CN109025914B - 射孔点火系统、射孔-测试-酸化联作管柱及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种射孔点火系统，包括投棒点火头与并行传爆式压力延时点火头，可用于井下射孔一测试联作管柱上，在保留泄压腔的前提下，在射孔枪上方同时设置了投棒点火、压力延时点火两种点火方式，当投棒点火不成功时，可直接采用管柱内加压点火，既避免了投棒点火失败后的打捞投棒等复杂作业，又能减缓管柱震颤及井下仪器仪表损坏，达到降低劳动强度、节省试油施工周期、提高施工效率及成功率的效果；本发明了还提供了一种采用上述点火系统的射孔‑测试‑酸化联作管柱及其使用方法，可实现射孔、酸前测试、酸化、酸后测试联作，通过对酸化前后两次测试对比，可准确、直接地了解酸化效果，便于对储层进行更为精确的评价。
Description
技术领域
本发明涉及石油勘探开发试油技术领域，特别涉及一种射孔点火系统、射孔-测试-酸化联作管柱及其使用方法。
背景技术
在油气井深井射孔-测试联作及跨隔下返射孔-测试联作时，射孔瞬间产生的管柱震颤及高压冲击对管柱及井下仪器仪表的破坏比常规浅井射孔-测试联作严重很多，严重时甚至造成管柱震断、工具落井。因此，进行上述类似施工作业时，如何提高射孔成功率、保护井下管柱及仪器仪表安全至关重要。
目前在油气井射孔-测试联作及跨隔射孔-测试联作工艺中，通常采用投棒点火、压力点火或双引爆TCP的方式引爆射孔枪，投棒点火的优点是操作简单、成本低，但不足在于：当投棒点火不响时必须捞出投棒，以免起管柱时发生误射孔或伤人；双引爆TCP是为了提高深井或海上油田的射孔成功率，在射孔枪上、下两端分别设置投棒点火头及压力点火头，在钻杆内加压引爆延时点火头不成功时，再投带滚轮的投棒引爆投棒点火头，从而使射孔成功率提高一倍，其不足在于，在射孔枪上、下两端分别设置点火头后，虽然提高了射孔成功率，但管柱无法设置压力释放装置及泄压腔等装置，不利于深井射孔-测试联作及跨隔射孔-测试联作时减缓管柱震颤及保护井下仪器仪表安全。
发明内容
针对背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种射孔点火系统、射孔-测试-酸化联作管柱及使用方法，实现深井射孔-测试联作管柱时提高射孔成功率、减缓管柱震颤、保护井下仪器仪表安全、试油提速提效等目的。
该目的是由以下的技术方案来实现的：
一种射孔点火系统，连接于井下射孔-测试-酸化联作管柱上，其特征在于，所述的射孔点火系统包括：自上而下依次连接的投棒点火头与并行传爆式压力延时点火头。
所述的并行传爆式压力延时点火头通过螺纹连接在投棒点火头的下端，为一多层的管状体，该并行传爆式压力延时点火头沿径向具有外层、中间层和内层，所述外层沿轴向自上而下设有上接头、外套接头，所述中间层具有设置于所述外层内侧的导爆索架、丝堵、剪切总成、滑套和花键接头，所述的内层为在滑套和花键接头内侧设置的锁块套、锁块及撞针总成、延时雷管总成；所述的上接头外壁径向设有传压孔一，轴向设有导爆索孔，所述的导爆索孔装有导爆索，所述的导爆索穿过上接头、花键接头并延伸到花键接头的下端面；所述的滑套外壁径向设有传压孔二，所述的丝堵为下部设有中空腔的盲堵头，所述的丝堵外设有密封圈；所述的滑套和上接头之间设有空气腔。
所述的上接头与花键接头通过花键进行套接，所述的外套接头从花键接头的下端套入，再通过螺纹与上接头的下端连接，所述的上接头通过螺纹连接在投棒点火头的下端。
所述的投棒点火头为一多层的管状体，沿径向具有外层、中间层和内层，所述外层为外套，所述中间层包括设置于所述外层内侧的撞针套和螺母，所述内层设有撞针杆、撞针33和雷管总成，所述的撞针杆和撞针套通过剪切销固定。
较佳地，所述的并行传爆式压力延时点火头内设有用于将投棒点火头产生的爆轰传递到射孔枪总成的导爆索，还设有与所述的导爆索并行传爆的延时雷管总成。
