MPa時壓力開孔起爆器工作），突降至26MPa，后快速泄油壓至0MPa，延時10min槍響，井口震動明顯，監測儀監測到明顯震動信號。

6）該井開井求產測試，測試結果如下：3mm油嘴，油壓32MPa，套壓8.1MPa，日產氣3.9萬方，日產油6.7t，含水0。

4.5 應用效果

該工藝的成功應用能最大程度保護儲層不受污染，節約一次替環空保護液、兩趟起下射孔管柱，較設計工期提前4天完井，節約修井費用19萬元，累計增效達40萬元，效果顯著。

5 結論及建議

通過對該工藝的研究與現場應用，得到了一些實踐經驗，對今后開發高壓油氣井、敏感儲層完井工藝具有現實指導意義。

1）設計時應多聽取封隔器方的建議，組織工具方、射孔隊和修井隊一起射孔，減少沖擊波對封隔器影響。在保證射孔參數、精度和封隔器坐封位置安全情況下，盡量使封隔器遠離射孔井段。針對深穿透射孔，射孔段小于4m，封隔器至少離開射孔首孔120m；射孔段大于4m，封隔器至少離開射孔首孔200m以上。

2）在保證射孔各項指標的前提下優化裝藥量，減小射孔彈加藥量，減少射孔產生的沖擊波；優化裝槍工藝，在射孔段不足4m的情況下，仍然采取4m的射孔整槍，射孔彈靠近底部，上部的空槍起到減震的作用。

3）減震器要離開射孔槍至少2根油管以上，數量增加到3只，這樣才能更好地發揮減震效果，封隔器以下管柱不宜有變徑。

4）套校時利用磁定位對封隔器坐封位置附近套管變形情況進行監測，確保坐封質量。

5）通過應用高壓開孔起爆器，坐封封隔器不需投球打壓，且能將射孔壓力降低15MPa以上，射孔后快速泄壓，整個過程不應超過起爆器延時時間的一半。

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