模塊射孔技術的研發與應用

程現華 范大明 夏輝 唐勇 馬秉峰

摘 要：多級分段射孔橋塞聯作工藝是致密油、頁巖氣高效開發過程的重要手段。僅2017年測井公司已完成水平井多級射孔工作量1000多級，然而現有的多級射孔器材需要現場精細控制的環節多，射孔槍之間連接工藝復雜，器材保養困難，導致作業時效不高。

關鍵詞：致密油;水平井;模塊化;多級射孔

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

1 MKDJ-1模塊化多級射孔技術

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

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

1.1 MKDJ-1模塊化多級射孔技術原理

所有射孔槍及射孔槍附近接頭，均采用居中的單芯觸點實現線路連接，整體連接時，只需上扣旋轉，即可完成。

如圖所示：在多級射孔槍的彈架盤處，設計銅質硬觸頭，使導線可以不用延伸到彈架之外。為裝配簡潔，貫通線路唯一，將電子選發開關直接放置于彈架內。

如圖所示：MKDJ-1模塊化多級點火裝置采用軟觸心接觸，同時兼顧了密封承壓與線路連接。配合彈架上的硬觸心，實現穩定可靠的抗震結構。

1.2 技術參數指標

模塊化多級射孔器材外徑：86mm

耐溫指標：160℃

耐壓指標：140MPa

相位角：60°

裝彈數量：16孔/m

適用套管：5寸

1.3 地面試驗情況

1.3.1 MKDJ-1模塊化多級射孔器材的連配試驗

將模塊化多級點火頭、模塊化多級點火裝置、模塊化多級射孔槍以及模塊化橋塞點火頭在地面連配，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，檢測結果良好。

1.3.2 測試通訊，選發模塊兼容性

將貫通線與電子選發開關接入MKDJ-1模塊化多級射孔槍串中，檢測電子選發模塊開關，檢測結果正常。

1.3.3 抗震試驗

通過外協方進行地面射孔抗震試驗，接兩個MKDJ-1模塊化多級點火裝置，一個1.5m86射孔槍，射孔結束后，所有觸點通訊正常，并能檢測到下一級開關。

2 MKDJ-1模塊化射孔器材的現場應用

2.1 常規多級射孔器材的不足

裝配多級點火裝置時需準備過線器、接地線，六種密封圈，裝配過線器時存在導線被擠壓的風險。

彈架送入射孔槍時需要保護好端頭露出的貫通線以及雷管導線，防止導線與槍身內壁摩擦，導致絕緣失效。

連接多級點火裝置時，需先穿線，在旋入槍身，旋入時需注意導線與槍身連接處，以及倉口導線被擠壓。

射孔槍串連接完畢后，再進行電子選發開關以及貫通線的連接，此步驟在露天環境進行作業，不適合惡劣的作業環境。

所有回收裝置，若要重復利用，需從內到外清洗、保養，工作量大。

井下工具串連接完畢后，就無法改變工具串結構，排查問題時須重新接線。

2.2 MKDJ-1模塊化多級射孔器材現場應用情況

2.2.1 裝配間內的作業環節

MKDJ-1模塊化多級射孔器材完善了工廠化作業流程，配件統一，結構簡單，關鍵點集中，提高了整個井下工具串的操作性和可控性。模塊化多級點火頭與模塊化橋塞點火頭無需配件，模塊化滾輪接頭與模塊化多級點火裝置配件一致，可自由替換，可隨意調整井下工具串中的滾輪位置。

2.2.2 井下工具裝配區的作業環節

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

2.2.3 下井作業

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

起出井下工具串后，壓裂泵球，后續加沙壓裂，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行施工作業，施工效果良好。施工一次成功率100%。

2.2.4 維護保養

下井使用，與原有多級射孔器材沒有區別，無需改變任何作業。

維護保養環節，MKDJ-1模塊化多級射孔槍為一次性使用，模塊化多級點火頭與模塊化橋塞點火頭均為雙母接頭，無需保養。模塊化多級點火裝置與模塊化滾輪接頭，其上下的雙密封結構，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通用的槍扣密封圈即可。

3 結論

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環境。

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的組件，裝配簡單，結構統一。

MKDJ-1模塊化多級點火頭可以同模塊化滾輪接頭任意互換，增強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，關鍵點集中在彈架的安裝上，可由專人在多級裝配間負責裝配及檢查，完善了工廠化作業條件下的快速可控的裝配，提高了作業的安全性和時效性。

MKDJ-1模塊化多級射孔槍，由原來的線連接轉變為觸點連接，所有裝置之間不再受限，可以通過微調整槍身結構，輕松實現水平井重力定向射孔，有助于更精準的開發地層。

參考文獻：

[1]趙昕迪，任國輝，王海東，張清彬，王琦.分簇射孔泵送作業可視化軟件開發[C].中國石油學會測井專業委員會 編.