延時火藥成西部深井測試好幫手

[加入收藏][字號: ] [時間:2013-01-29  來源:石油與裝備雜志  關注度:0]
摘要:   APR射孔測試聯作工藝的實施過程是:先坐封封隔器,然后環空打壓到操作壓力,將LPR-N閥打開,繼續加壓到起爆壓力,點火射孔。目前國內深井較普遍使用的起爆器是多銷釘起爆器,起爆器的剪切銷釘是不銹鋼制品,剪切誤差大,一般為5 %左右,...

  APR射孔測試聯作工藝的實施過程是:先坐封封隔器,然后環空打壓到操作壓力,將LPR-N閥打開,繼續加壓到起爆壓力,點火射孔。目前國內深井較普遍使用的起爆器是多銷釘起爆器,起爆器的剪切銷釘是不銹鋼制品,剪切誤差大,一般為±5 %左右,井越深,銷釘的使用數量越多,誤差越大。例如,在5000米的井中(清水壓井),起爆壓力就可能出現7.0MPa的壓力波動范圍。由于在APR射孔測試聯作工藝中開關井操作、射孔、取樣、循環壓井都要通過環空加壓來實現,每個工序間的操作壓力梯度一般為6.8MPa,由于環空起爆壓力變化值大,有可能出現環空操作壓力還未到LPR-N閥的操作壓力(即球閥還未打開時),射孔槍就已經起爆。若是把環空起爆壓力范圍設置得過大,就造成設計的管柱取樣、循環壓力過大。而測試工具、井筒套管的耐壓條件往往又限制了環空加壓的上限。

 

  延時火藥:

  確保井下工具使用壽命

 

  延時火藥是一種用特殊材料制成的一種致密的導火索,它原先的使用目的,主要是在需要射開的油氣層較多或油氣層較厚的情況下,從保護油套管的角度出發,降低射孔瞬間對油套管的沖擊當量,在槍身之間加裝一個或數個延時藥柱,使射孔槍逐段起爆,降低射孔瞬間產生的沖擊波和機械震動,而保護油套管和井下工具不被損傷震壞。

 

  延時火藥在APR聯作時的作用原理為,在APR射孔測試聯作時引入延時火藥,將它與起爆器中的底火(雷管)連接在一起。當工具下到測試層位,校深坐封封隔器后,環空打壓到起爆器的起爆壓力值(該壓力值大于N閥的開井壓力),起爆器活塞在環空壓力的作用下,剪斷銷釘撞擊底火點燃其下部的延時火藥,在火藥的燃燒過程中,N閥已經打開,當火藥燃燒完畢,點燃槍身中的導爆索而引爆射孔彈(如圖1所示)。延時火藥在APR聯作中的使用,起到保護LPR-N閥先開井后射孔的功用,在深井APR聯作中是一個有益的嘗試。

 

  一般一組延時火藥可延時5分鐘左右,這就確保了LPR-N閥的開井時間和APR負壓射孔測試工藝的實現,同時還防止了射孔瞬間的壓力波對測試工具的沖擊和震動。

 

  由于延時火藥的使用,在給環空加壓火藥延時燃燒期間,關閉井場所有的動力設備,在地面不需任何設備輔助的情況下,就能清楚地判別深井、超深井聯坐測試時射孔彈的起爆情況。

 

  實例應用

 

  測試井況:C1#是中石化西部新區勘探指揮部在準葛爾盆地東道海子北凹陷中部2區塊侏羅系三工和組2號巖性圈閉上的一口區域探井,該井測試井段在 5323.0~5328 m,層厚4.1m,電測解釋壓力系數1.70,測試層在鉆井過程中發現有80方的泥漿漏失,懷疑地層可能有裂縫,綜合上述原因采用APR射孔測試聯作。

 

  測試工藝:該井LPR-N閥下深在5277.82m處,使用密度為1.01g/cm3清水壓井,地面溫度40度,地下泥漿溫度127度,因此LPR-N閥處靜壓值:

 

  PN=ρ泥gh=1.01×0.0098×5277.82=52.24MPa=7575PSI,N閥充氮壓力:P充=3634 PSI=25 MPa,N閥開井操作壓力:P操=1706.5 PSI=11.8 MPa。

 

  使用多銷釘起爆器,若安裝21個銷釘。如表1所示,起爆壓力太接近N閥的開啟壓力,受地層溫度和環空壓井液性能的影響,不能確保LPR-N閥先開井后射孔;若是使用22個起爆銷釘, RD安全循環閥的循環壓力36 MPa,RD循環閥的解封壓力是42MPa,這樣井口操作壓力太高,有一定的安全隱患。同時對套管、封井器、工具和封隔器的耐壓提出更高要求(表1為正常起爆和加延時火藥起爆對比表)。

 

  如何解決上述問題,我們引用了延時火藥射孔工藝。該井地層溫度為127℃,起爆器處環空靜壓52MPa,溫度對銷釘強度的影響為10%左右,因此起爆器使用20個起爆銷釘,井底起爆壓力20*3.67(1-10%)=66.06MPa,起爆壓力誤差±5%,即地面顯示的起爆壓力波動范圍為6.61MPa,地面的起爆壓力為10.5~17.1MPa(最低起爆壓力小于LPR-N的操作壓力),使各工序的設計壓力(如表1所示)有了較大的降低。

 

  該井全部油管灌滿液墊,校深坐封后,環空憋壓17.8MPa,關閉井場所有的動力設備,延時4分鐘,點火射孔(一開井),射孔時地面震動明顯,環空壓力穩定,井口自溢出水0.16 m3。

 

  測試曲線 該井起出全部測試管柱后,檢查下井儀器、儀表正常無損壞,測試工藝成功,取得了合格的地層資料(見圖2)。

 

  延時火藥在APR聯作中的使用,首先確保了APR射孔測試聯作先開井后射孔的負壓射孔工藝,能有效地疏通了射孔通道;其次,降低了射孔瞬間的壓力波對測試工具的沖擊和震動,保護了井下工具;再則,在火藥的延時燃燒過程中,能有時間關閉井場的動力設備,降低井場噪音,能更清楚地判別深井、超深井射孔彈的起爆情況,提高了深井射孔判斷的準確率。

 

  2004年,延時火藥射孔工藝在成1井3層聯作測試成功使用后,這種工藝在隨后的深井、淺井、MFE和APR聯作測試中得到廣泛推廣。僅2005年就在 39口井62次測試施工中使用,負壓射孔成功率100%,地面準確判斷率100%。使用延時火藥射孔工藝已成為西部測試施工中必不可少的方式。



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