水平井射孔工艺
井射孔中研究使用了多级引爆技术。 3.2 压力— 压力式多级引爆技术
压力—压力式多级引爆技术是利用射孔枪射孔时,在目的层附近的环空中产生压力波来实现的。理论分析和实践可证明,当200发以上的89弹射孔时,在5?in的套管内,可产生30Mpa以上的压力波,该压力足以引爆下一级起爆器。
当射孔井深超过3000m且含有较大夹层时,可采用该项起爆技术,每个油层单独使用一个起爆器,而用油管和筛管代替夹层枪。既可避免事故,提高成功率,又可以节约射孔成本。该起爆技术的设计要求严格,计算要求精确,每个起爆器销钉的剪切值要接近。该技术在新井射孔和井漏不严重的情况下都能使用。 3.2压力—增压式多级引爆技术
改层射孔或补孔射孔时,如果井漏较严重使用压力—压力式多级起爆技术的可靠性降低,可采用压力—增压式多级引爆技术:每个油层单独使用一个起爆器,在每层射孔枪的下端装一个增压装置,用油管代替夹层枪,两端各装一个特殊结构的带循环孔的节箍,作用与前面介绍的小眼筛管相似。增压装置的结构如图12。
工作原理:射孔器进入液面,射孔液通过循环孔进入夹层油管,射孔枪引爆时同时引燃增压装置,瞬间产生高温、高压气体,将泻压活塞推出,高压气体释放到夹层油管内,油管内的液体具有不可压缩性,因此射孔液将装置释放的气体压力瞬间传递到下一级压力起爆器上,该装置在距离150m处产生的增压约为15MPa,大大高于压力起爆器安全销钉的切断压力,完成下一层或几层射孔作业。
第六章 水平井射孔器材的技术要求和指标
水平井射孔方式与普通油管输送射孔基本相同,但对射孔器材的有关技术指标要求高,如耐压、抗拉等指标,射孔器在水平井段射孔之前,由垂直井段经曲率半径不同的大斜度井段、水平井段,在这个过程中,射孔器要经受射孔管柱自重的压力、浮力、摩擦阻力、管柱的推力等。 1 射孔弹
表1
由于生产时间、库存时间、运输条件、库存环境等因素的影响,射孔弹的各项性能和技弹型 60 73 89 102 127 45#钢穿 深mm 95 115 130 160 176 炸高 mm 40 40 40 60 孔径 mm 8~9 9~10 10~12 12~14 12~14 水泥靶 穿深mm 230 320 460 620 700 孔径 mm 9 10 11 12 13 清洁无损坏、无变形、无锈蚀、无漏药、药型罩无松动、无脱落、无受潮。 外观 术指标会出现不稳定现象,降低射孔效果。在射孔弹装枪之前,对所用射孔弹进行外观检查,并按一定比例进行抽样打靶检验,必须满足表1中的技术要求: 2 导爆索
水平井射孔最常用的导爆索为SDB-II型导爆索,该导爆索是以棉线包缠黑索金炸药,最外层用聚氯乙烯被覆,直径6mm,每米药量18g~20g,爆速不低于6500m/s,耐温120℃/48h,感爆性:用8#雷管能可靠起爆,索段间搭接也能可靠传爆。 3 传爆管
传爆管管壳为铝壳,采用二次装药,起爆药为迭氮化铅,猛炸药为苦味酸。耐温180℃/48h不爆炸、不改变性能。 4 压力起爆器
水平井射孔工艺
在水平井射孔施工中,一般采用环空加压引爆起爆器。压力起爆器是由外壳、防砂罩(尾盖)、活塞套、剪切销钉、活塞、击针、雷管等组成(如图13),耐压60MPa,耐温180℃/48h,剪切销子的材料选用温度系数较小的黄铜H62。每只起爆器配有10支不同剪切值的销钉。使用时,根据起爆器在目的层顶端的静压力,选择使用其中一只剪切值大于静压力4~8MPa的销钉。这种单销钉起爆器的优点是:不存在多销钉产生的累积误差,切断压力比较准确,现场施工比较方便和安全。销钉的装配位置如图14。各销钉的剪切值见表2。
注意
射孔液的密度必须准确,安装完压力剪切销后,必须取出10#剪切销。
表2
