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1、石油开采射孔知识培训,2,射孔优化基础知识 TCP起爆装置及井下工具 TCP现场作业,3,射孔是利用高能炸药爆炸形成射流束射穿油气井的套管、水泥环和部分地层，建立油气层和井筒之间的油气流通道的工艺。 射孔是完井工艺的重要组成部分，它对油气井的完井方式、产能、寿命和开发生产成本等都有重大的影响。,什么是射孔,4,射孔既是统筹兼顾井底流通性的过程，又是对井筒附近地层污染的过程。 射孔质量好，使用的射孔液恰当，射孔参数合理，就可以消除一部分钻井对地层的损害，同时在射孔过程中，孔眼周围不可避免地将形成压实带，它的渗透率比钻井污染带的渗透率更低。可见，射孔的优劣直接影响到油井的产能大小。 射孔优化设计就
2、是针对不同的储层和不同的射孔目的，对射孔器、射孔条件、射孔方法进行优选，尽可能地减少射孔对地层的损害，从而达到增加产能的目的。,射孔优化概念,5,射孔优化工作流程图,6,（一）根据地层特性选择射孔参数 地层参数是直接影响射孔井产量计算结果正确与否的主要参数。 地层厚度应选用射孔层位通知单中提供的有效厚度. 垂向渗透率与水平向渗透率比值（储层非均质性）可根据岩心实测数据确定。 渗透率的确定可根据实际情况选用岩心分析的液相渗透率或中途测试解释渗透率，也可采用测井解释渗透率加权平均值。,射孔优化参数设计,7,射孔优化参数设计,孔隙度的确定可选用声波测井解释孔隙度值，也可选用岩心分析的有效孔隙度加权平
3、均值。 地层压力的确定可选用电缆重复式地层测试器测得的地层压力，也可选用预测的地层压力或邻井同层位地层压力。 井底流动压力 探井选用根据地层条件及试油工艺进行预测的井底流动压力。 开发井选用根据地区、地层条件及开发部署要求预测的井底流动压力。 油井半径选用钻井时使用钻头的半径。,8,射孔井供油半径 探井供油半径可利用下式计算： ri=3.79(KT/C1)1/2 式中 ri供油半径，m; K地层渗透率，m2; T试油设计总开井时间，h; 原油粘度，mPa s; 地层有效孔隙度，%； C1压缩系数，Mpa-1. 开发井的供油半径可根据井网类型和井距确定。 泥质含量可选用测井解释数据或岩心分析数据
4、。 高压物性 体积系数、压缩系数、原油粘度等高压物性数据若无取样可选用同区块、同层高压物性资料。 声波时差及泥岩密度可直接从测井综合成果图上读取。,射孔优化参数设计,9,射孔优化参数设计,（二）射孔穿深、孔径及压实厚度参数确定 射孔穿深、孔径及压实厚度的分析目的在于根据实际套管、水泥环和油藏特性选择合适的射孔器。 同时我们也要调查所选射孔枪的参数，射孔枪参数包括枪外径、适用孔密、相位角、枪的工作压力和发射后的外径（包括毛刺）以及适用射孔弹型号。,10,贝雷靶与混凝土砂岩靶 射孔弹在地层条件下穿透深度、孔径的确定及压实数据的确定 通过进行贝雷靶或混凝土靶打靶实验来获得射孔弹穿深与孔径的数据; 与
5、实际地层条件下的数据不可能相同，对这一数据需要进行折算。,射孔优化参数设计,11,枪与套管的间隙校正 最佳间隙为0-13mm。若间隙为16-24mm应将地面孔深、孔径乘以0.95。若间隙大于25mm，应再 乘以0.95。 下井时间和井内温度校正 常用炸药耐温、耐时曲线。若超过耐温、耐时范围，应将地面孔深乘以0.95-0.85。,射孔优化参数设计,12,射孔液静水压力校正 当井底压力小于10.5Mpa时应将地面孔径、穿深乘以1.05。 若井底压力为15-24 Mpa时应将地面孔径、穿深乘以0.95。若 井底压力大于25Mpa时应将地面孔径、穿深再乘以0.95。 产层套管级别和层数校正 若为N80
