海上大斜度井射孔校深定位技術及應用

摘要：射孔完井是中國海上油氣田最常使用的完井方式，作為開發的“臨門一腳”，射孔作業的成功與否非常關鍵，校深定位是射孔作業的關鍵一環。海上油氣田主要采用叢式井開發，大斜度井是海上油氣田開發的主要井型，靠儀器和電纜自重進行校深定位的常規方式無法滿足大斜度井射孔作業要求。近年來，通過海上大斜度井完井作業實踐，探索出了一套適合大斜度井射孔的校深定位技術。介紹了泵送電纜校深、隨鉆校深和模擬射孔管柱校深3種大斜度井校深技術的特點與應用實例。3種技術現場應用效果良好，解決了大斜度井的射孔校深難題，實現了安全施工、精確射孔的目標，為后續油氣田開發提供了借鑒。

關鍵詞：大斜度井射孔校深定位技術校深方法

中圖分類號：TQ028.8文獻標識碼：A文章編號：

PerforationDepthCorrectionandPositioningTechnologyforOffshore

Highly-DeviatedWellsandItsApplication

HEZhanguoWANGZanXINYitaoranDOUJinhuZHAOYanli

EngineeringTechnologyBranchofCNOOCEnergyDevelopmentCo.，Ltd.，TianjinCity，300450China

Abstract：Perforationcompletionisthemostcommonlyusedcompletionmethodforoffshoreoilandgasfields.Asacrucialstepindevelopment，thesuccessofperforationoperationsiscrucial，anddepthcorrectionandpositioningisacrucialcomponentofperforationoperations.Offshoreoilandgasfieldsaremainlydevelopedusingclusterwells，andhighly-deviatedwellsarethemainwelltype.Theconventionalmethodofdepthcorrectionbasedontheweightofinstrumentsandcablescannotmeettherequirementsofhighly-deviatedwellperforationoperations.Asetofdepthcorrectionandpositioningtechnologiessuitableforperforationinhighly-deviatedwellshasbeenexploredthroughthepracticeofoffshorewellcompletionoperationsinrecentyears.Thisarticleintroducesthecharacteristicsandapplicationexamplesofthreehighly-deviatedwelldepthcorrectiontechnologies：pumpingcabledepthcorrection，depthcorrectionwhiledrilling，andsimulatedperforationstringdepthcorrection.Thethreetechnologieshaveachievedgoodon-siteapplicationeffects，solvingtheproblemofperforationdepthcorrectioninhighly-deviatedwells，achievingthegoalsofsafeconstructionandaccurateperforation，andprovidingreferenceforsubsequentoilandgasfielddevelopment.

KeyWords：Highly-deviatedwell;Perforationdepthcorrection;Positioningtechnology;Depthcorrectionmethod

海上油氣田平臺設施和海底管纜建設成本高，因此多采用叢式井開發模式。為了提高開發效益，一個平臺一般需要兼顧多個區塊，一口井需要開發多套儲層，因此距離平臺位置較遠的靶點，需要采用大斜度井進行射孔完井開發。

射孔是建立地層和井筒之間流體流動通道的一項技術，通過將組裝好的射孔器輸送到井下預定深度，對準目的層引爆完成穿孔，以達到溝通油氣層的目的。按照輸送方式不同，海上油氣田射孔工藝技術主要分為電纜輸送射孔和油管輸送射孔，油管輸送射孔是海上油氣田應用最廣泛的射孔方式［1］。

射孔校深定位是指在射孔施工過程中，將射孔器準確對準目的層的過程。通過下入測井儀器測量放射性記號源或者伽馬曲線來實現校深定位。精確的校深定位是可以保障射孔打開預定儲層、避免射開氣頂/底水造成氣竄和水淹。中國海洋石油集團有限公司企業標準要求，射孔管柱定位標志距槍頂端的距離宜小于70m，定位測井下井儀器精度誤差小于0.20m，油管輸送射孔需要進行2次校深定位，2次校深誤差應控制在0.20m之內［2］。

在大斜度井進行油管輸送射孔時，常規電纜測井儀器靠自重難以下入到校深井段。本文介紹了泵送電纜校深、隨鉆校深和模擬射孔管柱校深3種海上油氣田常用的大斜度井校深技術及應用實例，為同類型井的設計和作業提供參考。

