油管傳輸撞擊起爆存在的隱患及處置

湯繼超，吳 鋒，王 冰，姚 輝，張冀赟

(中石化華北石油工程有限公司測井分公司 河南 南陽 473132)

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·經驗交流·

油管傳輸撞擊起爆存在的隱患及處置

湯繼超1，吳 鋒1，王 冰1，姚 輝1，張冀赟1

(中石化華北石油工程有限公司測井分公司 河南 南陽 473132)

對油管傳輸射孔施工撞擊起爆過程中井筒懸浮顆粒沉降造成的投棒遇阻；管柱斜率和方位的變化造成的投棒中途卡阻；空井筒中棒體躥出起爆器泄砂孔而造成的遇阻等原因進行分析，制訂相應的施工措施，降低返工率。

油管傳輸射孔；撞擊起爆；遇阻遇卡

0 引 言

在勘探開發中，油管傳輸射孔以其一次射孔開層位較多、受井身因素影響較少、采用的射孔工藝較少受限制、安全、控制方便而受到大力推廣，尤其油管傳輸撞擊起爆，現場工程技術人員便于組裝，配合簡單，使其采用量在油管傳輸射孔施工中占有較高比重。但該方式在應用中存在的問題也越來越多地反映出來。本文就現場施工存在的隱患和采取的相應措施加以分析。

1 施工過程存在的原因分析

1.1 篩管位置過高，油管沉砂和聚合物侵入造成施工失敗

很多老井在調層過程中，會采用打塞、封堵的工藝，該工藝要經鉆塞、刮削、洗井等過程，按工藝要求需沖洗干凈井筒。但實際上完全達不到理想要求，井內洗塵懸浮物很多，在射孔管柱下到井內以后，沙塵逐漸沉降，既有沉到井底的又有沉降到撞擊起爆器上的，就會使沉沙將投棒通道堵塞，后續無法處理，只能打撈重新作業。

有些注聚井，在注聚后附近附著很多聚合物，在射孔管柱下井過程中，聚合物侵入射孔管柱內部，加上沉沙，使投棒通道完全堵塞，加上篩管上接，反洗沒有效果，這樣不能打撈投棒重新施工。

例如，在XX井施工過程中，為了防止聚合物侵入管柱，施工管柱設計如圖1所示。

圖1 油管傳輸射孔管柱結構

在該射孔管柱中，現場施工人員設計的初衷是篩管靠上以避免聚合物侵入管柱內部，但起爆器部分本身有泄砂通道，同樣可以使井內的聚合物侵入管柱內部，加上井內沉砂，將起爆器上端完全堵塞。校深過程無任何問題，在調整完以后，進行投棒，無反應，反循環沒有作用，射孔失敗。

1.2 投棒棒體纏繞在射孔槍上，起管柱遇卡

正常的油管傳輸投棒起爆時，井內都有一定的壓井液(根據設計負壓差的大小而加入相應的壓井液)，投棒入井進入液面以后，自由落體的下落方式在水阻的作用下基本變成勻速下沖。根據水動力攜砂理論可知[1]：

mg=ρAv2

(1)

式中，A為棒體截面積，m2；m為棒體質量，Kg；ρ為壓井液密度，Kg/m3；v為水流速度或棒體下沖速度，m/s。

采用的投棒直徑是32 mm，正常壓井液屬于清水，計算得出：v=11.9 m/s，撞擊動能達到135.7 Kgm/s，遠遠大于撞擊起爆器起爆需要的45 Kgm/s的動量，但油管沒有水時，棒體在整個下落過程中都處于自由落體狀態，根據運動方程：

H=1/2gt2

(2)

式(2)中，H為起爆器到地面的距離，m；g為重力加速度，m/s2；t為投棒下落的時間，s。

可以計算出下落的時間和撞擊時的速度，假設2 000 m的井深，投棒下落的時間是t=20 s，撞擊的速度是v=200 m/s，從投棒到聽到射孔槍起爆的時間：

T=t+t1

(3)

式(3)中，T為投出到聽到爆炸的時間，s；t1為起爆聲音傳到地面的時間，s。

棒從投出到激發時間很短，所以，射孔槍分秒間就已起爆。從數值可以看出，該動量遠遠大于起爆器需要的能量，且能量過大，棒體在巨大的沖擊力作用下，前端的棒體通過起爆器泄沙孔進入油套環空，在自身沖量和周圍環境作用下彎曲變形，繞抗在射孔管柱上造成管柱上提遇卡。

例如：在東XX和南XXX井施工過程中，采用撞擊起爆油管傳輸方式進行施工，射孔過程中，棒投瞬間就聽到射孔槍起爆的聲音，起管柱時出現遇卡現象，2 000 m左右的井，上提拉力達到60 t，起出管柱發現投棒前端竄出泄沙口，盤繞在射孔槍上造成卡阻,如圖2所示。

圖2 棒體穿出圖片

1.3 定深短節深度誤差過大，核算全井油管發現油管脫扣落井

由于油管絲扣磨損或扣型不對，作業隊操作失誤、井斜或方位不斷變化等原因，從而導致油管在作業過程中脫落，當油管在校深測量井段的短節以下脫扣時，可能會出現測量不到而失于察覺的嚴重隱患，極容易造成較為嚴重的工程事故,如圖3所示。

