CN115450591B - 海洋射孔装备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种海洋射孔装备及方法，用于海洋高温高压井的射孔，包括：套管、第一火工品、射孔枪和第二火工品，套管设置于海洋高温高压井的内部。第一火工品设置于套管的内部。射孔枪设置于套管的内部，射孔枪的一端与第一火工品的一端连接。第二火工品设置于套管的内部，第二火工品的一端与射孔枪的另一端连接。本发明解决了现有射孔装置在海洋高温高压井的负压射孔时容易出现哑弹导致起爆可靠度不高的问题。

Description

海洋射孔装备及方法

技术领域

本发明涉及射孔装备，特别是涉及海洋射孔装备及方法。

背景技术

海洋高温高压井是指井底温度高于149℃，地层压力达到103.4MPa或井口压力达到68.9MPa的井眼。射孔是采用特殊聚能器材进入井眼预定层位进行爆炸开孔让井下地层内流体进入孔眼的作业活动，普遍应用于油气田和煤田。针对海洋高温高压井的射孔作业，主要有正压射孔和负压射孔两种选择。采用的正压射孔时会严重污染地层，射孔产生碎屑会残留在射孔孔道内，对孔道周围地层有压实作业，增大了井筒周围油气的流动阻力。一般海洋深井储集层本身孔隙度不太高，选择正压射孔从射孔质量而言是不太合适的。采用负压射孔可以保护地层不被二次污染，且可以防止地层出砂。在负压射孔中，如果射孔装置中零部件如火工品、射孔枪、筛管等布置不当，则容易造成火工品哑弹、射孔管柱无法起出和泥浆沉淀影响起爆精度等问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是现有射孔装置在海洋高温高压井的负压射孔时容易出现哑弹。本发明提供了一种海洋射孔装备，用于海洋高温高压井的射孔，包括：套管、第一火工品、射孔枪和第二火工品，所述套管设置于所述海洋高温高压井的内部。所述第一火工品设置于所述套管的内部。所述射孔枪设置于所述套管的内部，所述射孔枪的一端与所述第一火工品的一端连接。所述第二火工品设置于所述套管的内部，所述第二火工品的一端与所述射孔枪的另一端连接。

优选地，所述第一火工品包括第一延时起爆器，所述第二火工品包括第二延时起爆器，所述第一延时起爆器的延时时间少于所述第二延时起爆器的延时时间。

优选地，所述射孔枪包括材料为氟橡胶的密封圈。

优选地，所述海洋射孔装备还包括第一筛管和第二筛管，所述第一筛管设置于所述套管的内部，所述第一筛管的一端与所述第一火工品的另一端连接。所述第二筛管设置于所述套管的内部，所述第二筛管的一端与所述第二火工品的另一端连接。

优选地，所述海洋射孔装备还包括安全接头，其设置于所述套管的内部，所述安全接头包括：下接头、外筒、球座、上接头和锁定销钉。所述下接头一端与所述第一筛管的另一端连接。所述外筒一端与所述下接头的另一端可分离地连接。所述球座嵌设于所述外筒的内部，所述球座的第一端卡接于所述下接头，所述球座的第二端可以相对于所述外筒轴向运动。所述上接头一端与所述外筒的另一端可分离地连接，所述上接头可以相对于所述球座的第二端轴向运动。所述锁定销钉穿设于所述上接头并嵌入所述球座的第二端，所述锁定销钉用于在其被剪断之前阻止所述球座的第二端相对所述上接头运动。

优选地，所述海洋射孔装备还包括防喷单根，其设置于所述套管的内部，所述防喷单根的一端与所述上接头的另一端连接。

本发明还包括一种海洋射孔方法，用于海洋高温高压井的射孔，包括以下步骤：提供井口负压值。下入所述海洋射孔装备到所述海洋高温高压井中。为所述第一火工品和所述第二火工品设定起爆延时时间。设置井口操作压力值和所述井口负压值大致相等。按照所述井口负压值给所述海洋高温高压井造负压。起爆射孔。

