长夹层油管输送射孔工艺在新疆油田的应用

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2024年4月6日发(作者：)

第３５卷第４期　

测井技术　

ＶｏＬ　３５　Ｎｏ．４　

Ａｕｇ　２０１１　

２０１１年８月　

文章编号：１００４—１３３８（２０１１）０４—０３８７—０４　

ＷＥＬＬ　Ｌ０ＧＧＩＮＧ　ＴＥＣＨＮ０ＬｏＧＹ　

长夹层油管输送射孑Ｌ工艺在新疆油田的应用　

曲忠仁，宋杰，张昌美，李守鑫，周绪国　

（中国石油西部钻探工程有限测井公司，新疆克拉玛依８３４０００）　

摘要：随着油管输送射孔（ＴＣＰ）Ｉ艺技术在中国各油田的大量应用，长夹层油管输送射孔井也越来越多。阐述了　

用油管替代夹层枪射孑Ｌ工艺中增压、多级投棒和分级压力３种引爆方式的技术原理、特点。在新疆油田３１口井长　

夹层ＴＣＰ作业中采用了这３种射孑Ｌ方式，均一次成功。总结了３种射孔方式起爆工艺的优缺点，认为分级压力式　

起爆工艺施工操作简便，能根据井况灵活设计射孔器的起爆顺序，是一种比较安全可靠的射孑Ｌ工艺。　

关键词：石油射孔；油管输送射孔；长夹层；增压；多级投棒；分级压力；起爆　

中图分类号：ＴＥ２５７．１　文献标识码：Ａ　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｕｂｉｎｇ－ｃｏｎｖｅｙｅｄ　Ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ　ｔｏ　Ｌａｒｇｅ　Ｌａｙｅｒ　

Ｉｎｔｅｒｖａｌ　Ｏｉｌ　Ｗｅｌｌｓ　ｉｎ　Ｘｉｎｊｉａｎｇ　Ｏｉｌｆｉｅｌｄ　

ＱＵ　Ｚｈｏｎｇｒｅｎ，ＳＯＮＧ　Ｊｉｅ，ＺＨＡＮＧ　Ｃｈａｎｇｍｅｉ，ＬＩ　Ｓｈｏｕｘｉｎ，ＺＨＯＵ　Ｘｕｇｕｏ　

（Ｗｅｌｌ　Ｌｏｇｇｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ，ＣＮＰＣ　Ｘｉｂｕ　Ｄｒｉｌｌｉｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ　Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｋａｒａｍａｙ，Ｘｉ￣ｉａｎｇ　８３４０００，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｕｂｉｎｇ—ｃｏｎｖｅｙｅｄ　ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　ｏｉｌｆｉｅｌｄ，ｔｈｅ　

ｔｕｂｉｎｇ－ｃｏｎｖｅｙｅｄ　ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ　ｉｓ　ａｌｓｏ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｍｏｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ｗｅｌｌｓ　ｗｉｔｈ　ｌａｒｇｅ　ｌａｙｅｒ　ｉｎｔｅｒｖａｌｓ．Ｄｉｓ　

ｃｕｓｓｅｄ　ａｒｅ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ｔｈｒｅｅ　ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ　ｗａｙｓ，ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｂｏｏｓｔ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ，　

ｍｕｌｔｉｓｔａｇｅ　ｂａｒ　ｄｒｏｐ　ａｎｄ　ｍｕｌｔｉｓｔａｇｅ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｉｎ　ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｗｈｉｃｈ　ｌａｙｅｒ　ｉｎｔｅｒｖａｌ　ｇｕｎ　ｉｓ　

ｒｅｐｌａｃｅｄ　ｂｙ　ｔｕｂｉｎｇ．Ｔｈｒｅｅ　ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ　ｗａｙｓ　ａｒｅ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　３１　ｗｅｌｌｓ　ｗｉｔｈ　ｌａｒｇｅ　ｌａｙｅｒ　ｉｎｔｅｒｖａｌ　ｔｕｂｉｎｇ—　

