分簇式射孔技术在现场施工的应用分析

分簇式射孔技术在现场施工的应用分析

孙剑飞

大庆油田有限责任公司试油试采分公司射孔大队 邮编163000

摘要：分簇射孔技术是页岩气水平井多段、分段压裂完井工艺中的一项重要技术，在页岩气藏开采过程中具有很好的推广价值。在分簇射孔工艺理论基础上，对分簇射孔工艺所需的配套技术进行了深入研究。分簇射孔技术在实际生产中的使用结果证明了该技术的安全性和适应性，是一项很好的技术。

关键词：分簇式射孔；现场施工；应用

引言

随着我国页岩气开发的深入，钻井技术也在逐步提高，目前采用的钻井方式主要是射孔+桥塞式分段压裂。射孔法采用分层射孔法，即在各分段压裂结束后，将钻井液下到目的层处，利用复合材料可溶桥塞暂且将钻井液中的钻井液临时封闭，再将钻井液中的钻井液提升到下一分段进行连续射孔。压裂施工按顺序对各油层进行逐级压裂改造。

1分簇式射孔技术工艺与特点

1.1分簇选发工艺

因为电子分束射孔过程中，使用了电子选择器与电雷管相配合的方法，所以在无取向射孔过程中，组装好的设备不会发生动态旋转，而是将电子选择器与雷管安装在一个连接处，以确保接线与接地的可靠。但由于水平井眼方向分簇射孔射孔设备的旋转随机性，为了确保电子的寻址、导电性能，必须将其与引信装在射孔枪中，并与其一同旋转。

1.2定向结构工艺

定向分簇射孔器械使用的是自重定向的原理，在弹架上添加了一个偏心的配重，并使用了一个滚珠轴承，这样就可以让射孔器械的重心一直偏向一侧，并且可以按照生产的要求来安排射孔弹的喷射方向，而导爆索则是通过外部缠绕弹架的方式，与枪管之间要有一个合理的间隔，这样在水平井中，不管射孔枪管怎么旋转，射孔的取向都是一样的。

1.3动态导电工艺

在定向分簇射孔器下井时，由于射孔器的旋转具有一定的随机性，因此，对其进行动态传导的设计就显得尤为重要。在水平井区，当设备动力旋转时，电子选机必须有良好的接地，并且必须有良好的绝缘，导电，寻址功能。本项目拟在射孔器旋转时，采用轴向端面传导、侧向滑环传导、侧环端面传导等3种方式，并对3种方式进行动态传导功能测试，各有其技术特点，可确保射孔器旋转时束部件之间的信号畅通，束之间的密封性。

1.4定向分簇射孔技术特点

定向分簇射孔是页岩、煤层气等非常规油气资源勘探与开发的一种辅助技术，它是一种用于页岩、煤层等非常规油气资源开采的水平井，它的特点是：①采用缆线输送，配有电子型选机、雷管，实现对发射孔的可控制选择；②设备旋转灵活，360度无死角，具有360度任意方向的特点；③通过对射孔器结构进行优化，采用前驱射孔器的超深破入技术，在提高射孔器穿孔能力的同时，确保射孔器性能的同时，也避免了射孔器在射孔时出现的“卡壳”现象。⑤设备的各项性能参数在150℃下工作，在105 MPa下工作[1]。

2施工器材

全可溶桥塞主要由金属材料和胶筒组成，桥塞金属、胶简，能够保证在压裂结束后5-8天完全溶解，溶解完毕，残留在井壁中的不溶物质低于0.5%。通过对桥塞溶蚀速度的人为调控，既可在下井之前施加保护膜，延长溶蚀时间，又可在压裂过程中抽吸高盐分，加快溶蚀速度。随着温度的升高，盐分的增加，溶出速率加快。所用的支承模具与工业上常用的可钻孔复合桥塞用的支承模具是一样的。在压裂结束后，不需要进行研磨就可以进行生产，不会对井壁造成影响。

分簇射孔由电缆头，磁性定位器，加重器，多级电孔点火接头，多级点火设备接头（与电、压开关相匹配），桥塞工具点火头，桥塞工具座封头等构成。一种模块化的集束式打孔装置，它主要有触点式任选发数码电雷管，触点式桥塞式工具点火头，任选发数码点火器，模块化多级装置，模块化导电装置，触点式多级点火头。使用了软触头和弹壳导电，无需附加穿线，枪串连接简便，节约了时间。定位开关与起爆装置为一整体的结构，可减少布线，减小对线路造成的安全隐患，提高了施工的效率[2]。