较佳地，所述的并行传爆式压力延时点火头内，所述的延时雷管总成位于所述的撞针总成的下方，所述的延时雷管总成采用火药延时，延时时间为1-30分钟。
一种基于所述的射孔点火系统的射孔-测试-酸化联作管柱，其特征在于，它包括自上向下依次连接的油管、校深短节、油管、OMNI阀、RDS阀、油管、放样阀、LPR-N阀、外挂式压力计托筒、RD取样器、液压循环阀、震击器、安全接头、卡瓦封隔器、油管、减振器、玻璃盘流通阀、厚壁油管、投棒点火头、并行传爆式压力延时点火头、射孔枪总成、释放装置、泄压腔；
所述的投棒点火头以上的工具为全通径，且通径大于φ28mm；所述的射孔枪总成下方设有依次连接的释放装置、泄压腔；
所述的射孔点火系统通过螺纹连接的方式，连接在所述的射孔-测试-酸化联作管柱中；所述的射孔点火系统位于卡瓦封隔器和射孔枪总成之间。
一种射孔-测试-酸化联作管柱的使用方法，其特征在于，所述射孔-测试-酸化联作管柱设有所述的射孔点火系统，所述的使用方法包括：
第一步下管柱、校深、坐封、投棒点火：将所述的射孔-测试-酸化联作管柱连接、下入井内设计深度，校深、调整管柱、坐封封隔器后，开井、投棒；通过感受管柱震动或仪器判别是否枪响，若确认枪响，则跳过第二步，直接进行第三步，否则进行第二步；
第二步管柱内加压、延时点火：如投棒点火失败(或不能确认枪响)，则管柱内加满低密度液垫，管柱内加压至并行传爆式压力延时点火头的设计点火压力、稳压10-30S后泄压，延时一定时间后点火，引爆射孔枪；通过感受管柱震动或仪器判别是否枪响，若确认枪仍未响，则启动捞投棒工序，捞出投棒，进行二次投棒或起出管柱；
第三步测试、反循环洗井、取样：确认射孔成功后，根据施工设计书要求，按照LPR-N阀的操作要领进行多次开关井，实施改造前测试；测试结束后，打开OMNI阀进行反循环洗井，根据地面计量或回收物高度等数据进行改造前求产、取样分析；
第四步分析资料、制定下步措施：通过改造前测试情况、地层流体性质以及前期测录井、地质等情况综合分析，制定下步措施方案；如需酸化，则进行第五步、第六步，否则，直接进行第七步；
第五步酸化、排液：根据上一步制定的措施方案，如需酸化，则根据制定的酸化施工方案进行酸化准备，对测试层进行酸化，按照施工设计书的要求进行替液、注入、排液；
第六步酸后测试：按照LPR-N阀的操作要领进行多次开关井，进行酸后测试；终流动后期，环空加压至RD取样器的操作压力，圈闭样品，完成酸化后的井下取样；
第七步循环压井、解封、起管柱：完成前述的试油工序后，打开RDS阀，进行循环压井作业；压井结束后，拆井口，直接上提管柱，依次解封全部封隔器，将所述的射孔-测试-酸化联作管柱全部起出。
借由以上技术方案，本发明的优点在于：
(1)在保留压力释放装置及泄压腔的前提下，管柱在射孔枪上方同时设置了投棒点火、并行传爆式压力延时点火的两种点火方式，当投棒点火不成功时，可直接采用管柱内加压点火，既避免了首次投棒点火失败后的打捞投棒等复杂作业，又能避免井下仪器仪表损坏，大大地提高了射孔及测试成功率；
(2)并行传爆式压力延时点火头内设置有延时火药，火药延时时间为1-30分钟，以便投棒点火不响、切换成管柱加压点火方式时形成测试压差、利于测试诱喷；
(3)该射孔-测试-酸化联作管柱及其使用方法可先完成射孔、测试作业，通过对测试取得地层流体性质和产量等资料分析，若需要对产层进一步酸化改造，则利用原测试管柱，直接对测试层进行酸化作业，然后再测试，取得准确的测试层地层参数。通过对酸化前后两次测试对比，可以更准确、直接地了解酸化效果，便于对储层进行更为精确的评价。
(4)采用本发明的射孔点火系统、射孔-测试-酸化联作管柱及使用方法，可简化施工工序、降低劳动强度、节省试油施工周期、提高施工效率及成功率，对于深井和海上油田等施工成本高、返工风险大的地区具有重大的意义。
附图说明
图1为本发明的射孔点火系统的结构示意图。
