超长跨距多点起爆负压射孔技术在海上油田的应用

第38卷第2期2016年3月石油钻采工艺OILDRILLING&PRODUCTIONTECHNOLOGYVol.38No.2Mar.2016文章编号：1000–7393（2016）02–0181–05　　　DOI:10.13639/j.odpt.2016.02.010超长跨距多点起爆负压射孔技术在海上油田的应用曾春珉1　韦龙贵1　黄亮1　冯雪松2　简成21.中海石油（中国）有限公司湛江分公司；2.中海油能源发展股份有限公司工程技术湛江分公司引用格式：曾春珉，韦龙贵，黄亮，冯雪松，简成.超长跨距多点起爆负压射孔技术在海上油田的应用［J］.石油钻采工艺，2016，38（2）：181-185.摘要：现有多级射孔技术管柱结构复杂、传爆效率和可靠性较低、成本较高、难以实现负压射孔等问题限制了其在海上油田的推广应用，为此，对常规单级开孔装置进行改进，研制出了多级开孔装置，与旁通接头、液压延时点火头、RTTS封隔器等工具配合，形成了超长跨距多点起爆负压射孔技术。多级开孔装置可通过内置滑套实现各级点火头引爆后再制造负压，具备一趟管柱负压射开所有层段的功能，满足多射孔层段、大层间距（可超过500m）的射孔要求，并且工艺原理简单、安全可靠。该技术在南海西部涠洲A油田6口井进行了成功应用，与常规负压射孔作业相比，作业时效提高了51.3%，成本降低了17.68%。关键词：超长距离；长夹层段；多层段；负压射孔；海上油田中图分类号：TE257+.1　　　文献标识码：BApplicationofnegative-pressureperforationtechniquewithmultipleignitersoversuper-longspaninoffshoreoilfieldsZENGChunmin1,WEILonggui1,HUANGLiang1,FENGXuesong2,JIANChen21.ZhanjiangBranchofCNOOCLtd.,Zhanjiang,Guangdong524057,China;2.ZhanjiangBranchofCNOOCEnergyTech-Drilling&ProductionCo.,Zhanjiang,Guangdong524057,ChinaCitation:ZENGChunmin,WEILonggui,HUANGLiang,FENGXuesong,JIANCheng.Applicationofnegative-pressureperforationtechniquewithmultipleignitersoversuper-longspaninoffshoreoilfields［J］.OilDrilling&ProductionTechnology,2016,38(2):181-185.Abstract:Pipestringsforexistingmulti-stageperforationtechniquesarecharacterizedbycomplicatedstructures,lowdetonationefficiencies,poorreliability,highoperationcostsanddifficultiesintheirapplicationinnegative-pressureperforation.Consequently,applicabilityofsuchpipe-stringsinoffshoreoilfieldsislimited.Inthisregard,conventionalsingle-stageperforationdevicesweremodifiedtodevelopmulti-stageperforationdevices.Combinedwithbypassingjoints,hydraulicdelayedigniter,RTTSpackerandothertools,thenegative-pressureperforationtechniquewithmultipleignitersoversuper-longspanwasdeveloped.Throughtheintegralslidsleeve,themulti-stageperforationdevicecangeneratenegativepressuresafterdetonationofmultipleigniters.Inthisway,alltargetintervalscanbeperforatedinonesingletripundernegativepressuretosatisfydemandsrelatedtoperforationinmultipleintervalswithsignificantintervaldistances(above500m).Thenewlydevelopeddeviceischaracterizedbysimplifiedstructures,safety,reliability.Thedevicehasbeensuccessfullydeployedin6wellsinWeizhouAOilfieldinwesternpartofSouthChinaSea.Theseoperatingtimeincreasedby51.3%andcostsdecreasedby17.68%.Keywords:super-longspan;longinterbeddedinterval;multipleintervals;negative-pressureperforation;offshoreoilfields第一作者：曾春珉（1984-），2009年毕业于中国石油大学（华东）油气井工程专业，获硕士学位，现从事海上完井技术研究工作。通讯地址：（524057）广东省湛江市坡头区南油一区油公司大楼二楼。