优选地，所述下入所述海洋射孔装备到所述海洋高温高压井中的步骤，包括：下入测试射孔模拟管串到所述海洋高温高压井中以确定所述射孔枪能通过所述海洋高温高压井。

优选地，所述为所述第一火工品和所述第二火工品设定起爆延时时间的步骤，包括：设置所述第一火工品的起爆延时时间少于所述第二火工品的起爆延时时间。

优选地，所述设置井口操作压力值和所述井口负压值大致相等的步骤，包括：设置井口操作压力值在所述第一火工品的起爆延时时间内达到所述井口负压值。

本发明的有益效果在于：通过在射孔枪的两端设置第一火工品和第二火工品，即使第一火工品没有起爆，还有第二火工品作为备用，达到了火工品起爆时双保险的目的，防止单火工品在起爆时容易出现哑弹从而导致射孔失败。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明较佳的实施例并配合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例中，海洋射孔装备应用示意图；

图2是本发明实施例中，海洋射孔装备示意图；

图3是本发明实施例中，海洋射孔装备应用示意图；

图4是本发明实施例中，安全接头正视半剖图；

图5是本发明实施例中，安全接头半剖分解图；

图6是本发明实施例中，海洋射孔方法流程图；

图7是本发明实施例中，海洋射孔方法子流程图；

图8是本发明实施例中，海洋射孔方法子流程图；

图9是本发明实施例中，海洋射孔方法子流程图。

附图标记说明如下：

10 海洋射孔装备

100 套管

101第一火工品

102射孔枪

1020射孔弹

103第二火工品

104 第一筛管

105 第二筛管

106 安全接头

1060外筒

1061上接头

1062球座

10620 球座的第一端

10621 球座的第二端

1063锁定销钉

1064下接头

107 防喷单根

108 封隔器

20 井壁

30 射孔孔眼

40 储集层

S1-S6 步骤

S20、S30、S40子步骤

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所公开的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以互相组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于包覆不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电性连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请同时参照图1到图2，本实施例提供了一种海洋射孔装备10，用于海洋高温高压井的射孔，包括：套管100、封隔器108、防喷单根107、安全接头106、第一筛管104、第一火工品101、射孔枪102、第二火工品103和第二筛管105。例如，封隔器108可以是套设有材料为氟橡胶的密封圈的封隔器108，封隔器108和套管100过盈配合，封隔器108的一端和防喷单根107的另一端连接，例如，封隔器108的一端和防喷单根107的另一端通过螺纹连接或者焊接的方式连接。第一火工品101可以是第一延时起爆器，例如第一延时起爆器为第一撞击雷管或者第一电雷管，第二火工品103可以是第二延时起爆器，例如第二延时起爆器为第二撞击雷管或者第二电雷管，第一延时起爆器的延时时间少于第二延时起爆器的延时时间。射孔枪102包括材料为氟橡胶的密封圈。套管100设置于海洋高温高压井的内部，例如，套管100设置于海洋高温高压井的井壁20的内部，例如，套管100可以是钢制的石油套管。例如，第一筛管104和第二筛管105可以是钢制绕丝筛管。防喷单根107、安全接头106、第一筛管104、第一火工品101、射孔枪102、第二火工品103和第二筛管105均位于套管100的内部并依次连接，例如防喷单根107、安全接头106、第一筛管104、第一火工品101、射孔枪102、第二火工品103和第二筛管105可以通过螺纹连接的方式或者卡接的方式依次连接。通过在射孔枪102的两端设置第一火工品101和第二火工品103，即使第一火工品101没有起爆，还有第二火工品103作为备用，达到了火工品起爆时双保险的目的，防止单套火工品在起爆时容易出现哑弹从而导致射孔失败，提高了起爆可靠度。

请同时参考图1和图3，在海洋射孔装备10工作时，需要先将海洋射孔装备10中的套管100下入到高温高压井中，使得套管100在高温高压井的井壁20内部，再将海洋射孔装备10中剩余的装置下入到套管100中，其中射孔枪102的位置需要下到储集层40附近。在海洋射孔装备10下入到达指定位置后，让第一火工品101和第二火工品103起爆，从而将射孔枪102中的射孔弹1020向四周发射，击穿套管100和储集层40形成射孔孔眼30从而让所采集的资源，例如油气从射孔孔眼30流进套管100中。

采用材料为氟橡胶的密封圈可以让射孔枪102在高温高压环境不失封，因为氟橡胶可以在高温高压环境下不会失效，可以避免因密封圈失封而导致射孔枪102进入海水而受潮，使得射孔枪102无法起爆。对井温超过165℃，射孔枪102在井底需停留2～3天及以上的情况下，性价比和安全性最好的密封圈的材料为氟橡胶(Viton)，其耐温最高达到204℃，在使用支撑环的情况下，承压能够达到138Mpa。氟橡胶与其他材料的耐高温和耐压性对比如表1所示。