图2为本发明的射孔-测试-酸化联作管柱。
具体实施方式
为令本发明的目的、技术手段及技术效果有更完整及清楚的揭露，以下进行详细说明，并请一并参阅附图及部件标号。
如图1所示，一种射孔点火系统包括：自上而下依次连接的投棒点火头19与并行传爆式压力延时点火头20；
所述的并行传爆式压力延时点火头20通过螺纹连接在投棒点火头19的下端，为一多层的管状体，该并行传爆式压力延时点火头20沿径向具有外层、中间层和内层，所述外层沿轴向自上而下设有上接头52、外套接头66，所述中间层具有设置于所述外层内侧的导爆索架51、丝堵60、剪切总成62、滑套54和花键接头58，所述的内层为在滑套54和花键接头58内侧设置的锁块套55、锁块56及撞针总成57、延时雷管总成59；所述的上接头52外壁径向设有传压孔一631，轴向设有导爆索孔531，所述的导爆索孔531装有导爆索53，所述的导爆索53穿过上接头52、花键接头58并延伸到花键接头58的下端面；所述的滑套54外壁径向设有传压孔二632，所述的丝堵60为下部设有中空腔601的盲堵头，所述的丝堵60外设有密封圈61；所述的滑套54和上接头52之间设有空气腔64；
所述的上接头52与花键接头58通过花键65进行套接，所述的外套接头66从花键接头58的下端套入，再通过螺纹与上接头52的下端连接，所述的上接头52通过螺纹连接在投棒点火头19的下端；
所述的投棒点火头19为一多层的管状体，沿径向具有外层、中间层和内层，所述外层为外套35，所述中间层包括设置于所述外层内侧的撞针套36和螺母37，所述内层设有撞针杆31、撞针33和雷管总成34，所述的撞针杆31和撞针套36通过剪切销32固定。
并行传爆式压力延时点火头20的工作原理是：若上方的投棒点火头19点火成功时，则来自投棒点火头19的爆轰通过导爆索53传递到并行传爆式压力延时点火头20下方的传爆管，进而引爆射孔枪总成21；若上方的投棒点火头19点火失败时，通过管柱内加压，当管柱内的压力从传压孔一631传入到滑套54的上、下端面上，达到剪切销62的剪断压力时，在滑套54上、下端面面积差的作用下，剪切销62被剪断；滑套54向上运动，锁块56被释放，同时撞针总成57被释放开，在压力作用下撞针总成57撞击延时雷管59，此时卸掉管柱内压力，火药延时时间为1-30分钟后，引爆射孔枪总成21。由于此时管柱内压力已经泄掉，由于管柱内液垫压力低于地层压力，造成测试负压，完成测试。
投棒点火头19的工作原理是：在井口投下投放棒，投放棒撞击撞针杆31，剪断剪切销32，撞针33撞击并引爆雷管总成34，生产的爆轰通过导爆索53传递到射孔枪总成21，完成射孔。
如图2所示为一种基于所述的射孔点火系统的射孔-测试-酸化联作管柱，它包括自上向下依次连接的油管1、校深短节2、油管3、OMNI阀4、RDS阀5、油管6、放样阀7、LPR-N阀8、外挂式压力计托筒9、RD取样器10、液压循环阀11、震击器12、安全接头13、卡瓦封隔器14、油管15、减振器16、玻璃盘流通阀17、厚壁油管18、投棒点火头19、并行传爆式压力延时点火头20、射孔枪总成21、释放装置22、泄压腔23；
所述的投棒点火头19以上的工具为全通径，且通径大于φ28mm；所述的射孔枪总成21下方设有依次连接的释放装置22、泄压腔23；
所述的射孔点火系统通过螺纹连接的方式设置在所述的射孔-测试-酸化联作管柱中；所述的射孔点火系统位于卡瓦封隔器14和射孔枪总成21之间。
上述射孔-测试-酸化联作管柱的使用方法包括：
第一步下管柱、校深、坐封、投棒点火：将所述的射孔-测试-酸化联作管柱下入井内设计深度，校深、调整管柱、坐封封隔器后，开井、投棒；通过感受管柱震动或仪器判别是否枪响，若确认枪响，则跳过第二步，直接进行第三步，否则进行第二步；
