高压纯天然气井射孔施工技术-.pdf

2 0 0 6年 第 3期 测 井 与 射孔 高压纯天然气井射孔施工技术 张维山 董拥军 杨 国 陈家猛 大港油田测 井公司 摘 要 本文 主要论述 了在管柱 结构较复杂的高压纯天然 气井射 孔施 工的前 期方案论 证及现 场施工 工艺。 关键词 爆炸 螺栓 无枪身射 孔 器 防喷系统井下仪器 1 基本井况 位于大港油区的西气东输储气库 井， 由于前 期施工时只打开部分层位 ， 现由于生产需要， 必须 把其余层位打开。前期射孑 L 后进行 了丢枪作业 ， 且下入永久性封 隔器 ， 井 内管柱最小通径位 于丢 枪尾管 ， 内径 为 4 8 mm， 尾 管 出 口无 喇 叭 口； 油 层套管为 1 7 7 ． 8 mm， 壁厚 1 0 ． 3 6 mm； 目前井 口 压力 约为 1 4 MP a ， 井 底压 力约 为 1 8 MP a ； 井斜 2 6 。 ～2 9 。 ， 井下工具通径尺寸见表 l 表 1 井下工具通径 尺寸 工具名称 内通径 mm 井下安 全阀 7 l - 4 5 OT I S X D循环滑套 7 l - 4 5 键槽式 伸缩接头 7 5 ． 4 3 8 MHS永久封隔器 7 5 ． 9 4 6 磨铣延伸短节 9 7 ． 1 8 OTI SX座落接头 7 l - 4 5 OT I SXN座落接头 6 7 ． 7 1 6 射孔枪 丢手 4 8 2 方案论证 由于类似本次施 工的井况 条件 国 内实属少 见 ， 因此我们向有关火工专家 、 教授咨询。他们认 为射孑 L 弹引爆 前在 2 5 MP a的纯高压气体 中性质 不会 发生改变 ， 但 引爆 瞬间射孔 弹产生 高温、 高 压、 高速射流 ， 可 能会引起天然气爆炸 ， 所 以必须 加 1 0 0 m 液垫 ， 让射孑 L 枪起爆 时保持 在液体 环境 中 。 由于本井施工无法提管柱 ， 且井 口有一 定压 力 ， 只能采用过油管射孑 L 工艺进行施工。 7 i n套管 内无标 准节箍 ， 需先确 定尾 管标 准 深度作 为标准节箍 ， 同时测量井 内液面高度 。 2 ． 1 射孔器材的选择 1 根 据 井 的基 本 井 况 ， 管 柱 最小 通 径 为 4 8 mm， 只能采用过油管射孑 L 器 ， 通 过前期大量 的 调研 ， 国内大庆弹厂生产的 4 3 mm 无枪身射孔器 性能较好 ， 并做了射孑 L 器居套管 中间的打靶试验。 为模拟射孑 L 器在井 内的实际情况 ， 将 4 3 mm 无枪身射 孑 L 器 ， 靠 在 7 i n套管 一侧 ， 套管 内注满 水， 一次引爆 ， 穿深数据见表 2 。 表 2 无枪 身射 孔器穿深数据 射孔弹型号 2 0 5 1 7 1 1 5 6 1 3 6 1 3 3 1 1 8 1 0 4 1 O 2 射孔深度 mm 7 7 7 5 6 8 6 6 5 5 5 3 5 3 5 1 射孑 L 器其 他性 能指标 孑 L 密 1 6孑 L ／ m、 相位 4 5 。 、 孑 L 径 7 ． 0 mm。 2 由于射孑 L 后 射孑 L 器有一定形变 ， 防止遇 卡发生工程事故 ， 射孑 L 同时进行弃枪 ， 设计爆炸螺 栓 。 3 在高压气体 内施工 ， 需防气侵 ， 否则影 响 施工的成功率 ， 准备防气侵的材料。 