电话：[phone]。E-mail：[e-mail]石油钻采工艺　2016年3月（第38卷）第2期182涠洲A油田多口井存在射孔层段多、射孔段长、层间跨度大等特点，其中A2井射孔段毛厚575m，层间跨度最高达534m，而南海西部油田尚无射孔段500m以上一次射孔作业经验。常规负压射孔技术采用单级引爆方式，夹层段使用空枪和导爆索连接，断爆机率高，无法满足海上作业要求［1-10］；而常规多级起爆射孔技术采用投棒—压力增压、压力—压力、压力—投棒复合起爆、分级投棒等起爆方式，可实现大跨距多层射孔，但管柱结构复杂，传爆效率和可靠性较低，难以实现负压射孔，且成本较高，无法满足海上油田开发要求［11-20］。针对常规多级起爆射孔技术存在的不足，研发了超长跨距多点起爆负压射孔技术，该技术与现有技术相比，在施工安全和质量得到保证的前提下能够节省大量作业时间和成本，满足了海上油气田开发要求。1　多点起爆负压射孔管柱Negative-pressureperforationstringwithmultipleigniters1.1　管柱结构Structureofthestring管柱结构见图1。图1　超长跨距多点起爆负压射孔管柱Fig.1Negative-pressureperforationstringwithmultipleignitersoversuper-longspan主要工具有：（1）多级开孔装置。多级开孔装置结构见图2。工作原理：环空加压后压力经旁通接头、传压管进入多级开孔装置，再通过装置的传压孔进入RTTS封隔器以下环空，通过筛管接头传至各射孔层段射孔枪压力延时点火头，点火并延时，继续加压，多级开孔装置内部滑套剪切销钉，上行至预定位置后锁定，此时多级开孔装置传压孔关闭，生产通道打开，封隔器以下环空与管柱内部连通，形成负压，射孔后地层流体可以通过管柱到达地面。多级开孔装置必须配合封隔器、延时起爆装置使用，同时采用环空加压点火方式完成射孔作业。图2　多级开孔装置Fig.2Multi-stageperforationdevice（2）旁通接头。旁通接头与传压管配合使用，其主要作用是将封隔器以上环空的压力（即井口施加的点火压力）传递至多级开孔装置，通过多级开孔装置的传压孔传递至封隔器以下环空，从而引爆延时点火头。传压管的作用是传递压力，同时将传压通道和生产通道分隔开。图3　旁通接头Fig.3By-passjoint（3）液压延时点火头。液压延时点火头可以在点火头引爆后延时引爆射孔枪，为环空继续加压打开生产通道提供条件。延时点火头通过延时火药的燃烧达到延时的目的，延时时间可以根据作业要求进行设定。（4）RTTS机械封隔器。RTTS机械封隔器是一种机械操作可回收式封隔器，射孔作业过程中用以封隔环空，保证井控安全。1.2　工作原理Workingprinciples利用油管取代夹层枪，将枪串分成几组独立的183曾春珉等：超长跨距多点起爆负压射孔技术在海上油田的应用枪串，每组枪串都安装液压延时点火头，射孔管柱下入过程中管柱内与环空不连通，管柱内灌入液垫并留空一部分管柱制造射孔负压。射孔管柱到位后，校深，坐封RTTS封隔器。环空加压，压力通过传压接头、传压管进入多级开孔装置，再通过多级开孔装置的传压孔进入RTTS封隔器以下环空，通过筛管接头传至各个压力延时点火头，点火并延时，继续加压，多级开孔装置内部滑套上行至预定位置后锁定，此时传压孔关闭，生产孔打开，封隔器以下环空与管柱内部连通，形成负压，射孔后，地层流体可以通过管柱到达地面。1.3　技术特点Technicalfeatures（1）可以在夹层距离超过500m、有多个射孔层段的油气井内安全高效地实施射孔作业，而且不受井斜等因素影响。（2）可以适应各种地质要求、解决各种井况下多层负压同时起爆的问题，有效地消除了射孔及压井造成的油层污染，提高了求产速度。（3）无需增压装置或投棒释放装置，管柱结构简单；夹层采用油管连接，消除了使用夹层枪导致的射孔工程事故隐患，施工工艺安全可靠。（4）与目前多级起爆射孔技术相比，节约了增压装置或投棒释放装置的连接时间和工具费用，降低了作业时间和成本。2　可靠性试验Reliabilitytest由于南海西部油田首次采用该技术，为确保海上射孔作业实施的可靠性，在陆地试验井中对多级开孔装置进行了可靠性试验。2.1　模拟试验管柱Simulationtest为得到真实的试验结果，模拟试验管柱结构尽可能与真实射孔管柱结构接近，模拟试验管柱自下至上分别为：空枪+压力延时点火头+筛管接头+多级开孔装置+油管+变扣接头+RTTS封隔器+旁通接头+钻杆。2.2　试验过程和结果Proceduresandresults（1）对试验井井筒进行试压（压力18MPa），确保井筒密封。（2）按顺序组合并下入模拟试验管柱，管柱下至500m时钻杆内灌满水，继续下管柱至2000m，留空1500m钻杆不灌水。（3）坐封RTTS封隔器，关闭井口防喷器，井口环空加压至16.6MPa，稳压2min后释放井口压力，打开防喷器。（4）上提解封RTTS封隔器，重新关闭井口防喷器，反循环，观察井口钻杆内是否有液体排出，从而判断多级开孔装置生产通道是否打开。如图4所示，钻杆内有液体流出，表明多级开孔装置生产通道已正常打开。图4　反循环井口有井液排出Fig.4Dischargedfluidsatwellheadduringreversecirculation（5）打开井口防喷器，起钻。起钻过程中观察多级开孔装置的生产通道是否打开及传压孔是否关闭，如图5所示，多级开孔装置的生产通道已经打开，传压孔已经关闭。图5　多级开孔装置出井状态Fig.5Conditionsofrecoveredmulti-stageperforationdevice（6）起出多级开孔装置后，使用手压泵从旁通接头传压孔处打压，加压至10MPa，稳压1min，从而判断多级开孔装置传压孔是否关闭并密封良好。如图6所示，多级开孔装置传压孔密封