深穿透射孔器及配套工具的应用与质量要求

摘 要：本文介绍深穿透射孔器及配套工具的开发研制、仪器配套，以及该项射孔技术的应用情况，同时指出现场应用中存在的问题。通过对在油田生产应用情况的分析，该项射孔工艺技术能够满足稠油出砂冷采工艺技术的要求，实现了增产的目的，能够满足稠油开发的需要，进一步拓宽了射孔技术服务领域。

关键词：高孔密 大孔径 射孔器

油气勘探开发工作是一项复杂、多学科、多工种的系统工程，从地震、钻井、录井、测井到试油，在这一过程中任何一点疏漏轻则造成资金浪费，重则推迟或丧失对一个油气藏或一个地区油气资源的发现。在这一系统工程中，每一个环节都有它不可代替的任务。尤其在油气勘探过程中，地震和地质综合研究的结合是提供钻探井位的依据，钻井、地质录井、测井解释为发现一个构造和圈闭是否有油气藏提供了间接信息和依据。

一、问题提出

目前深层天然气井全部通过油管输送式射孔或油管输送式射孔和测试联作的方式来建立井筒与地层的通道。采用此种方式进行射孔的主要优点是一次实现对目的层的射孔，对于徐家围子复杂油气藏而言，能够有效地控制天然气井喷事故的发生。基于目前的低渗透油气层，射孔技术主要在优化射孔设计方案，实现深穿透方面实现了改进，进一步提高射孔效果，进而提高试油（气）产能。

目前，出砂冷采技术已成为稠油开发的重要手段，该项技术主要是通过诱导地层出沙，在地层产生“蚯蚓孔”网络，使油层孔隙度和渗透率大副度提高，从而使原油流动性得以改善，显著提高稠油开发的常规产能。要达到这一目的，就要增大射孔孔径，以增强稠油的流动能力，孔眼越大，流动面积越大，稠油流入井筒受到的阻力就越小。

二、射孔器

1.优选枪身器材

为了保证射孔器正常起爆后，满足枪身涨径≤5mm，纵向裂纹≤60mm的行业标准，对枪身器材进行优选。

1.1参照GB3077《合金结构钢技术条件》的要求，采用32CrMn4（高速合金工具钢），硬度HRC28-33的无缝钢管作为枪身材料。

1.2射孔枪枪体管材的抗拉强度≥724MPa

1.3伸胀率≥11%

1.4枪身管材的壁厚误差≤1.2 mm

1.5枪身规格

外径：139.7mm；

壁厚：10.54mm

耐压：100MPa

2.优选射孔弹药型罩

射孔弹穿深与孔径是一对矛盾的共同体，孔径大穿深就要降低，对于大孔径高孔密射孔器在设计时主要问题是如何提高射孔孔径，同时兼顾穿深，在大孔径的同时尽量提高射孔弹穿深。

通常射孔弹为了降低杵堵，药型罩采用铜粉制成，但对于大孔径射孔杵堵不是主要矛盾，射孔后不易形成杵堵，故射孔弹的药型罩选用铜板罩，这样就可以大大提高射孔孔径。

3.解决弹间干扰问题

实现高孔密，就要尽可能缩短弹间距来提高孔密，但弹间距缩小后，会引发弹间干扰问题，影响射孔质量。为了实现孔密40孔/米，同时尽量降低弹间干扰，保证射孔质量。在设计上做了以下几点技术处理：

3.1弹架选择

设计弹架直径为108mm，满足装射孔弹时，导爆索从弹架中间穿过的装弹方式。弹架壁厚2.9mm，具有一定的强度，保证射孔弹装完后，弹架能够承受射孔弹的重量，不扭曲、不变形。

3.2射孔弹排列方式

经过大量的射孔弹打靶实验，证明要避免弹间干扰问题，两发射孔弹间距不能小于7mm，为了保证弹间距不低于7mm，在射孔弹排列上设计为8相位，双螺旋布孔方式，弹间距25mm。

4.改进射孔弹装配方式

为了保证射孔弹穿孔孔径和穿深，相对固定了装药量和射孔弹体积。射孔弹型号：BH58RDX，装药量：32克，弹外径：65mm，弹高：52mm。

如果采用常规的射孔弹装配方式无法达到高孔密，甚至无法将联完射孔弹的弹架装入射孔枪身内。为此，我们设计了新的装配方式：采取导爆索从弹架中间穿过，射孔弹的固定采用卡子固定和弹架紧固法，安全可靠固定射孔弹。这种布局即能提高孔密，又可避免组装射孔器时，导爆索外露被枪身磨破。

三、 射孔器材检测

为了保证射孔施工的质量，需要对射孔器材的性能和质量进行检测作。一方面，对新研制开发的射孔器在推广应用之前，都要进行一系列性能检测；另一方面，不定期对生产所使用的射孔器材质量进行抽查。上述工作由大庆油田射孔器材质量监督检验中心进行，其检验标准等效采用的API RP43第五版检测标准。射孔器材检测的项目主要有：

1.混凝土靶检测

检测参数为混凝土靶穿孔深度、堵孔深度、孔眼直径、内毛刺高度。

2.砂岩靶检测

射孔砂岩靶射孔检测在实验室模拟井下条件（围压、井压、孔隙压力）打靶，检测射孔器在井下的作用效果（穿深、孔径、流动效率）。

3.高温常压穿钢靶检测

用以检测射孔器的高温稳定性。检测参数为钢靶穿孔深度、堵孔深度、孔眼直径。

4.高温高压检测

通过模拟井下温度（最高工作温度300℃）、压力（最高工作压力200MPa）试验，检查枪体耐压及密封情况。

四、跟踪测量仪的改进

目前射孔使用的井下跟踪测量仪仪器是磁性定位仪，其规格为φ82×500 mm。该仪器是为配套使用102射孔器设计的，磁钢场强7000高斯，线圈匝数15000匝。由于采用142射孔器枪身外径增大，磁钢远离套管壁，信号减弱，为了增加信号强度。根据，电磁感应定律 φ=BS对磁性定位器进行改进，改进后磁钢场强增加为12000高斯，线圈匝数增加到20000匝。

五、现场应用情况

142射孔器开发后，在油田生产进行了现场应用。经过对比发现，物性相对较好的井，日产量有了大幅提高 。

1.射孔后对套管和水泥环的破坏性

为了验证射孔后对套管的破坏性，油田对其中的一口井进行套管壁的探伤检测，检测结果142射孔器对套管损伤符合行业标准。射孔器起爆后，孔眼大小均匀，孔眼边缘圆滑，孔眼形状规则整齐，枪体无裂缝，最大胀径小于3mm。

2.存在问题

由于枪身实现了高孔密、大孔径，射孔弹在穿孔的同时形成了大量的铁屑，铁屑悬浮在井筒溶液内，下一次射孔时，磁性定位器的磁场线圈周围会吸附厚厚一层铁屑。在磁性定位仪运动过程中，铁屑在其表面运动，一定程度上干扰了仪器信号的测量。目前还没有彻底解决该问题的好办法，只是采取放慢电缆起下速度的方法。其它更好的解决办法正在探索之中。

六、结束语

1.射孔器经合理的选材优化的设计可以实现高孔密大孔径深穿透。

2.高孔密大孔径142射孔器基本上能够满足稠油出砂冷采工艺技术的要求，能够满足稠油油田开发需要，在现场应用中取得了较好的效果。

3.立足油田实际情况，开发新产品，在满足油田不同地质条件需要的同时，也拓宽了技术服务领域，能够给分公司创造了较好的经济效益。