5 射孔枪和TCP接头 销钉号 剪切压 力MPa 1# 8 ~12 2# 13 ~17 3# 18 ~22 4# 24 ~28 5# 28 ~33 6# 34 ~39 7# 39 ~43 8# 45 ~49 9# 51 ~56 10# 58 ~62 为了确保射孔器在承受井下压力时不渗不漏,在地面必须对所有射孔枪和TCP接头进行压力实验,60枪身确保50MPa稳压30分钟不渗水、漏水,其它射孔枪身确保60MPa稳压30分钟不渗水、漏水。水平井射孔枪的技术指标和质量要求与普通射孔枪基本相同,不同点为:
⑴ Φ89以上的射孔枪一律使用梯形扣。
⑵ 外定向射孔枪的枪身上都有盲孔,内定向射孔枪枪身上都没有盲孔。 ⑶ 水平井射孔枪的有效长度:
60型:4m 73、89型:6m 102、127型:4m
⑷ 所有射孔枪装枪前,需进行抗压和密封性试验。 6 弹架
外定向射孔枪的弹架与普通油管输送射孔枪弹架在材料、结构上完全一样,只是射孔方位不同。
内定向射孔枪的弹架是内定向射孔工艺的核心部分,它的质量直接影响定向射孔的质量。
⑴ 弹架的材料:对弹架材料的要求是,在装满射孔弹的情况下不能发生弯曲,否则射孔弹架将与射孔枪内壁相接触不能自由旋转,影响自动定向。
⑵ 偏心重块材料要满足密度和熔点要求,由于弹架空间的限制,要求偏心重块要有高的密度,以满足偏心定向的要求,同时,该材料应保证在射孔弹发射时的高温下不熔化。
⑶ 弹架加工精度,内定向射孔枪的弹架与枪体之间没有定位装置,它靠弹架本身的长度与射孔枪很好的配合。弹架太长时,中间接头将弹架夹住,弹架不能自由旋转而失去定向功能;弹架太短时,弹架在枪体内会沿轴向自由滑动,影响射孔枪的传爆。因此,内定向射孔弹架在枪体轴向上的间隙应在0~3mm之间。 7 尾声信号弹
尾声信号弹连接在最后一只射孔枪的下端,与地面监测仪配合使用,监测射孔器是否全部发射。当最后一只射孔枪起爆后,尾声信号弹雷管起爆将撞针推下,撞击延时药柱的点火头,延时开始,30s后,延时药柱下端的起爆药起爆,引爆信号弹。耐压70MPa/50h不自爆,起爆性能良好,在油管传输过程中不因井壁碰撞而自爆。 8 偏心枪尾
外定向射孔所用枪尾采用偏重心结构,并设计了定位槽键,使用时必须与引向器方向一致。
9 活络接头
水平井射孔工艺
在射孔管柱和射孔枪之间加一活络接头,使射孔枪能在井内自动定向,消除油管旋转扭力对射孔枪的影响,活络接头的结构见图15。 10 引向器
引向器可分为两种:一种是将引向器安装在射孔枪体上,通过多个带有引向器的射孔枪,使射孔器偏心实现定向。另一种是将引向器安装在射孔枪TCP接头上,通过多个带有引向器的TCP接头,使射孔器偏心实现定向。射孔器在水平井段输送时,由于引向器和活络接头的作用,使射孔器保持预定的射孔方向,达到定向的目的。 11 方向监测装置
当射孔器对准目的层以后,加压射孔之前,施工人员必须了解井下射孔枪定向是否准确,因为在水平井射孔施工中,一次射开的井段较长,一般在几十米至几百米,射孔段井筒的轨迹不是理想的直线,而是上下起伏,左右摆动的曲线,射孔器与井筒之间的摩擦力很大,射孔器自动定向时的阻力也很大,严重时会影响射孔器的定向精度,我们是借助于方向监测装置来了解射孔器在水平段的定向情况的 。
定向监测装置是由外壳、偏心重锤,可活动的阀瓣、回位弹簧、螺杆、档板等组成(见图16)其工作原理是:方向监测装置中的偏心重锤和它联接在一起的阀瓣始终保持垂直方向,当射孔枪在预定方位时,方向监测装置外壳的泄压孔正对阀瓣,这时给油管内加压力,阀瓣即封闭泄压孔,当油管内的压力升至起爆器剪切销的切断压力时,起爆器激发,引爆射孔弹穿孔。
射孔枪的方位偏离时,阀瓣不能封闭泄压孔,射孔管柱内的压力通过泄压孔泄入环套,说明射孔枪定向不准确,需要活动射孔管柱,调整射孔器的方位,直到预定的方位时才能加压引
爆射孔枪。 注意
检查阀瓣在偏心重锤的作用下是否活动自如
第七章 水平井射孔施工过程
1 准备工作 1.1 资料准备
⑴ 水平井射孔通知书、水平井轨迹图、水平井数据表和水平井固放磁测井资料; ⑵ 详细了解该井的井况,根据射孔通知书和井眼轨迹图确定每次下井射孔井段和起爆方式;