表1密封圈各种材料耐温耐压性能对比表

在第一火工品101上部设置第一筛管104，在第二火工品103下部设置第二筛管105，可以直接在第一筛管104中注入泥浆清洗第一火工品101，在第二筛管105中注入泥浆清洗第二火工品103，防止射孔前因泥浆沉淀导致海洋射孔装备10被堵死和影响第一火工品101和影响第二火工品103的起爆精度，进而避免了油气无法进入海洋射孔装备10的问题，也可以防止在射孔后砂粒进入海洋射孔装备10。

请同时参照图1、图4和图5，优选地，安全接头106包括：下接头1064、外筒1060、球座1062、上接头1061和锁定销钉1063。下接头1064一端与第一筛管104的另一端连接，例如，下接头1064一端与第一筛管104的另一端采用螺纹连接。外筒1060一端与下接头1064的另一端可分离地连接。球座1062嵌设于外筒1060的内部，球座的第一端10620卡接于下接头1064，球座的第二端10621可以相对于外筒1060轴向运动。上接头1061一端与外筒1060的另一端可分离地连接，上接头1061的另一端和防喷单根107的一端连接，例如，上接头1061的另一端和防喷单根107的一端采用螺纹连接，上接头1061可以相对于球座的第二端10621轴向运动。锁定销钉1063穿设于上接头1061并嵌入球座的第二端10621，锁定销钉1063用于在其被剪断之前阻止球座的第二端10621相对上接头1061运动。当安全接头106下部的管柱遇到砂埋被卡住时，可以上提上接头1061剪断锁定销钉1063从而使得上接头1061和球座1062及外筒1060分离，以完成安全接头106下部管柱的丢手。射孔时对管柱的冲击力会很大，尤其当储集层40比较厚、射孔枪102比较长时，封隔器108以下的管柱受到的抗拉、抗压强度会很大，因此设置安全接头106以及强度合适的锁定销钉1063，可以保证海洋射孔装备10在射孔时强度足够大，在管柱遇卡时能够及时剪断锁定销钉1063丢手并起出安全接头106以上的管柱，保障海洋射孔装备10的安全。

如图6所示，在另一实施例中提供了一种海洋射孔方法，用于海洋高温高压井的射孔，包括以下步骤：S1：提供井口负压值。井口负压值可以由软件模型进行模拟，可以将渗透率、孔隙度、地层压力、地层温度、压实厚度、套管100承压、射孔枪102和射孔弹1020等参数输入到软件模型里综合确定。S2：下入海洋射孔装备10到海洋高温高压井中。S3：为第一火工品101和第二火工品103设定起爆延时时间。S4：设置井口操作压力值和井口负压值大致相等。S5：按照井口负压值给海洋高温高压井造负压。在起爆射孔前，按照井口负压值给海洋高温高压井造负压相当于给海洋高温高压井进行一次模拟的起爆射孔测试(因为负压起爆射孔本质上也会产生造负压的效果)，以确定海洋射孔装备10各部分工作状态正常。S6：起爆射孔。采用含有第一火工品101、第二火工品103、安全接头106、第一筛管104和第二筛管105的海洋射孔装备10下入到海洋高温高压井中，由于第一火工品101、第二火工品103、安全接头106、第一筛管104和第二筛管105的前述优点，解决了现有射孔装置容易造成火工品哑弹造成起爆可靠度不高、射孔管柱无法起出和泥浆沉淀等问题。

设置井口操作压力值和井口负压值大致相等，是考虑到第一火工品101和第一火工品101的起爆延时时间有限，在进行地面打压、放压和倒阀门等操作时会耽误时间，如果不能在射孔枪102起爆前通过压力泄放或加压方式将井口操作压力值和井口负压值设置到大致相等，将无法精准造负压。

如图7所示，优选地，步骤S2包括：S20：下入测试射孔模拟管串到海洋高温高压井中以确定射孔枪102能通过海洋高温高压井。通过下入模拟管柱，可以验证射孔枪102的通过海洋高温高压井的能力(比如对于狗腿度比较大的斜井，不预先下入一次模拟管柱，射孔枪102可能会被卡住而无法下入到预定的深度)、起爆压力可靠性和密封性能。