第二步管柱内加压、延时点火：如投棒点火失败或不能确认枪响，则管柱内加满低密度液垫，管柱内加压至并行传爆式压力延时点火头20的设计点火压力、稳压10-30S后泄压，延时一定时间后点火，引爆射孔枪；通过感受管柱震动或仪器判别是否枪响，若确认枪仍未响，则启动捞投棒工序，捞出投棒，进行二次投棒或起出管柱；
第三步测试、反循环洗井、取样：确认射孔成功后，根据施工设计书要求，按照LPR-N阀8的操作要领进行多次开关井，实施改造前测试；测试结束后，打开OMNI阀4进行反循环洗井，根据地面计量或回收物高度等数据进行改造前求产、取样分析；
第四步分析资料、制定下步措施：通过改造前测试情况、地层流体性质以及前期测录井、地质等情况综合分析，制定下步措施方案；如需酸化，则进行第五步、第六步，否则，直接进行第七步；
第五步酸化、排液：根据上一步制定的措施方案，如需酸化，则根据制定的酸化施工方案进行酸化准备，对测试层进行酸化，按照施工设计书的要求进行替液、注入、排液；
第六步酸后测试：按照LPR-N阀8的操作要领进行多次开关井，进行酸后测试；终流动后期，环空加压至RD取样器10的操作压力，圈闭样品，完成酸化后的井下取样；
第七步循环压井、解封、起管柱：完成前述的试油工序后，打开RDS阀5，进行循环压井作业；压井结束后，拆井口，直接上提管柱，依次解封全部封隔器，将所述的射孔-测试-酸化联作管柱全部起出，结束本次施工。
上述技术方案提供了一种射孔点火系统、射孔-测试-酸化联作管柱及其使用方法，在保留压力释放装置及泄压腔的前提下，在射孔枪上方同时设置了投棒点火、并行传爆式压力延时点火的两种点火方式，当投棒点火不成功时，可直接采用管柱内加压点火，既避免了投棒点火失败后的打捞投棒等复杂作业，又能避免井下仪器仪表损坏，提高射孔及测试成功率，有效地减缓了深井射孔-测试-酸化联作时管柱震颤及井下仪器仪表受损。该射孔-测试-酸化联作管柱及其使用方法可先完成射孔、测试作业，通过对测试取得地层流体性质和产量资料进行分析，若需要对产层进行酸化改造，则利用原测试管柱，直接对测试层进行酸化作业，然后再进行酸后测试。通过对酸化前、后两次测试对比，可以更准确、直接地了解酸化效果，便于对储层进行更为精确的评价。
采用上述射孔点火系统、射孔-测试-酸化联作管柱及使用方法，可简化施工工序、降低劳动强度、节省试油施工周期、提高施工效率及成功率，对于深井和海上油田等施工成本高、返工风险大的地区具有重大的意义。
以上所举仅为本发明示意性的部分实施例，并非用以限制本发明的范围，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应包括在本专利保护范围之内。
Claims (3)
1.一种射孔点火系统，连接于井下射孔-测试-酸化联作管柱上，其特征在于，所述的射孔点火系统包括：自上而下依次连接的投棒点火头(19)与并行传爆式压力延时点火头(20)；
所述的并行传爆式压力延时点火头(20)通过螺纹连接在投棒点火头(19)的下端，为一多层的管状体，该并行传爆式压力延时点火头(20)沿径向具有外层、中间层和内层，所述外层沿轴向自上而下设有上接头(52)、外套接头(66)，所述中间层具有设置于所述外层内侧的导爆索架(51)、丝堵(60)、剪切总成(62)、滑套(54)和花键接头(58)，所述的内层为在滑套(54)和花键接头(58)内侧设置的锁块套(55)、锁块(56)及撞针总成(57)、延时雷管总成(59)；所述的上接头(52)外壁径向设有传压孔一(631)，轴向设有导爆索孔(531)，所述的导爆索孔(531)装有导爆索(53)，所述的导爆索(53)穿过上接头(52)、花键接头(58)并延伸到花键接头(58)的下端面；所述的滑套(54)外壁径向设有传压孔二(632)，所述的丝堵(60)为下部设有中空腔(601)的盲堵头，所述的丝堵(60)外设有密封圈(61)；所述的滑套(54)和上接头(52)之间设有空气腔(64)；