6、套管，地面数据应乘以0.95;为P110套管，应乘以 0.90。双层套管时，地面孔深乘以0.6，地面孔径乘以0.85； 三层套管时地面孔深乘以0.4，地面孔径乘以0.6。,射孔优化参数设计,13,负压射孔设计 负压射孔的概念 负压射孔是指井内液柱压力低于储层压力时的进行射孔.在负压射孔的瞬间，由于储层压力大于液柱压力，使地层流体产生一个反向回流，冲洗射击孔孔眼，避免射击孔杵堵和射孔液对地层的损害。 因此负压射孔是一种保护储层，增加产能的射孔方法。,射孔优化参数设计,14,负压射孔是一种保护储层，提高产能的射孔方法，但负压值过大会引起地层出砂并损害套管，负压值过低又不能起到负压作用，因此必须对射
7、孔负压值进行合理的设计。 合理的负压值要介于最大和最小负压值之间。,射孔优化参数设计,15,射孔参数的概念 射孔参数是指孔深、孔密、相位、孔径等参数，射孔参数的选择直接影响流体流动效率。 海上油气田开发费用昂贵，根据不同地层物性条件选择合理的射孔工艺和优化射孔参数对增加产能和减少修井补射孔作业，提高油气田开发生产效益有重大的影响。,射孔参数对产能的影响,16,流体在井筒较远处为径向流；垂直及平面上均为径向流； 从井眼附近的某处开始出现流线的汇集而为非径向流：垂直面仍为径向流，但垂直面已经不是，称之为非径向流1相。此时已经产生了部分附加压降； 再往内某一位置开始，开始流向流孔眼，套管和水泥环变成
8、了流动障碍，此时垂直面内流线也不再平行于地层面，称为非径向流2相。附加压降急剧增加。 射孔几何参数越不合理，附加压降越大，油气井的产能将越低。,射孔参数影响机理,17,射孔孔眼的深度是影响产能的一个重要因素。 下图是钻井损害带厚度为4in，孔深和产能比的实验曲线，图中K为渗透率。图中说明在有钻井伤害而无射孔伤害时，只有当射孔眼深度超过伤害带的40%或50%时，井的产能才不会降低，并且随孔深的增加而增加，但当孔深增加到一定程度后，产能基本稳定。,射孔参数影响机理,18,射孔优化基础知识 TCP起爆装置及井下工具 TCP现场作业,19,TCP起爆装置,20,根据击针受外力的作用分有机械点火头和压
9、力点火头两大类。 机械点火头：机械撞击起爆点火头，安全机 械点火头。 压力延时点火头：压力和压差两种，延时有 火药延时、电子延时和液压油延时几种。 双引爆点火头,TCP点火头的类型,21,安全机械点火头,工作原理 井口投棒撞击安全机械点火头的锁柱，剪断剪切销，锁柱向下移动释放击针。击针在压力的推动下向下移动撞击起爆器，起爆器被引爆后输出爆轰能量引爆与之连接的射孔枪的导爆索和传爆管。,22,技术参数,23,工作过程,24,技术参数,直投式机械点火头,25,工作原理 防砂起爆装置用于油管传输射孔作业中起爆射孔枪,工作时需要不小于20lbft的撞击能量。在井口投下投放棒，投放棒撞击击针，剪断击针组件
10、上的剪切销，击针撞击并引爆起爆器，起爆器输出的爆轰能量起爆射孔枪。,26,投棒类点火头操作注意事项,在点火头随管柱下井过程中，可能会因异物的掉入，撞到锁柱，使剪切销受损或剪断，从而出现射孔枪提前射孔的情况。因此，在下管柱作业时，必须确保下管柱过程中无异物掉入。 在管柱下放过程中，急放、急停管柱，或井口猛墩管柱，都会使井内液柱产生瞬时的压力冲击，该压力冲击作用在锁柱上，可能会使剪切销受损或剪断，从而出现射孔枪提前射孔的情况。因此，在下管柱作业时，必须确保管柱下放匀速、平稳。,27,压力点火头,28,工作原理 压力起爆装置用于TCP完井作业中起爆射孔枪。特别适用于测试联作，斜井和水平井作业中引爆射
11、孔枪或延时起爆装置. 根据该装置所处的井深和所需的起爆压力，计算剪切销的数量，油管压力大于活塞上预先设定的剪切销的剪断值时，活塞剪断剪切销并向上运动，活塞上的击针撞击起爆器，起爆器输出的爆轰点燃延期起爆管，由延期起爆管输出的爆轰引爆传爆管、导爆索、射孔弹，或直接引爆射孔枪。,29,技术参数,30,压力类点火头操作注意事项,使用前必须明确井况参数，特别是井温、压井液密度、垂深等实际值必须与所提供的参数相吻合。 正确计算和安装剪切销数量，尽可能地提高安全压力值；剪切销安装时应对称分布；多余的剪切值应妥善存放。 替泥浆等操作会降低剪切销的剪切值。 当点火头在射孔管柱上端时，应防止管柱沉砂，管柱沉砂会
