射孔新工藝新方法及應用

摘 要：投棒撞擊鎖銷端面，鎖銷下行，鎖定鋼珠向里滾動解鎖釋放擊針，擊針受油管靜壓力作用下行擊發起爆器，引爆射孔槍。在大跨度夾層多層段射孔施工中，采用油管（或鉆桿）代替夾層槍，利用多級負壓開孔裝置，各個層位段獨立點火，可以實現負壓射孔。該裝置在必須配合封隔器、延時起爆裝置，環空加壓點火方式實現。加壓點火方式井口加壓至設計壓力，剪斷活塞組件中的剪切銷，活塞帶動擊針下行擊發起爆器，引爆射孔槍。

關鍵詞：射孔；壓力；銷釘；起爆；點火

1 投棒加壓一體化裝置

投棒加壓一體化點火裝置是為了提高TCP作業起爆可靠性而設計的。它具有既能實現投棒點火，也能實現壓力點火的特點。在施工中，可根據需要選用投棒或加壓任一種起爆方式。

投棒加壓一體化點火裝置有雙火工件和單火工件兩種。

1.1雙火工件一體化裝置動作原理

裝置上端連接安全機械點火頭即可實現投棒點火，若投棒點火失敗，則可采用環空加壓的方式引爆。

1.2單火工件一體化裝置動作原理

1）投棒點火方式。投棒撞擊鎖銷端面，鎖銷下行，鎖定鋼珠向里滾動解鎖釋放擊針，擊針受油管靜壓力作用下行擊發起爆器，引爆射孔槍。

2）加壓點火方式井口加壓至設計壓力，剪斷活塞組件中的剪切銷，活塞帶動擊針下行擊發起爆器，引爆射孔槍。

2 多級負壓開孔裝置

在大跨度夾層多層段射孔施工中，采用油管（或鉆桿）代替夾層槍，利用多級負壓開孔裝置，各個層位段獨立點火，可以實現負壓射孔。該裝置在必須配合封隔器、延時起爆裝置，環空加壓點火方式實現。

1）多級起爆負壓射孔工作原理。在下井過程中，依據負壓值設計控制管柱內液墊高度；封隔器坐封后，通過環空加壓，壓力經旁通接頭、傳壓管進入封隔器下環空。加壓至起爆壓力，各級起爆裝置相繼起爆，進入延時狀態；繼續加壓，多級負壓開孔裝置動作，加壓孔關閉，產液孔道打開，封隔器以下環空與管柱內空間連通，建立負壓，延時結束，射孔槍起爆。

2）多級負壓開孔裝置動作過程。初始狀態為加壓點火通道打開，加壓至設定值時，負壓開孔裝置銷釘剪斷，活塞上行預定位置鎖定，點火通道關閉，生產通道打開，形成負壓后完成射孔。

3）裝置特點。可在分段射孔中實現液壓起爆負壓射孔；可不使用液氮建立負壓，簡化工藝降低成本；可不使用掏空方法建立負壓，控制油管內液面高度，即可獲得準確的負壓值；可適用大斜度井、水平井完成真正的負壓射孔。

3 全通徑射孔

3.1 全通徑射孔技術原理

全通徑射孔是指油管傳輸射孔時，當射孔彈發射以后，射孔槍內和油管內實現連通，連通孔徑約等于油管內徑的射孔技術，是一種完整的射孔直接投產工藝，射孔后無需提出管柱或釋放射孔槍即可投產。

全通徑射孔器主要由全通徑射孔槍、低碎屑射孔彈、全通徑連接頭、全通徑夾層槍、全通徑耐壓裝置、全通徑起爆裝置、口袋槍、槍尾等幾部分組成。形成通徑的形式分彈架貼壁和完全破碎兩種。

可燃式易碎含能彈架，射孔彈發射時彈架材料燃燒破碎，與射孔彈形成的碎屑一起落入口袋槍內，形成通徑。

膨脹貼壁彈架，射孔時射孔彈碎屑落入口袋槍，彈架材料受熱膨脹，其內、外徑同時增大，緊貼槍管內壁，使射孔槍內形成較大通徑。

射孔后彈架貼壁，127射孔槍形成75mm通徑，89射孔槍形成55mm通徑。

3.2 全通徑射孔管柱結構

全通徑射孔技術的基本管柱結構設計有兩種：

方法1：油管+頂部起爆裝置+全通徑射孔器+槍尾。在下管柱的過程中，油套不連通，點火時采用油管加壓點火。

方法2：油管+耐壓裝置+全通徑射孔器+底部部起爆裝置+槍尾。點火時采用油管加壓點火。

3.3 全通徑射孔工藝特點

槍內所有組件爆炸后全部破碎成碎屑，落入口袋槍和井底口袋，實現全通徑；射孔后槍串起到篩管的作用，不需提出管柱或丟槍就可直接作為完井生產管柱，還可進行壓裂、酸化等作業，有效提高射孔時效，縮短作業周期；管柱內實現通徑，后期可完成生產測井等后續作業；避免了起下管柱的二次地層污染和安全操作隱患，尤其是對高壓油、氣井更提高了施工作業的安全性。

4 分簇射孔與橋塞聯作工藝

在頁巖氣、煤層氣等非常規油氣藏開發中，采用不壓井分段選發射孔被稱為分簇射孔技術。水平井采用“分段多簇”射孔，多簇一起壓裂模式，利用縫間干擾，促使裂縫轉向，產生復雜縫網，能夠有效的增加改造體積，提高儲層的整體動用程度。

4.1 技術原理

分簇射孔入井槍串主要由射孔器、點火控制器、井下定位儀器等三部分組成。逐級校深，點火控制器逐級啟動，分別控制各級射孔槍依次對不同的層段完成射孔。

每級分4～6簇射孔，每簇長度0.46～0.77m，簇間距20～30m，相位角60°或者180°，孔密16～20孔/m，孔徑13mm。

4.2 關鍵技術

分級引爆技術；水平井電纜送入技術（泵送、爬行器）；橋塞材料

4.3 作業方式

1）第一次射孔（管柱或連續油管輸送、爬行器拖帶）；2）組合易鉆橋塞和射孔器，泵送輸入，坐封橋塞、射孔；3）對射孔層位進行壓裂；4）鉆開易鉆橋塞，投入生產。

4.4 技術特點

1）顯著提高作業時效，降低勞動強度；2）減少作業成本；3）易鉆橋塞由復合材料制成，鉆磨后的橋塞碎屑可隨油氣流排出井口，為后續作業和生產留下全通徑井筒。

5 結論

分簇射孔技術主要適用于頁巖氣、煤層氣等非常規油氣藏的全過程不壓井分段選發射孔，能顯著提高作業時效，降低勞動強度，減小作業成本，并有效保護油氣層。分簇射孔技術可與復合橋塞、分段壓裂技術配套使用，能有針對性地開發和利用儲層，提高儲層的整體動用程度，是目前非常規油氣藏開發領域的重要手段。川慶分簇射孔技術曾于1月在岳101-65-X2井閃亮登場，創下了5簇射孔和一次橋塞聯作記錄，在國內處于領先水平。曾于2月在重慶首口地方頁巖氣井黔頁1井，分簇射開3個地層，為后續施工創造了良好的壓裂通道。近年來，開發非常規氣藏已成為一種趨勢，分簇射孔技術市場應用前景廣闊。

作者簡介：張鳳武，2010年畢業于廣東省中山市電子科技大學中山學院自動化專業，現在擔任試油試采分公司射孔大隊炮103班操作員。