ｃｏｎｖｅｙｅｄ　ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｘｉ￣ｉａｎｇ　ｏｉｌｆｉｅｌｄ，ａｎｄ　ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ　ｓｕｃｃｅｓｓ　ｒａｔｅ　ｉｓ　１００　．Ａｎａｌｙｚｅｄ　ａｒｅ　ａｄ—　

ｖａｎｔａｇｅｓ　ａｎｄ　ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｈｒｅｅ　ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．Ｔｈｅ　ｍｕｌｔｉｓｔａｇｅ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｄｅｔｏｎａ　

ｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｉｓ　ｓｉｍｐｌｅ　ａｎｄ　ｃａｎ　ｆｌｅｘｉｂｌｙ　ｃｈａｎｇｅ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒａｔｏｒ　ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ　ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　

ｗｅｌｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ＳＯ，ｉｔ　ｉｓ　ｓａｆｅｒ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ｒｅｌｉａｂｌｅ　ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ，ｔｕｂｉｎｇ－ｃｏｎｖｅｙｅｄ　ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ，ｌａｒｇｅ　ｌａｙｅｒ　ｉｎｔｅｒｖａｌ，ｂｏｏｓｔ　ｐｒｅｓ　

ｓｕｒｅ，ｍｕｌｔｉｓｔａｇｅ　ｂａｒ　ｄｒｏｐ，ｍｕｌｔｉｓｔａｇｅ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｄｅｔｏｎａｔｅ　

孑Ｌ那样分次下井避开长夹层。若在夹层段用夹层枪　

０　

引　目　

随着国内各油田对井控、采油工艺及射孑Ｌ作业　

连接则装枪工作量很大，费时费力成本高，更不利的　

是夹层枪传爆环节多，操作上的不慎极易造成拒爆，　

可靠性将降低。用油管替代夹层枪对下面的射孔器　

另行起爆可以解决以上问题。　

北疆地区油层比较薄，以砂砾岩油层为主，埋藏　

不深但油层间距较大。进行油管输送射孑Ｌ长夹层段　

几乎是很多井都遇到的问题。油层总厚不过几米到　

３０多米，而长夹层则至少有３０多米到近百米。　

用油管替代夹层枪进行ＴＣＰ作业必需解决长夹层　

下面射孑Ｌ器的起爆才能实现，为此，采用了当前国内　

安全性等方面的要求不断提高［１］，油管输送射孔　

（ＴＣＰ）在射孑Ｌ作业中占的比例越来越大。虽然油管　

输送射孑Ｌ工艺具备的优点很多Ｌ２ｊ，但在油气田开发　

过程中，针对油气层中油气分布情况，对油气井进行　

有效、合理的开采，需要一次下井将多个油层射开，　

然后进行测试、酸化、压裂、采油等井下作业。当油　

层间距很长（可达百米以上）时，无法像电缆输送射　

作者简介：曲忠仁，男，１９７４年生，工程师，从事射孔新技术的研发和推广工作。　

・

３８８・　测井技术　

先进的增压式、多级投棒式和分级压力式起爆工艺　

进行了３１口井ＴＣＰ现场施工作业，成功率达　

１００　。　

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…

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１　

（１）　

１长夹层油管替代夹层枪ＴＣＰ起爆　

式中，走　为压缩率，１／Ｐａ；　为夹层油管中井液的初　

工艺原理　

１．１增压式工艺原理　

增压式利用增压装置对射孔管柱夹层段以下的　

射孔器进行增压起爆，即通过井口投棒或压力激发　

起爆首部起爆器，上部射孔器下端引爆增压装置，增　

压装置对夹层段油管加载一定的压力，激发下面的　

压力起爆器起爆引爆第２段射孔器，依次延续，完成　

射孔管柱的多层射孔。井下射孑Ｌ管柱（两级射孔器　

为例）如图ｌ所示，一般由井口＋油管＋筛管＋首部　

压力（ｇｔ棒）起爆器＋射孔器＋增压装置＋夹层油管　

＋压力起爆器＋射孔器＋枪尾组成。　

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图１增压式长夹层ＴＣＰ管柱　

增压装置工作原理：增压装置采用隔板起爆、火　

工作功、液体压缩增压。增压装置连接在上一级射　

孔器下部。上一级射孔器起爆后，射孑Ｌ器将爆轰波　

传递至增压装置，引爆增压装置的隔板点火器，隔板　

点火器引燃慢燃增压火药，增压火药燃烧产生高压　

气体，气体推动增压活塞及推杆运动，剪断剪切销，　

推动活塞挤压夹层油管内液体，使夹层油管内压力　

升高，剪断压力起爆装置的剪切销，引爆下一级压力　

起爆装置，下一级射孔器起爆，完成下一层射孔作　

业。增压装置由隔板点火器、增压火药、增压活塞和　

增压壳体等组成。　

增压装置依靠增压火药作用推动增压活塞挤压　

夹层油管内液体增压，井液的压缩量与所增加的压　

力成正比，增压时压力与体积变化量由式（１）推出　

始体积，ｒｎ。；２ｘｐ为井液的压强变化量，Ｐａ；ＡＶ为井　

液的体积变化量，ｍ。。　

增压装置正常工作时在１００　ｍ夹层油管内增　

加压力大于２０　ＭＰａ。　

１．２多级投棒式工艺原理　

多级投棒式是利用投棒释放装置对下一级射孔　

器进行投棒撞击起爆的一种工艺。起爆时从井口对　

首部起爆器加载（投棒或加压）起爆，上部射孔器起　

爆后激发投棒释放装置，释放出投棒，投棒下行撞击　

引爆下一级射孔器上部的投棒起爆器，引爆次级射　

孔器，依次延续，完成多层段射孔。井下射孔管柱　

（以两级射孔器为例）如图２所示，一般由井口＋油　

管＋筛管＋首部压力（或投棒）起爆器＋射孔器＋投　

棒释放装置＋夹层油管（＋筛管）＋投棒起爆器＋射　

孔器＋枪尾组成。　

图２多级投棒式长夹层ＴＣＰ管柱　

投棒释放装置工作原理：投棒释放装置连接在　

上级射孔枪的下部，枪内导爆索与该装置相连，上级　

射孔枪射孑Ｌ后，导爆索引爆火Ｔ丢手座里的火工件，　

将投棒释放，撞击引爆下级投棒起爆器及下一级射　

孔器，并能经延时后自毁棒头，避免上提管柱时误射　

孔事故发生。适用于井斜不大于３５。、夹层段长度　

大于１０　Ｉｎ且小于３００　ｍ的油气井油管输送射孔施　

工。投棒释放装置见图３。　

１．３分级压力式工艺原理　