12、影响点火头的使用性能，可能会出现起爆器不起爆或不完全爆轰的情况，从而不能正常起爆射孔枪；如不能有效清除管柱内沉砂，请在点火头上端连接防沉砂缓冲装置。 射孔管柱在下井过程中，必须平稳匀速下放，绝对避免急放、急提，敦钻、溜钻等操作。,31,压差点火头,技术参数,32,当压差起爆装置的内外压差达到剪切销的剪断压力时，剪切销被剪断；滑套向上运动，锁块被释放，同时击针被释放开，在压力作用下击针向下运动撞击起爆器，引爆射孔枪。本装置可通过油管加压引爆；或与环空加压装置配合，套管加压引爆，并可进行测试联作。,工作原理,33,34,压力开孔起爆点火头,技术参数,35,工作原理 压力开孔起爆装置用于连续油管射孔
13、作业中，起爆射孔枪，同时开孔连通油管与套管，使之压力平衡的一种装置。从井口加压，剪断剪切销，活塞在压力作用下向下移动撞击起爆器，起爆器输出的爆轰能量引爆射孔枪，同时实现开孔。,36,37,机械/压力双效点火头,技术参数,38,工作原理,该装置用于TCP射孔完井作业中引爆射孔枪，可以选择投棒或压力任一种方法引爆。 井口投棒撞击装置的击针组件，剪断击针组件上的剪切销解除对击针的锁定。压力推动击针向下运动撞击起爆器，起爆器输出的爆轰能量引爆射孔枪。 井口加压，压力作用于剪切组件环形面上，剪断剪切销，击针组件在压力的作用下向下运动撞击起爆器，起爆器输出的爆轰能量引爆射孔枪。 当使用投棒方式起爆时，若击
14、针组件的剪切销已被剪断而起爆器未起爆，此时再采用压力起爆方式无效。当时用压力方式起爆时，若剪切销已被切断而起爆器未起爆，此时再采用投棒方式也无效。 当使用压力起爆方式时，为满足造负压的要求，可在装置下端连接延时起爆装置，组成压力延时点火头。,39,40,全通径机械点火头,概述 全通径投棒式起爆装置用于油管传输射孔作业中投棒撞击引爆射孔枪，同时形成48的通径。 特点/性能 适用于清泥浆井、直井、大斜度井； 技术参数,41,全部通径压力点火头,技术参数,42,工作原理,全通径压力起爆装置用于油管传输射孔作业中起爆射孔枪并能形成一定的通径。 根据该装置所处的井深和所需的起爆压力计算剪切销的数量，当压
15、力大于活塞剪切销的剪切值时，活塞剪断剪切销，活塞向下运动并撞击起爆器，起爆器输出的爆轰引爆火工组件，再引爆射孔枪，并形成一定的通径。 由于延时起爆装置不能形成通径，所以选择该装置进行全通径射孔时，不能与延时起爆装置直接连接使用。,43,44,投棒起爆/自动丢枪装置,技术参数,45,工作原理,该自动丢枪装置用于TCP射孔作业中，引爆并释放射孔枪。井口投棒撞击点火头的锁柱，剪断剪切销，锁柱向下移动，钢球落入锁柱的槽内，解除对击针的锁定，释放击针。击针在液柱压力的推动下向下运动撞击起爆器，起爆器输出爆轰能量引爆传爆管。 射孔后井内液体通过枪身的射孔孔眼和枪头的旁通孔进入装置内并作用于滑套上，该压力大
16、于剪切销的剪断力时剪断剪切销，滑套向上运动释放卡爪。在射孔枪自重的作用下，将除壳体外的其余零部件以及射孔枪全部释放至井底。,46,投 棒 起 爆 过 程,47,释 放 过 程,48,压力起爆/自动丢枪装置,49,工作原理,压力延时自动丢枪装置用于TCP射孔完井作业中,引爆并释放射孔枪。井口加压作用于装置的剪切组件上剪断剪切销。击针在压力的作用下向下运动撞击并引爆起爆器，起爆器输出的爆轰能量引爆射孔枪。 射孔后井内液体进入装置内，推动滑套向上运动剪断卡爪位置的剪切销，继续向上移动释放卡爪。除壳体外装置内其余零部件以及射孔枪均被释放入井底。 该装置下端不得与延时起爆装置连接使用，否则可能在延时过程中，由于起爆器爆炸和延时火药燃烧产生的压力将射孔枪释放。,50,压 力 起 爆 过 程,51,压 力 延 时 起 爆 过 程,52,释 放 过 程,53,释 放 过 程,54,双引爆点火头,技术参数,55,投 棒 压 力 起 爆 方 式,56,双 压 力 起 爆 方 式,57,TCP井下工具,58,棒击负压阀,技术