⑶ 确定射孔枪、射孔弹、导爆索、起爆器等材料的型号; ⑷ 设计射孔管柱图; ⑸ 设计射孔排炮图; ⑹ 设计起爆器剪切销值。
注意
制定出详细的质量计划
1.2 器材准备
⑴ 射孔枪、射孔弹要按照要求进行实验;导爆索要经过严格挑选,要求粗细均匀、无扭折,外皮无破损;传爆管要避免受潮;
⑵ 中间接头互换性要好,丝扣、密封面无损伤; ⑶ 起爆器、尾声弹取出火工件后,进行试装配; ⑷ 活络接头、方向检测器转动灵活;
⑸ 所有密封圈使用无损伤的密封圈,其耐温指标要满足井温要求。
注意
所用器材必须抽检合格
水平井射孔工艺
2 室内装枪
2.1 外定向射孔枪装枪
⑴ 将射孔枪身摆放在专用装配架上,清除枪筒内杂物; ⑵ 用漆在射孔枪身距上端面0.5处按排炮顺序标号; ⑶ 将中间接头擦干净套上密封圈;
⑷ 射孔弹装入弹架时要对正、放平,其尾部的凹槽方向与导爆索走向一致,射孔弹固定钩压紧导爆索;
⑸ 导爆索缠绕要均匀、平滑、紧密,与射孔弹起爆孔紧密接触,保持螺旋状分布; ⑹ 在射孔枪两端装上导爆索止退管,锁紧;
⑺ 每只装好的弹串都要系标签,标签上标明井号、下井序号、枪身长度、装弹数、空弹数及弹架方向。标签系在枪串的头部;
⑻ 将装好的枪串按标签与射孔枪身对号装入,定位环上的顶丝对准射孔枪身内壁上的定位槽,将顶丝到位;
⑼ 将导爆索切取合适长度,切口平齐,不使药粉撒出,装上传爆管锁紧;
⑽ 在枪身两端和TCP接头的密封面上涂上适量润滑脂,当接头将要到位时,注意使引向器尖头对准射孔枪没有盲孔的一面,当接头上的定位螺丝孔对准枪身端面上定位孔时,将定位顶丝拧入接头上的 定位螺丝孔,并使顶丝高出密封面2mm~3mm;
⑾ 传爆管应比中间接头的对接面多出3mm~5mm; ⑿ 装好的单支射孔枪两端装上防水防潮护帽。 2.2 内定向射孔枪装枪
内定向射孔枪装枪与全方位射孔枪基本相同,不同点是: ⑴ 射孔弹架与射孔枪身无须定向,中间接头无须定向;
⑵ 射孔弹架装入射孔枪内时要检查弹架与射孔枪的长度配合,当间隙大于3mm时,在弹架定位环外端加一只厚度3mm的垫圈,当弹架过长没有间隙甚至间隙为负数时要更换弹架;
⑶ 装配完毕的射孔枪,要在架子上滚动1~2圈,观察弹架的自动定向能力,若不能定向自如,则要拆开查明原因重新装配。
⑷ 任何定向方式的射孔枪在装配时,都要做到弹架进入枪筒时导爆索与枪筒不能发生摩擦破损,密封圈进入密封面时不能有损伤。
注意
装好的成品枪注意防潮、防火,阴雨、潮湿天气严禁装配。
3 现场装配
非定向和内定向的射孔枪的连接,与普通油管输送射孔器材的连接基本相同。现以较为复杂的水平井外定向射孔器材的连接为例介绍如下: 3.1尾声信号弹的连接
尾声信号弹连接在最后一支射孔枪的下端,与地面监测仪配合使用,监测射孔器是否全部发射。
注意
尾声信号弹的延时药柱不能装反
3.2 射孔枪的连接
注意
按顺序连接射孔枪,以防造成误射孔。仔细检查每一根射孔枪的传爆管和扶正器,传爆管在扶正器的作用下不能偏离中心。将两只射孔枪的中间接头对接好拧紧,最后将定位螺丝上好,每一只射孔枪的引向器方向必须一致,否则会造成射孔器方向相反。当使用多
水平井射孔工艺
级起爆工艺时,要根据夹层长度,连接合适长度的油管和筛管代替夹层枪,由下而上的逐级连接,若使用造筛管装置,该装置装在第一只射孔枪的上端。 3.3 起爆器的连接
压力起爆器按设计好的销钉进行装配,连接到射孔器上端的枪头上。 3.4 定向监测装置的连接
注意
定向监测装置的下端与盲眼筛管连接,上端连接活络接头。定向监测装置的泄流孔必须和引向器对正,如果错位。泄流孔将处于常开状态,无法正常引爆起爆器 3.5 活络接头的连接
活络接头的下端连接在定向监测装置上,上端连接在射孔管柱上。
注意
⑴ 必须检查轴承转动是否灵活。 ⑵ 阴雨、潮湿天气严禁施工。
4 总零长的计算
整个射孔枪连接完毕以后,射孔队要准确丈量记录射孔枪的零长,射孔校深的方法决定丈量零长方法。
⑴ 只校直井段的校深的方法时,零长为顶孔界面至较深短节下接箍的距离。
