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【采油】磁性定位射孔原理及操作方法

射孔就是根据开发方案的要求,采用专门的油井射孔器穿透目的层部位的套管壁及水泥环阻隔,构成目的层至套管内井筒的连通孔道。因此,射孔是油田开发的重要步骤,是开采油、气、水的重要手段,射孔质量的优劣是关系到开发方案能否按设计目标付诸实施,并得以全部实现的重要条件之一。射孔的目的主要是试油、采油、采气、补挤水泥或注水等。本文主要介绍与井下大修作业有关的射孔方法、现场施工及相关知识。

一、射孔测量仪器

实现定位射孔方法,需要有测量套管接箍位置的井下仪器作为定位手段,目前主要采用磁性定位器。

1、磁性定位器的工作原理

从电磁感应定律中知道,当磁铁或线圈作相对运动时,使线圈周围磁场的磁通量发生变化,磁力线切割线圈的线匝而产生感应电势和感应电流,线圈未成回路时,没有感应电流,只有感应电势存在。造成电磁感应的基本条件,是包围线圈的磁场的磁力线切割线圈,而要使磁力线切割线圈,必须使线圈周围磁场的磁通量发生变化。也就是磁铁和线圈作相对运动,但磁性定位器的结构是不允许磁铁和线圈作相对运动的,那么,线圈周围的磁通量就不会起变化,也就不会产生感应电势,这样我们可以用另外一种形式造成磁通量的变化,即依靠外来铁磁物质的变化。而由外界铁磁物质影响自身磁场所产生的感应电势,是反映了外界环境的变化。所以,当磁性定位器在套管中滑行经过接箍时,由于外界铁磁物质——套管壁的厚度发生变化,使磁力线分布发生变化,从而切割线圈产生感应电势。当在地面仪器上看到正被记录的磁性定位器讯号波形时,就会断定:这时的磁性定位器正从井下某深度的接箍处经过。从而和地面仪器的深度部分配合,完成射孔定位工作。

2、射孔深度计算

射孔深度的计算是保证射孔质量的一个重要环节,深度计算的准确,就可以全部射开油层,使油井达到设计产量。

射孔深度计算主要由实施射孔单位来承担,但作为井下作业单位应认真填写射孔原始资料提交射孔单位。一份完整的油气井射孔深度通知单,包括:井号、井别、射孔层段序号、油层组及小层编号、射孔井段深度及对应的夹层厚度和射开厚度、孔密和孔数、累计夹层厚度、射孔厚度、有效厚度、地层系数、编制人及审核人签名。

二、定位射孔

1、定位射孔方法

射孔是在油井下入套管固井后进行的,因此套管与目的层的相对位置是固定不变的。射孔目的层的井段的深度是由电测综合测井曲线图确定的,套管接箍深度是放射性与套管接箍测井曲线确定的,通常把放射性测井原图的中子伽玛曲线或自然伽玛曲线与综合测井曲线图的微电极曲线对比,得出深度校正值,进行校深。另外在井下作业过程中,所下衬管、尾管工序完成后,均要测放射性校深及节箍,为下步射孔提供依据。

2、定位射孔

射孔时跟踪套管接箍测井曲线,由套管接箍位置控制射孔深度,射孔枪连接在磁性定位器下面,记录仪的记录纸上已描好用来控制深孔深度的套管接箍曲线。

如图2-1为跟踪射孔示意图,根据综合测井曲线确定的射孔井段为1344.0-1346.0m。用2m射孔枪,射孔密度10孔/m。通常,把射孔井段下部的接箍定为标准接箍,即本次射孔以这个接箍深度作为标准。此图的标准接箍深度为1350.2m,上接箍深度为1340m,上套管长为10.20m;下接箍深度为1358.98m,下套管长为8.78m。当射孔器下放到射孔井段附近,要先测套管接箍曲线,寻找确定标准接箍,并要反复核实。为了便于寻找确定标准接箍,要求下套管时,在射孔井段附近下一个较特殊的套管(较短套管)。

图示的射孔井段顶界距标准接箍6.2m,定位器记录点到枪身顶1.5m。因此,当启示笔显示标准接箍后,还需要上提7.7m才能点火射孔。一般规定上提点火,深度核实无误后,下放枪身,再上提。当记录笔显示标准接箍的单峰,手动或自动打开跟踪开关,预先拨好的深度盘指针旋转,待电缆上提到规定距离,如7.7m,度盘指针指另,仪器自动通电射孔。射孔时,枪身剧烈震动,磁性定位器也随之摆动,记录笔相应左右偏转,在图上显示出点火记号。一般规定射孔上井前由电测站解释组计算出射孔深度表,画好跟踪曲线,规定标准接箍及上提数据。射孔时,操作人员要反复验证核实,地质人员要认真检查,确实无误才能点火射孔。射孔时,若射孔井段较长,需要多次射孔,可以以射孔井段顶界为基准,射孔枪以枪身顶界为基准,先下后上(或先上后下)逐一分段射孔。

图2-1  跟踪射孔示意图

3、射孔工艺可能产生的后果

(1)穿孔效率:射孔弹聚能喷射时,转变为聚能射流的金属质量约占金属罩总质量的30%,铜罩的其余部分变成流芯或碎片,以较低的速度(500-1000m/s)在射流后面移动,有时常堵塞所射的孔眼。若水泥环较厚,射孔弹穿透深度较小,则不能穿透,造成射孔的穿孔效率较低,影响油层出油。

(2)射孔密度:射孔器中少数射孔弹因连接传爆较差,未能发射,使射孔发射率降低,射孔孔眼达不到设计密度,影响油井的产量。

(3)对套管、水泥环的损害:射孔弹爆炸时产生大量能量,可能引起射孔部位套管膨胀变形,甚至破裂;也可能震裂套管外水泥环,造成管外窜槽。套管变形严重时,封隔器不能密封,油井不能配产。

(4)深度误差:射孔深度误差过大会影响油层的射开程度,甚至误射水层,引起油井水淹,对油田开发造成损害。

三、配合射孔现场操作规程

(1)按照设计方案要求进行压井。

(2)准备好井口设备和安装工具,切实做好防喷准备。

(3)射孔前,套管必须按规定通井,冲砂洗井至人工井底。

(4)新井射孔之前,必须对套管试压并符合其规定。

(5)射孔深度误差不得大于0.1m。

(6)射孔米数超过3m以上,必须下管柱进行洗井后方可完井。

(7)下衬管井射孔后必须试挤,挤入量大于1m³,挤入压力低于15MPa,挤入时间不少于5min。

(8)射孔过程中,要有专人看管井口,防止落物,并注意有无油气显示。如发现有外溢现象时,应停止射孔,立即抢下管柱,并调整液柱压力后再射孔。

(9)下炮弹过程中,如发现有遇阻现象时,不要硬顿,须提出炮弹,研究井下情况以后采取相应措施。

(10)整个施工过程中,修井队必须与射孔队紧密配合,做到安全射孔,井口周围严禁有烟火。

(11)射孔资料收集:

①审核射孔施工卡片;

②测量压井液密度;

③射孔方法既炮型;

④射开层位、井段、孔数、发射率;

⑤射孔后有何显示;

⑥射孔时间及下井次序;

⑦其他特殊情况。


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