如图8所示，优选地，步骤S3包括：S30：设置第一火工品101的起爆延时时间少于第二火工品103的起爆延时时间。由于第一火工品101和第二火工品103位于不同深度，例如第一火工品101位于的深度小于第二火工品103位于的深度，两者受到的压强将不一样。第一火工品101和第二火工品103的起爆不仅由起爆延时时间决定，也需要由第一火工品101和第二火工品103受到的压强来决定。因此如果第一火工品101的起爆延时时间和第二火工品103的起爆延时时间相同，由于第一火工品101位于的深度和第二火工品103位于的深度不一样，两者受到的压强将不会一致，将会导致第一火工品101和第二火工品103起爆不同步。第二火工品103处于的深度大，受到的压强大，如果不延时，则第二火工品103会因为受到的压强更大而先起爆。让第二火工品103的起爆延时时间大于第一火工品101的起爆延时时间，最终可以达到第一火工品101和第二火工品103同时起爆。

请同时参考图8和图9，优选地，步骤S4包括：S40：设置井口操作压力值在第一火工品101的起爆延时时间内达到井口负压值。由于第一火工品101的起爆延时时间少于第二火工品103的起爆延时时间，因此需要将井口操作压力值在第一火工品101的起爆延时时间内达到井口负压值，才能保证在第一火工品101和第二火工品103起爆前井口操作压力和井口负压值相同。

以上对本发明实施例所提供的一种海洋射孔装备及方法进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有所改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，凡依据本发明的精神与技术思想所做的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种海洋射孔装备，用于海洋高温高压井的射孔，其特征在于，包括：

套管，其设置于所述海洋高温高压井的内部；

第一火工品，其设置于所述套管的内部，所述第一火工品包括第一延时起爆器，所述第一延时起爆器为第一电雷管；

射孔枪，其设置于所述套管的内部，所述射孔枪的一端与所述第一火工品的一端连接；以及

第二火工品，其设置于所述套管的内部，所述第二火工品的一端与所述射孔枪的另一端连接，所述第二火工品包括第二延时起爆器，所述第二延时起爆器为第二电雷管，所述第一延时起爆器的延时时间少于所述第二延时起爆器的延时时间。

2.根据权利要求1所述的海洋射孔装备，其特征在于，所述射孔枪包括材料为氟橡胶的密封圈。

3.根据权利要求1所述的海洋射孔装备，其特征在于，还包括第一筛管和第二筛管，所述第一筛管设置于所述套管的内部，所述第一筛管的一端与所述第一火工品的另一端连接；所述第二筛管设置于所述套管的内部，所述第二筛管的一端与所述第二火工品的另一端连接。

4.根据权利要求3所述的海洋射孔装备，其特征在于，还包括安全接头，其设置于所述套管的内部，所述安全接头包括：

下接头，其一端与所述第一筛管的另一端连接；

外筒，其一端与所述下接头的另一端可分离地连接；

球座，其嵌设于所述外筒的内部，所述球座的第一端卡接于所述下接头，所述球座的第二端可以相对于所述外筒轴向运动；

上接头，其一端与所述外筒的另一端可分离地连接，所述上接头可以相对于所述球座的第二端轴向运动；以及

锁定销钉，其穿设于所述上接头并嵌入所述球座的第二端，所述锁定销钉用于在其被剪断之前阻止所述球座的第二端相对所述上接头运动。

5.根据权利要求4所述的海洋射孔装备，其特征在于，还包括防喷单根，其设置于所述套管的内部，所述防喷单根的一端与所述上接头的另一端连接。

6.一种海洋射孔方法，用于海洋高温高压井的射孔，其特征在于，包括以下步骤：

提供井口负压值；

下入权利要求1-5任一项所述的海洋射孔装备到所述海洋高温高压井中；

为第一火工品和第二火工品设定起爆延时时间，设置第一火工品的起爆延时时间少于第二火工品的起爆延时时间；

设置井口操作压力值和所述井口负压值相等；

按照所述井口负压值给所述海洋高温高压井造负压；以及

起爆射孔。

7.根据权利要求6所述的海洋射孔方法，其特征在于，所述下入权利要求1-5任一项所述的海洋射孔装备到所述海洋高温高压井中的步骤，包括：下入测试射孔模拟管串到所述海洋高温高压井中以确定所述射孔枪能通过所述海洋高温高压井。

8.根据权利要求6所述的海洋射孔方法，其特征在于，所述设置井口操作压力值和所述井口负压值相等的步骤，包括：设置井口操作压力值在第一火工品的起爆延时时间内达到所述井口负压值。