1常規校深定位方法

1.1雙同位素校深方法

鉆井作業期間在套管上安裝放射性記號源，同時在射孔管柱上安裝放射性記號源，校深定位時將伽馬儀器下入射孔管柱內，測量套管以及射孔管柱上的放射性記號源的深度，然后用下式計算出射孔管柱的調整量［3］。

?h=D-H-L（1）

式（1）中，為要求射孔層頂界深度，單位為m；為射孔管柱上放射性記號源測量深度，單位為m；為射孔管柱上放射性記號源到射孔槍頂部第一發彈之間的長度，即射孔零長，單位為m。

根據公式計算得出的數值為正值時，則管柱下放；為負值時，則管柱上提。其數值就是需要調整的長度。如圖1所示。

1.2伽馬曲線對比校深法

該方法用于套管上沒有裝放射性記號源的井。其校深原理與雙同位素校深方法基本相同，區別在于用測井圖上伽馬曲線的變化明顯的尖峰或拐點代替放射性記號源［4］。此方法不適用伽馬曲線平滑無明顯標志的油氣井。

2大斜度井校深定位方法

由于井斜太大，大斜度井靠儀器和電纜自重進行校深定位時儀器難以下入到位。此時，可以采用泵送或隨鉆方式輸送伽馬測井儀器到位。

2.1泵送電纜校深方法

泵送電纜校深工藝需要使用電纜旁通短節，主要操作步驟如下［4］。

（1）將電纜穿入旁通短節側面的水眼，從旁通下端穿出，制作電纜頭并連接測井儀器。

（2）將電纜頭及測井儀器放入鉆桿內，旁通下端與鉆桿對接，旁通上端連接泵入管線。

（3）下放電纜進行校深定位作業，如下放遇阻，則開泵，通過液體推力推送井下儀器下行至目的深度。如圖2所示。

泵送電纜校深方法在海上多口井中進行了應用，以某油田A14井為例介紹該工藝的應用過程。A14井為一口大位移井，井深3853m，垂深1635m，水平位移3050m，最大井斜80.48°/3362.35m，從井深439m開始造斜，至井深1465m時井斜達到79.82°。本井采用三開次井身結構，套管程序為339.73mm×1066.60m+244.48mm×3274.00m+177.80mm×（3087.96～3879.70）mm。射孔井段在3367.19～3749.80m。

A14井射孔校深定位過程如下。

（1）在刮管洗井期間，測地層伽馬。刮管管柱下至井底刮管洗井后，連接測井旁通閥，下入滾輪加重桿2根+測井儀器，鉆桿內測地層伽馬，下至2240m遇阻（井斜78.36°），泵送至3820m，排量1200L/min，泵壓7MPa；上提測地層伽馬至3100m。

（2）下入射孔槍及射孔服務工具后進行電纜校深，下至2965m（井斜78.07°）處遇阻，連接循環頭及地面管線，泵送測井儀器至3250m，上提校深，實測鉆桿同位素深度為3187.35m，設計鉆桿同位素深度為3185.88m，應上提管柱1.47m至射孔段，計算鉆桿誤差1.59m。

泵送電纜的壓力與全角變化率、井斜、完井液密度、井筒清潔程度等有關，可以在刮管洗井期間在鉆桿內下入測井儀器評估校深定位的難度和可行性。大斜度井采用加壓引爆射孔方式，為避免發生誤起爆事故，泵送電纜時需要控制泵送壓力，同時通過優化起爆器剪切銷釘的數量來提高加壓點火的安全壓力值。

2.2隨鉆校深方法

隨鉆校深方法是通過在射孔管柱中增加隨鉆伽馬儀器，校深定位原理與常規校深一致，通過測量地層伽馬和套管上的放射性記號源，來校正射孔管柱的深度［5-12］。

隨鉆校深方法是目前海上大斜度井校深的主要方式，以某油田A3井為例介紹該工藝的應用過程。A3井為一口大斜度井，井深3006m，垂深1080.80m，從井深125m開始造斜，至井深1077m，井斜達到最大井斜82.41°，2730m后逐漸降斜至完鉆井深，完鉆井斜59°。本井采用二開次井身結構，套管程序為273.05mm×956.18m+177.80mm×2995.74m。射孔井段在2564.30～2809.40m。

A3井射孔校深定位過程如下。

（1）組下射孔管柱：壓力延時點火頭+射孔槍+壓力延時點火頭+4短鉆桿1根+4鉆桿2柱+LWD隨鉆儀器+4鉆桿1柱+4-3/4機械震擊器+4鉆桿，下鉆至2760m。