3实例分析

一口水平井的垂直深度为3374.36米，套管直径为114.3毫米，最大井斜值为5320米，井斜86.8度。第4段桥塞-射孔联作，下井管列采用全溶桥塞+3支射孔，桥塞外直径104毫米，射孔枪外直径86毫米，下井管列全长12.56米，最大外直径104毫米。

队伍在十一月十四日，开始进行第五次抽水，在抽水至四百八十七米（CCL）的时候，队伍遇到了阻力，向上抬起遇到了卡壳，张力拉到4 200 Ilbs未能解卡。然后，他将拉力提升到了5000磅，依旧没有解开。经过学习后告知试验，用5毫米的油口放出了喷射，接着把拉力提高到4000磅看拉力没有变化，无法解开。当张紧至4200公磅时，关油嘴再开井，张紧度未变，接着张紧度为8公厘的油嘴，张紧度仍未变。最终，他决定把拉力降至1970磅，再用3毫米的油口进行喷射。十一月十五日，开盐水溶解度34500。11月16号7点，拉伸至5000磅仍不能解开，则将拉伸值降至2400磅，等候。过了几分钟，张紧度骤然下降到800 Ibs，探测仪器也失去了信号。9:15尝试拔出时，仪器棒仍在，但因桥塞未完全消融，仅拔出30米，拔出到4781米。对相邻井段3进行了常规压裂。18:20时，向上的工具链被卡住了，把它拖到4000个字符时，还是没能解开。他决定偶尔来一次。

十一月十七日凌晨三时，尝试将卡片拉升至4500 bs，失败。11月19号8:23，在油井压力51兆帕，油压100兆帕，水深3064米，拉力610英磅。完成后，可以开始拉绳了，在绳拉至1100米时，注脂控制头就会开始拉绳。当油管喷出后，关井时，发现油管仍然无法合拢，判断油管中仍有油管。经过测量，在井口下方大约有16米的电缆。十一月二十日关半闭合，再用针形阀门释放压力。因为井筒里已经有了气体，试了半天也没能把压力卸下来[3]。

原因分析:套管变形，泵送速度快。

控制办法: (1)防喷管路上应装有减压阀门，防喷管路上应装有 V形钢丝导引装置及钢丝剪断器，并应使其工作顺畅。(2)对泵的转速进行了严格的控制，在水平段，泵的转速不能高于20米/分钟，在200米范围内，转速不能高于15米/分钟；当油井抽吸不正常时，应将油井转速控制在一个能辨认出油井接头的最小转速。(3)在水平段抽水期间，加大 CCL的显示幅度，以保证在井下工作条件下，能清楚地辨认出节带、工具链。(4)在抽水之前，要与压裂小组进行良好的联系，保证在遇到阻力时，可以快速停止，避免出现卡住的情况。在抽水作业中，存在着油压骤升的现象，如果发生了不正常的油压，油泵与绞车中舱的响应就会产生很大的滞后，从而造成油井事故。为了防止这种现象的出现，可以在泵车中按照目前的压力来预先设定超压，在出现超压的时候，泵车能够维持目前的压力，防止压力的继续升高，这时就可以视情况来进行减排量的操作。(5)在抽吸期间，维持一定的拉力。如果出现了受阻的情况，那么要在张力允许的范围之内，及时的上提工具串，如果上提不卡，那么就可以试着重新进行泵送，并且要对速度进行严格的控制。如果上提遇上了卡住，那么在解卡之后，就不能进行第二次泵送，如果在张力允许的范围之内不能解卡，那么就要等待下一步的行动。

结束语

随着分簇射孔技术的发展，设备的更新，将会使得施工变得更加简单，也将大大增加工作的时效性。在分簇射孔现场施工中，合理配置岗位人员，关键岗位强化培训，成为提高施工成功率的关键。

参考文献

[1]崔志勇. 分簇式射孔技术在现场施工的应用分析[J]. 中国石油和化工标准与质量,2023,43(1):172-174.

[2]宋宁. 分簇式射孔技术在页岩气井的应用[J]. 内蒙古石油化工,2013(10):108-110.

[3]滕朔. 分簇式射孔技术在页岩气井中的应用分析[J]. 当代化工研究,2018(2):83-84.