分级压力式是每一层段射孑Ｌ器都装配独立的　

力（延时）起爆器，射孔器间用油管连接，一次加压完　

第３５卷第４期　曲忠仁，等：长夹层油管输送射孑Ｌ工艺在新疆油田的应用　

该工艺也可通过对每个起爆器设定不同的起爆　

条件（不同的起爆压力或延时时问）来控制起爆顺　

序，设计各层段射孑Ｌ器的起爆顺序时，应根据不同井　

况，采用以下２种做法。　

（１）自下而上的顺序依次起爆各段射孔器。由　

图３投棒释放装置　

于先起爆的射孔器会对后起爆的射孔器结构和传爆　

产生影响，如果这时发生断爆或拒爆等异常情况，后　

成各层段起爆器的起爆，并能通过延时监测各级射　

孑Ｌ器的射孔完成状况。　

续处理难度较低。　

（２）小层射孔器先起爆，对其他段的射孔器影　

响较小，提高射孔一次成功率［３］。　

井下射孔管柱（以两级射孔器为例）如图４所　

示，一般由井口＋油管＋筛管＋压力（延时）起爆器　

＋射孔器＋夹层油管＋筛管＋压力（延时）起爆器＋　

射孔器＋枪尾组成。　

２现场应用　

自２００７年６月至２０１０年底，新疆油田有３１口　

长夹层ＴＣＰ作业井采用了上述３种射孔方式完成，　

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均为一次成功。其中，采用增压式６口井，多级投棒　

式６口井，分级压力式１９口井（见表１）。　

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３　ＴＣＰ起爆工艺特点分析　

（１）增压式。　

优点：在垂直井中投棒和压力激发起爆器都能　

使用；大斜度井和水平井施工也都适用。　

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缺点：①传爆环节相对较多，不利于射孔一次　

成功；②该工艺特点限定了射孔器起爆顺序为从上　

至下进行，一旦出现断爆，进行补射时，射孑Ｌ器要经　

图４分级压力式长夹层ＴＣＰ管柱　

表１长夹层ＴＣＰ作业情况　

・

３９０・　测井技术　２０１１年　

过已射开的层位，增加了卡枪的危险＿４　；同时井筒已　

作业一次成功率，缩短射孔施工时间，减轻作业人员　

和地层连通，又可造成已射开的层位不好控制，这都　

劳动强度，节约大量射孑Ｌ器材，降低作业成本，提高　

加大了补射时的施工难度。　质量和经济效益。通过对以上３种起爆方式的应用　

（２）多级投棒式。　

与分析，分级压力式起爆工艺施工操作简便，能根据　

优点：操作简便，可实现长夹层的负压射孔，节　

井况灵活设计射孔器的起爆顺序，是一种比较安全　

约成本。　

可靠的射孔工艺，值得推广应用。　

缺点：①多级投棒起爆装置作业失败后不能进　

行捞棒作业ｌ５］，由于意外原因造成的投棒释放装置　

参考文献：　

释放投棒，可造成误射孔或安全事故ｒ６　；②同增压　

［１］石油天然气井下作业井控编写组．石油天然气井下作　

式缺点②；③只能在直井和小斜度井中应用。　

业井控ＥＭ］．北京：石油工业出版社，２００８．　

（３）分级压力式。　

刘玉芝．油气井射孔井壁取心技术手册ＥＭ］．北京：石　

优点：①每层射孔器都有独立的起爆器和起爆　

油工业出版社，２０００．　

条件，起爆方式灵活，可控制射孔器（层）的起爆顺　

ＳＹ／Ｔ５４６４—２００９测井与射孔质量指标的计算方法Ｉｓ］．　

序；②传爆环节相对较少，射孔一次成功率高；③直　

北京：石油工业出版社，２０１０．　

孟凡增，李宏岩，霍付春，等．射孔对套管损坏分析研究　

井和斜井都能应用；④相对能节约较多射孔器材。　

［Ｊ］．测井技术，２００８，３２（５）：４６８—４７０．　

缺点：①一般需套管加压起爆，若油管加压需　

ｓＹ／Ｔ５３２５—２００５射孔施工及质量监控规范Ｉｓ］．北京：　

下封隔器和开孔装置，有些井不便施３￣Ｅ　；②起爆　

石油工业出版社，２００５．　

器使用数量较多，对起爆器的要求较高。　

丁希杰，朱建新，杨华．投棒点火头安全设计及应用　

４结　论　

ＥＪ］．测井与射孑Ｌ，２００８（４）：７５—７７．　

唐凯，罗苗壮，陈锋，等．全通径射孔Ｔ艺技术应用研究　

长夹层用油管替代夹层枪油管输送射孔工艺能　

Ｉ－Ｊ］．测井技术，２０１０，３４（５）：４９６—５００．　

降低由于传爆环节较多发生拒爆的机率，提高射孔　

（收稿日期：２０１１—０５—１０本文编辑余迎）　

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本文标签： 射孔起爆增压夹层装置