⑵ 利用固放磁曲线校正输送管柱的方法时,零长为顶孔界面至测井管柱底端的距离。 ⑶ 丈量管柱法时,零长为顶孔界面至提升短节上接箍的距离。
⑷ 利用井底深度控制射孔深度时,零长为顶孔界面至提升短节上接箍的距离,并要准确计算出顶孔上界面至枪尾底端面的长度。 5 水平井射孔的校深
5.1 只较直井段的较深方法
直井段底部的短套管距水平射孔段小于300m,可用直井油管输送射孔校深方法只校直井段,水平段的输送管柱可用尺子准确丈量。 5.2 用井底深度控制射孔深度的方法
新井射孔、井底深度比较准确(可根据洗井管柱和测井数据确定井底深度),可将射孔枪下至井底,以井底为依据控制射孔深度,通过上提管柱,准确定位射孔枪,上提管柱值,可用如下公式表示:
L= H底-(H+I)
式中 L——上提管柱值,m;
H底——井底深度,m;
H——射孔层顶界面深度,m;
I——射孔枪顶孔至枪尾底部端面的距离,m。
5.3 利用固放磁曲线校正射孔输送管柱的方法
在套管内进行固放磁测井时,下测到射孔层上界面附近停下 ,在测井曲线上给人工电信号,并在井口法兰盘平面对准的输送管柱上做一个明显的记号,即可求出该输送管柱从明显记号到底部校正后的总长度。
射孔层顶界面深度减去校正后的管柱总长度,再减去炮头长,既可求出调整距,即输送管柱上提或下放的数值。正数为下放值,负数为上提值。可用如下公式表示,如:
Lo=H-(h+Io)
式中 Lo——调整距,m;
H——射孔层顶界面深度,m; h——校正后管柱底部深度,m;
水平井射孔工艺
Io——总炮头长(输送管柱底部至射孔枪顶孔的距离),m。
利用该校深方法时要注意:测井、射孔必须是同一套输送管柱,测井、射孔时的排列顺序不变,输送管柱单根时要上满扣。若管柱有更换必须计算准确。 5.4 丈量管柱法
该方法完全依靠丈量输送管柱的长度控制射孔的深度。 即:输送管柱长度=射孔层顶部深度—(另长+油补距) 6 引爆射孔器 在射孔校深、调整管柱、安装采油树,安装压力表等工作完成以后,即可进行加压射孔,加压射孔一般分为以下几个步骤: 6.1 摆放泵车,连接管线
水平井射孔施加的井口压力一般在5MPa~10MPa,为了减小加压时采油树震动对尾声监测的影响,提高监测判断的准确性,要求泵车与采油树之间使用软管线连接。 6.2 连接尾声监测装置
将监测装置的两个震动波采集器分别吸附在套管法兰盘和油管阀门附近,将套管压力采集器连接于套管阀门上,打开尾声监测仪,进入监测状态。 6.3 加压射孔
启动泵车,先小排量循环,然后慢慢升压,密切注意泵压和井口压力表,并注意采油树的震动状况。一般情况下,当井口加压到设计压力范围的中间值时,射孔枪起爆。这时泵车压力表和井口压力表的读数会突然下降,采油树会发生较明显的震动,如果没有观察到明显的射孔枪发射特征时,要将泵压加到设计压力的上界或略高,根据井口震动、压力表的压力变化和尾声监测资料,可以准确的判断射孔枪的发射情况。
注意
油管内加压时要灌满液体,已防托气,油管或环套加压要平稳。
第八章 施工要求
射孔通知单及轨迹图必须提前5天交于施工单位,必须注明地区、井号、射孔井段、孔密、枪型、弹型、方位、套管尺寸、垂深、射孔液名称和密度、井史有关资料等。
射孔前必须彻底洗井,射孔液必须干净,不能有沉淀物。射孔液一般为清水或无固相液,为防止油层的二次污染,水平井段最好用柴油,同时可以减少射孔器的摩擦损伤。
射孔管柱必须用标准的通管规通径,通不过的不准使用,在水平井段的射孔管柱接箍必须倒角
匀速起下带射孔器的射孔管柱,不许超过30根/h,严防溜钻、顿钻和急刹车
射孔器下井前,甲方应准确丈量射孔管柱及配件长度,并将丈量结果提供给射孔队,作为校深的依据
井内液垫不能低于600米
井口作业下射孔管柱时,必须用自封器,严防井下落物
甲方必须准备好以下设备及配件:泵车一台,30~40MPa井口压力表一只,与连接射孔器配套的吊卡两副,调整深度用短油管数根,根据井深备足清水