4 由于 通径 只有 4 8 mm， 需应 用 3 8 mm 定 位器 ， 其配接 、 信号、 点火电流都必须满足施工要 求 。 5 防水 雷管 、 导爆索 。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 0 测 井与 射孔 2 0 0 6生 2 ． 2 防喷系统的准备 1 根据井 I 1 、 地层压力情况 ， 防喷设备选用 耐压 7 0 MP a防喷系统， 其通径 7 6 mm； 防喷流管 4 级 ； 防喷管长度 1 1 ． 8 m； 防喷系统总长度 1 8 m； 打 气泵电源 2 2 0 V， 见图 1 所示 。 图 1 防喷系统简图 2 防喷设施控制点 防喷盒 可通过手压泵实现远程控制。 封井器 井 口手动控制 。 井下安全阀 可远程控制 ， 需由储气库专业人 员操作。 2 ． 3 测 并、 校深 1 通 井 用外径 4 5 mm 的通井 规通井 ， 验证 仪器 、 射 孑 L 器能否顺利通过； 检测 目前人工井底是 否适合 施工要求。 2 测 GR、 C C L、 液面高度、 井底压力 测量准确的液面高度 ， 确保射孑 L 的安全性 ； 测 量 G R、 C C L， 以确定 准确的井底 和尾管深度 ， 确 保跟踪射孑 L 时标准接箍的准确性 ； 仪器串如图 2 ， 自上而下长度 为 电缆头、 扶 正器、 加重杆 、 组合仪 、 含水仪 。 3 射孑 L 在 1 0 MP a压力条件下， 射孑 L 器下井时需配备 图 2 仪器 串示意图 加重杆 ， 弹架材料较软， 为保证射孔器 的强度 ， 单 支射孑 L 器长度 不大于 3 m； 考虑井 内管柱多 处变 径 ， 枪尾设计加工引鞋； 根据计算射孑 L 器下井需使 用 2 5 k g加重杆 ， 若使用镍铁加重杆只需 1 ． 5 m， 外 径 3 8 mm， 扶正器外径 3 8 mm。枪 串自上而下 为 电缆头、 扶正器、 加重杆、 磁定位仪、 射孑 L 枪 、 枪尾 引鞋。 4 测 压 为检测射孑 L 后 的效果 ， 再测量一次井底压力 。 2 ． 4 上提防卡 电缆头处设置弱点 弱 点设计 1 ． 2 t ， 电缆 主 体拉断力 2 ． 0 t ， 已进行 了试验 ， 一旦 发生卡 死 ， 利用绞车动力将弱点拉脱 ， 把射孔器 和加重杆、 定 位器一同丢弃 ， 起出电缆。 2 ． 5 其它施工保证措施 电缆 电缆采用外径为 5 ． 6 mm， 与 防喷 管配 合 良好 ； 绞车 、 吊升设备 绞车有 良好的动力系统 ； 防喷管接好后 ， 要用地锚拉绷绳进行固定； 井 口工具 为避免碰撞产生火花 ， 井 口工具考 虑用铜或其他材料 ； 地面试验 模拟管柱结构在地面做起下试验 ， 应 能顺 利起 下 。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3期 张维 山、 董拥军、 杨国等 高压纯天然气井射孔施工技 术 4 1 3 现场施工 3 ． I 施 工要 求 车辆进入井场后观察风 向， 绞 车摆 放在 上风 头距离井 口2 5 m， 检查井 口周围有无天然气泄漏 ， 在井 口无漏气环境下 ， 组装防喷系统 。 在防喷系统地面平放 时将仪器连接好 ， 装人 防喷管内后整体 吊升 ， 仪器或射孑 L 枪拉人防喷管 后 ， 打死手压泵 ， 关闭捕捉器 ， 防止仪器窜 出造成 事故 。 