所述的上接头(52)与花键接头(58)通过花键(65)进行套接，所述的外套接头(66)从花键接头(58)的下端套入，再通过螺纹与上接头(52)的下端连接，所述的上接头(52)通过螺纹连接在投棒点火头(19)的下端；
所述的投棒点火头(19)为一多层的管状体，沿径向具有外层、中间层和内层，所述外层为外套(35)，所述中间层包括设置于所述外层内侧的撞针套(36)和螺母(37)，所述内层设有撞针杆(31)、撞针(33)和雷管总成(34)，所述的撞针杆(31)和撞针套(36)通过剪切销(32)固定；
所述的并行传爆式压力延时点火头(20)内设有用于将投棒点火头(19)产生的爆轰传递到射孔枪总成(21)的导爆索(53)，还设有与所述的导爆索(53)并行传爆的延时雷管总成(59)；
所述的并行传爆式压力延时点火头(20)内，所述的延时雷管总成(59)位于所述的撞针总成(57)的下方，所述的延时雷管总成(59)采用火药延时，延时时间为1-30分钟。
2.一种射孔-测试-酸化联作管柱，其特征在于，它包括自上向下依次连接的油管(1)、校深短节(2)、油管(3)、OMNI阀(4)、RDS阀(5)、油管(6)、放样阀(7)、LPR-N阀(8)、外挂式压力计托筒(9)、RD取样器(10)、液压循环阀(11)、震击器(12)、安全接头(13)、卡瓦封隔器(14)、油管(15)、减振器(16)、玻璃盘流通阀(17)、厚壁油管(18)、投棒点火头(19)、并行传爆式压力延时点火头(20)、射孔枪总成(21)、释放装置(22)、泄压腔(23)；
所述的投棒点火头(19)以上的工具为全通径，且通径大于φ28mm；所述的射孔枪总成(21)下方设有依次连接的释放装置(22)、泄压腔(23)；
如权利要求1所述的射孔点火系统，所述的射孔点火系统通过螺纹连接的方式，连接在所述的射孔-测试-酸化联作管柱中；所述的射孔点火系统位于卡瓦封隔器(14)和射孔枪总成(21)之间。
3.一种射孔-测试-酸化联作管柱的使用方法，其特征在于，所述射孔-测试-酸化联作管柱设有如权利要求1所述的射孔点火系统，所述的使用方法包括：
第一步下管柱、校深、坐封、投棒点火：将所述的射孔-测试-酸化联作管柱下入井内设计深度，校深、调整管柱、坐封封隔器后，开井、投棒；通过感受管柱震动或仪器判别是否枪响，若确认枪响，则跳过第二步，直接进行第三步，否则进行第二步；
第二步管柱内加压、延时点火：如投棒点火失败或不能确认枪响，则管柱内加满低密度液垫，管柱内加压至并行传爆式压力延时点火头(20)的设计点火压力、稳压10-30S后泄压，延时一定时间后点火，引爆射孔枪；通过感受管柱震动或仪器判别是否枪响，若确认枪仍未响，则启动捞投棒工序，捞出投棒，进行二次投棒或起出管柱；
第三步测试、反循环洗井、取样：确认射孔成功后，根据施工设计书要求，按照LPR-N阀(8)的操作要领进行多次开关井，实施改造前测试；测试结束后，打开OMNI阀(4)进行反循环洗井，根据地面计量或回收物高度数据进行改造前求产、取样分析；
第四步分析资料、制定下步措施：通过改造前测试情况、地层流体性质以及前期测录井、地质情况综合分析，制定下步措施方案；如需酸化，则进行第五步、第六步，否则，直接进行第七步；
第五步酸化、排液：根据上一步制定的措施方案，如需酸化，则根据制定的酸化施工方案进行酸化准备，对测试层进行酸化，按照施工设计书的要求进行替液、注入、排液；
第六步酸后测试：按照LPR-N阀(8)的操作要领进行多次开关井，进行酸后测试；终流动后期，环空加压至RD取样器(10)的操作压力，圈闭样品，完成酸化后的井下取样；
第七步循环压井、解封、起管柱：完成试油工序后，打开RDS阀(5)，进行循环压井作业；压井结束后，拆井口，直接上提管柱，依次解封全部封隔器，将所述的射孔-测试-酸化联作管柱全部起出。
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