（2）接頂驅，開泵測井，排量750L/min，泵壓5.7MPa，測量井段2448～2638m，該井共下入6個放射性同位素，深度分別為2275.82m、2287.85m、2463.87m、2475.91m、2665.90m、2677.75m。

（3）將所測GR曲線與原始裸眼測井曲線比對校深，實測測LWD儀器測點深度為2501.27m，設計LWD儀器深度為2499.97m，計算鉆桿誤差1.3m（鉆桿長）。

為了防止射孔管柱下入期間隨鉆測井儀器故障導致無法校深的問題，可以提前在刮管洗井階段進行預校深，利用刮管管柱攜帶隨鉆伽馬儀器，在刮管洗井作業時校正隨鉆伽馬工具的深度，并在井口做好標記。在射孔管柱中，隨鉆伽馬工具到井口的管柱與刮管期間使用的管柱保持一致，通過精確測量隨鉆伽馬工具至射孔槍第一發彈的長度，結合刮管時在井口所做的標志，在隨鉆伽馬儀器故障的情況下也能準確定位射孔深度。

2.3模擬射孔管柱校深方法

模擬射孔管柱校深方法是泵送電纜校深和隨鉆校深方法之外的一種備用校深方式。海上作業由于船舶運輸受天氣、海況等因素影響，存在無法及時動員隨鉆測井儀器的情況，在射孔段上下無鄰近的氣層和水層，射孔誤差不影響生產的情況下，可以采用此校深方式。

在刮管洗井期間下入射孔模擬管柱，用鉆鋌或鉆桿模擬射孔槍，下鉆至人工井底深度，然后上提至射孔層段，在井口做好標記。在射孔管柱中，射孔槍以上的管柱與模擬管柱保持一致，通過精確測量隨鉆伽馬工具至射孔槍第一發彈的長度，結合在井口所做的標志以定位射孔深度［13］。

以某油田B1井為例介紹模擬射孔管柱校深方法。B1井為一口大斜度井，井深3463m，垂深1705.03m，從井深170m開始造斜，至井深793.07m，井斜達到62.59°，全井最大井斜73.59°/1286.46m，完鉆井斜62.08°。最大全角變化率為4.82°/30m，所在井深為300m。本井采用二開井身結構，套管程序為311.15mm×545.98m+244.48mm×3458.30m。射孔井段在2451.20～3402.35m。

B1井射孔校深定位過程如下。

（1）在刮管洗井期間，準備測地層伽馬。安裝測井旁通和循環頭，下入測井工具串；下至780m處遇阻，開泵循環，送測井工具串下入，下放工具串較為困難，最終下至1200m處，不再下行，排量2400L/min，泵壓10.0MPa。

（2）起出測井工具，利用鉆桿長度校深。因為射孔段上下50m內均無氣層和水層，決定上下各擴射2m，減少射孔誤差。

2.4大斜度井三種校深方法對比

大斜度井三種校深方法的特點及適用性對比如表1所示。

泵送電纜校深需要開泵循環，隨鉆校深通過井筒內液體的脈沖作用傳輸信號，因此這兩種校深方式不能通過管柱留空方式造負壓，可以在射孔后單獨下一趟管柱進行負壓返涌，減小射孔對儲層的傷害。

3結論

針對海上大斜度井，因受井斜因素的影響，常規方法不能滿足射孔校深定位的要求。泵送電纜校深方法通過開泵循環將電纜儀器推送至校深位置，隨鉆校深方法通過在射孔管柱上攜帶隨鉆測井儀器至校深位置，以上2種方法均可在大井斜的情況下輸送測井儀器，從而實現校深定位的目的，并在海上油氣田完井中多次應用，技術成熟、應用效果良好。模擬管柱校深方式不受井斜制約，可以作為大斜度井校深的一種備用方法，亦有成功應用。

隨著海洋石油開發的不斷深入和拓展，中短半徑井、T型井、多底井等復雜井的應用越來越多，井身結構和定向井軌跡更加復雜，未來對射孔校深定位技術提出了更高的要求，應進一步加強技術攻關，做好新技術引進、研究與應用工作，研發經濟、高效、實用的新技術和新工藝，為中國海油的持續增產穩產提供技術支撐。

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