防喷系统安装完毕， 将各放压 阀门关闭 ， 为防 止防喷系统倾倒采用三角绷绳拉住 防喷系统 。 拉紧电缆 ， 开启注脂泵； 开启井 口闸门以前要 检查各部位紧固密封情况 ； 开启 闸门听到响声停 止， 直至防喷系统 冲满高压气体至压力平衡后 ， 等 待 1 5 rai n 。 确认仪器 、 防喷系统安全可靠 时， 将井 口闸门 打开至全开后 ， 仪器开始下井 ， 下井速度控制在小 于 2 0 0 0 m／ h ， 在有 变径处小 于 1 0 0 0 m／ h ， 通过尾 管和井下安全阀时降速至 6 0 0 m／ h 。 仪器下井测量过程中随时检查防喷系统工作 情况 ， 以保证能及时发现异常情况， 并采取应急措 施 。 当仪器起至距井 口2 0 m 时， 用人拉电缆的方 法将仪器拉人防喷管 ， 在确认仪器全部进 口防喷 系统后 ， 井 口操作人员关 闭井 口闸门 、 放压后将防 喷系统 由捕捉器底部拆下。吊升防喷系统时要有 专人指挥， 靠人力拉住防喷系统 。放压人员必须 配带耳塞、 护 目镜 以保护耳朵 和眼睛。 根据实际测量曲线 ， 校正的井底 深度和尾管 深度以确定标准接箍。 射孔点火时， 打死手压泵 ， 所有无关人员撤离 井场 2 5 m 以外。 射孑 L 后 ， 以小于 6 0 0 m／ h时的速度慢起电缆 ， 注意观察张力变化， 同时测量磁定位信号 ， 待确认 完全进入尾管后 ， 再以不大于 3 0 0 0 m／ h的速度上 提电缆 ， 在管柱变径处降速至 6 0 0 m／ h缓慢通过。 3 ． 2施工 困难 施工过程 中遇 到的最大 问题就是 防 喷管结 冰， 当时外界温度比较低 ， 最低 一l 2 ℃， 天然气 气 化时又吸热 ， 致使仪器无法进入防喷管 。我 们采 用加热线绕在防喷管上 ， 再用毡布包上， 有效解决 了此 困难 。 3 ． 3 施工安全 1 防止易燃易爆气体爆炸 确保在射孑 L 时射孔器在液体 中。充分做好施 工前的生产准备 。更换防喷器 流管 和胶块 ， 使电 缆和流管处 于 最佳 匹配状 态 间隙在 0 ． 1 ～ 0 ． 1 5 ram之间 ， 施工时 ， 采取注密封脂密封措施 ， 减 少井 口漏失 量 。 井 口工注意观察井口， 发现井 口气体渗漏 ， 立 即通知现场指挥 ， 停止施工 。 配备必要的防爆 工具 ， 避免或 减少金属撞 击 的可能性 。 2 防止 火 工 品爆炸 在地面连接射孔枪时， 关断所有电源 ， 滑环线 短路 ， 射孑 L 枪下人井内 7 0 m后方可通电。 施工过程 中， 射孔枪 在井筒 起下要 匀 速、 平 稳 、 防止撞击 。 3 防止井喷失控 加强井控知识培训 ， 熟练掌握井喷失控应 急 抢险知识 。 必须使用 耐压 7 O MP a的防喷系统 。施工前 ， 做防喷系统的耐压实验 ， 保证能够承受最大压力 。 施工前 ， 认真检查井 口设 施及防喷系统 ， 井 口 法兰盘密封 ， 井 口固定牢 固， 防喷系统灵 活、 密封 好 。 4 施工总结 通过对该气井作业 的成功实施 ， 为我们 以后 在类似井况 的施工积累了经验， 但施工过程 中仍 存在一些 问题 尚未找到最好的解决 方案 ， 有些 问 题尚未明确 ， 如射孑 L 器在纯高压气 中引爆 是否安 全 ， 还需继续完善施工工艺 。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m