圖3 管柱脫扣狀況圖

例如，在樓XX井射孔施工過程中，小隊在校深時測出的定深短節位置與作業隊預計位置相差較大，后經全井測量核實存在油管脫落情況。

1.4 投棒遇卡，懸停在管柱中間，造成射孔施工失敗

由于井身方位和斜度變化，所下射孔管柱的曲率變化和套管變化吻合，或由于浮力、封隔器作用等，都可能造成油管的螺旋彎曲，如圖4所示。當曲率達到一定的程度時，棒體長度過長，就會出現中途遇阻卡的現象。

圖4 管柱彎曲示意圖

2 現場應注意的現象及處理辦法

1)施工前，應下通徑管柱(大于射孔器外徑15 mm以上)通到人工井底20 m以下或人工井底，然后清洗井筒，使進口和出口達到水質一樣,井筒通暢無沉沙為好。但很多井洗井不徹底，管柱下入以后靜止時間較長，井內的沙粒懸浮物和侵入井筒的聚合物就會進入射孔管柱，在起爆器頂部產生封堵。在這種情況下進行施工，首先校深時要測到遇阻位置，計算是否有沉降物；第二在校深以后調整管柱時，上下進行管柱的活動，通過起爆器泄砂口部位的壓力變化和壓井液的流動，使沉積在起爆器上的少量沉砂沖掉。如沉砂過多，在射孔管柱到位以后，通過洗井，保證投棒能順利撞擊到起爆器的撞針[2]。

2)下槍過程中，射孔工程技術人員和作業隊技術員一起，將下井管柱的長度丈量清楚并分別記錄計算，每件入井工具要檢查絲扣和管柱是否暢通，并逐根緊固。射孔小隊要算清定位短接到射孔搶首孔頂部的長度、單根順序和長度，預先計算出定深短節下接箍在射孔器到位時的預計深度，制表留存。

3)根據井筒條件選取合適的起爆方式和適度長度的棒體。如果施工井屬于稠油井，投棒起爆時采用撞擊開孔起爆裝置，下井過程管柱密封，為保證投棒安全性，下井過程油管內適度加水，防止投棒速度過快引發的其他事故；根據井斜的變化，依據剛體長度計算公式：

(4)

式(4)中，L為儀器、射孔槍、投棒最大剛性長度；R為井眼曲率半徑；Bit為鉆頭直徑、套管直徑、油管直徑；OD為儀器、射孔槍、投棒最大外徑。

曲率半徑由造斜率計算：R=5729.66/B

B為每100 ft(1 ft=304.8 mm)井斜變化量。

依據公式(4)計算出合適的棒體長度，如果井斜過大時，應選相應棒體較短的投棒進行施工。

4)測井校深時，應下測到遇阻位置，確定射孔管柱上油管內部是否通暢，并嚴格核算定深短節和射孔器之間的零長，下入的管柱長度是否一樣，同時，核算下入前管柱懸重是否有較大的變化，如果懸重或射孔零長出現較大誤差，有可能出現定深短節以下管柱脫扣的情況，核實清楚出現的原因并加以解決后，方可進行下一步作業[3]。

5)在老井施工過程中，存在有打開的層位，可能出

現地層滲漏情況，井筒內液面很低，有些沒有壓井液，出現干井的情況。這樣在投棒過程中，棒體完全是自由落體狀態下落，動量很大，加上起爆器頂端泄砂孔較大，棒體較細，棒體穿過泄砂孔進入環套，在自身沖量和外圍套管壁的作用下纏繞在管柱上形成卡阻。

在校深時，絞車工可以根據速度和張力的變化確定儀器入水的位置，同時，采用測量持水和放磁并測的方法，可以清晰地反映出來。沒有條件且不清楚水面的情況下，向井筒和射孔管柱內加水，保證投棒起爆時射孔槍和井身的安全。

3 結 論

射孔是為了有效地打通目的層到井筒的通道，順利進行油氣測試或生產。油管傳輸撞擊起爆以其優質、方便、安全而推廣應用，注意施工過程的條件變化和過程反映出的特殊信號，工程技術人員及時準確進行分析判斷，采取有效地針對性措施，就能確保油管傳輸的安全優質施工。

[1] 焦國盈，裴蘋汀，唐 凱，等.水平井泵送射孔影響因素分析[J].重慶科技學院學報:(自然科學版), 2014, 16(1):71-73

[2] 趙海文，林成財，王 峰，等.油氣井射孔安全起爆技術的研究[J].成都電子機械高等專科學校學報, 2012, 15(1):10-13

[3] 練章華，李洪建，林鐵軍，等.斜井射孔管住深度校正方法研究[Z].2007.

Hidden Troubles and Disposal of the Tubing Conveyed Impact Initiation

TANG Jichao, WU Feng, WAGN Bing, YAO Hui, ZHANG Jiyun

(SinopecNorthChinaPetroleumEngineeringCo.Ltd.,WellLoggingBranch,Nanyang,Henan473132,China)

In tubing conveyed perforating impact initiation process, the main reasons for cabers getting stuck include the sedimentation of the suspended particles in well bore, the changes of slope and azimuth of the pipe string, the caber passing through leak-sand-hole of initiator in empty well bore. Through the analysis of the above reasons, the corresponding construction measures were formulated and the rework rate was reduced.

tubing conveyed perforation；impact initiation；get blocked or stuck

湯繼超，女，1970年生，助理工程師，2009年畢業于長江大學地球物理測井技術專業，現從事射孔監測工作。E-mail: 13849794577@163.com

TE257+.1

A

2096-0077(2016)04-0077-03

2015-12-10 編輯：姜 婷)