延时火药成西部深井测试好帮手

[加入收藏][字号: ] [时间:2012-12-31  来源:石油与装备杂志  关注度:0]
摘要:   APR射孔测试联作工艺的实施过程是:先坐封封隔器,然后环空打压到操作压力,将LPR-N阀打开,继续加压到起爆压力,点火射孔。目前国内深井较普遍使用的起爆器是多销钉起爆器,起爆器的剪切销钉是不锈钢制品,剪切误差大,一般为5 %左右,...

  APR射孔测试联作工艺的实施过程是:先坐封封隔器,然后环空打压到操作压力,将LPR-N阀打开,继续加压到起爆压力,点火射孔。目前国内深井较普遍使用的起爆器是多销钉起爆器,起爆器的剪切销钉是不锈钢制品,剪切误差大,一般为±5 %左右,井越深,销钉的使用数量越多,误差越大。例如,在5000米的井中(清水压井),起爆压力就可能出现7.0MPa的压力波动范围。由于在APR射孔测试联作工艺中开关井操作、射孔、取样、循环压井都要通过环空加压来实现,每个工序间的操作压力梯度一般为6.8MPa,由于环空起爆压力变化值大,有可能出现环空操作压力还未到LPR-N阀的操作压力(即球阀还未打开时),射孔枪就已经起爆。若是把环空起爆压力范围设置得过大,就造成设计的管柱取样、循环压力过大。而测试工具、井筒套管的耐压条件往往又限制了环空加压的上限。

 

  延时火药:

  确保井下工具使用寿命

 

  延时火药是一种用特殊材料制成的一种致密的导火索,它原先的使用目的,主要是在需要射开的油气层较多或油气层较厚的情况下,从保护油套管的角度出发,降低射孔瞬间对油套管的冲击当量,在枪身之间加装一个或数个延时药柱,使射孔枪逐段起爆,降低射孔瞬间产生的冲击波和机械震动,而保护油套管和井下工具不被损伤震坏。

 

  延时火药在APR联作时的作用原理为,在APR射孔测试联作时引入延时火药,将它与起爆器中的底火(雷管)连接在一起。当工具下到测试层位,校深坐封封隔器后,环空打压到起爆器的起爆压力值(该压力值大于N阀的开井压力),起爆器活塞在环空压力的作用下,剪断销钉撞击底火点燃其下部的延时火药,在火药的燃烧过程中,N阀已经打开,当火药燃烧完毕,点燃枪身中的导爆索而引爆射孔弹(如图1所示)。延时火药在APR联作中的使用,起到保护LPR-N阀先开井后射孔的功用,在深井APR联作中是一个有益的尝试。

 

  一般一组延时火药可延时5分钟左右,这就确保了LPR-N阀的开井时间和APR负压射孔测试工艺的实现,同时还防止了射孔瞬间的压力波对测试工具的冲击和震动。

 

  由于延时火药的使用,在给环空加压火药延时燃烧期间,关闭井场所有的动力设备,在地面不需任何设备辅助的情况下,就能清楚地判别深井、超深井联坐测试时射孔弹的起爆情况。

 

  实例应用

 

  测试井况:C1#是中石化西部新区勘探指挥部在准葛尔盆地东道海子北凹陷中部2区块侏罗系三工和组2号岩性圈闭上的一口区域探井,该井测试井段在 5323.0~5328 m,层厚4.1m,电测解释压力系数1.70,测试层在钻井过程中发现有80方的泥浆漏失,怀疑地层可能有裂缝,综合上述原因采用APR射孔测试联作。

 

  测试工艺:该井LPR-N阀下深在5277.82m处,使用密度为1.01g/cm3清水压井,地面温度40度,地下泥浆温度127度,因此LPR-N阀处静压值:

 

  PN=ρ泥gh=1.01×0.0098×5277.82=52.24MPa=7575PSI,N阀充氮压力:P充=3634 PSI=25 MPa,N阀开井操作压力:P操=1706.5 PSI=11.8 MPa。

 

  使用多销钉起爆器,若安装21个销钉。如表1所示,起爆压力太接近N阀的开启压力,受地层温度和环空压井液性能的影响,不能确保LPR-N阀先开井后射孔;若是使用22个起爆销钉, RD安全循环阀的循环压力36 MPa,RD循环阀的解封压力是42MPa,这样井口操作压力太高,有一定的安全隐患。同时对套管、封井器、工具和封隔器的耐压提出更高要求(表1为正常起爆和加延时火药起爆对比表)。

 

  如何解决上述问题,我们引用了延时火药射孔工艺。该井地层温度为127℃,起爆器处环空静压52MPa,温度对销钉强度的影响为10%左右,因此起爆器使用20个起爆销钉,井底起爆压力20*3.67(1-10%)=66.06MPa,起爆压力误差±5%,即地面显示的起爆压力波动范围为6.61MPa,地面的起爆压力为10.5~17.1MPa(最低起爆压力小于LPR-N的操作压力),使各工序的设计压力(如表1所示)有了较大的降低。

 

  该井全部油管灌满液垫,校深坐封后,环空憋压17.8MPa,关闭井场所有的动力设备,延时4分钟,点火射孔(一开井),射孔时地面震动明显,环空压力稳定,井口自溢出水0.16 m3。

 

  测试曲线 该井起出全部测试管柱后,检查下井仪器、仪表正常无损坏,测试工艺成功,取得了合格的地层资料(见图2)。

 

  延时火药在APR联作中的使用,首先确保了APR射孔测试联作先开井后射孔的负压射孔工艺,能有效地疏通了射孔通道;其次,降低了射孔瞬间的压力波对测试工具的冲击和震动,保护了井下工具;再则,在火药的延时燃烧过程中,能有时间关闭井场的动力设备,降低井场噪音,能更清楚地判别深井、超深井射孔弹的起爆情况,提高了深井射孔判断的准确率。

 

  2004年,延时火药射孔工艺在成1井3层联作测试成功使用后,这种工艺在随后的深井、浅井、MFE和APR联作测试中得到广泛推广。仅2005年就在 39口井62次测试施工中使用,负压射孔成功率100%,地面准确判断率100%。使用延时火药射孔工艺已成为西部测试施工中必不可少的方式。



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