CN2339747Y - 油气井跨隔射孔一测试联作施工管柱装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是在无需封堵任何已射孔井段的情况下实现用跨隔的方式对目的层进行射孔与测试联作的施工管柱。采用两级封隔跨越封隔目的层,射孔枪处于两级封隔器之间,由传压工具、点火实现射孔枪的引爆。由射孔枪引爆瞬间高压释放装置抑制射孔枪引爆时在两级封隔器之间产生很高的瞬间高压,保护下井工具及仪器在射孔枪引爆后不致损坏。由井下测试阀、压力计托筒及其所装载的压力、温度计录仪对目的层进行测试,施工完成后将下井工具全部起出。

Description

油气井跨隔射孔-测试联作施工管柱装置

本实用新型涉及油气井试油技术领域。

目前，在油、气井试油领域，与本实用新型最接进的试油方法有“油气井射孔-测试联作”和“油气井套管跨隔测试”。

“油气井射孔-测试联作”就是将封隔器、地层测试工具连同射孔枪、射孔枪引爆装置一起由油管或钻杆携带下入井底，通过校深使射孔枪对准目的层，座封封隔器，使目的层与环空压井液隔离。打开测试阀，给环空加压引爆孔枪。地层流体直接进入施工管柱进行测试。测试完成后起出施工工具。该工艺虽然解决了防止地层污染(因为在射孔前已将目的层与环空压井液隔离)及电缆射孔的危险性(遇到高压油气层时，压井液不足以平衡地层压力，很可能发生井喷。)但必须在施工前封堵目的层以下的已射孔井段。目前最常用的方法是在射孔井段与目的层之间下桥塞或注水泥土塞。在原油开采时还必须将封堵的水泥塞或桥塞钻掉才能开采。这样，势必给油田的勘探、开发增加许多不必要的施工工序，造成不必要的浪费。另外，由于没有采取射孔枪引爆瞬间高压释放措施，射孔枪引爆时产生的高压冲压击波经常使压力计受到严重的伤害，造成测试失败。

“油气井套管跨隔测试”，就是在施工以前，先用电缆射孔的方法将目的层射开，然后将“套管跨隔测试工具”下入井下预定位置，跨越封隔目的层，使目的层与环空压井液以及其他已射孔井段隔离，然后对目的层进行测试。测试完成后再将所有下井工具起出。采用该工艺对目的层进行测试必须在施工前要对目的层具有足够的认识，至少要了解目的层的压力，选择合适的压井液压井。不然，如遇到高压油气层，射孔后会有井喷的危险。而且，射孔后环空压井液压井。不然，如遇到高压油气层，射孔后会有井喷的危险。而且，射孔后环空压井液直接与目的层连通，将给目的层造成严重的污染，使测试的资料不够真实，所以，目前很少被采用。

本实用新型的目的在于针对上述试油工艺的不足之处，将“油气井射孔一测试联作”与“油气井套管跨隔试”有机地结合在一起，并对现有的工具加以改进，提供一种油气井跨隔射孔-测试联合作业的施工管柱装置，进而达到作业效率高、施工效果好、费用成本低的最终目的。

为了达到上述目的，在“油气井射孔-测试联作工艺”的基础上，引入两级封隔器。射孔枪处于两级封隔器之间。为实现环空液压驱动点火，引爆射孔枪的点火方式，设计了旁通式跨隔封隔器。使之能够在座封后将环空的液柱压力传给点火头，以实现环空液压驱动点火的目的。同时为地层流体提供测试通道。为防止射孔枪引爆时产生的巨大能量突然释放，使两级封融器之间产生巨大的瞬间高压，毁坏井下工具，特别是毁坏井下压力计，造成测试失败，在两级封融器之间设置了射孔枪引爆瞬间高压释放装置，以抑制或释放射孔枪引爆时在两级封隔器之间产生的瞬间高压。

图1所示油气井跨隔射孔-测试联作施工管柱包括由上封隔器(12)、下封隔器(18)组成的两级封隔器。上封隔器(12)为支掌式封隔器，下封隔器(18)为卡瓦式封隔器。如PT型卡瓦封隔器、PTTS封隔器等。管柱自上而下由螺纹连接。

该施工管柱还包括由射孔枪(15)、点火头(14)、传压工具(11)、筛管接头(13)组成的射孔系统，射孔枪位于两级封隔器之间，传压工具位于上封隔器(12)的上方，其传压管穿越上封隔器(12)与筛管接头密配合，上封隔器(12)以上的环空与点火头(14)连通。筛管接头位于上封融器(12)的下方，与上封融器(12)连接，点火头(14)位于筛管接头(13)的下方、射孔枪的上方并与射孔枪连接。

该施工管柱还包括由井下测试阀(6)、压力计托筒(8)、(9)及其所装载的压力、温度记录仪等组成的测试系统。该井下测试阀可以是任何类型的井下测试阀，如MFE多流测试器、全通径压控测试阀等。压力计托筒可以是藏式的，也可以是外挂式的，但最好是减震型压力计托筒。压力、温度记录仪可以是机械的，也可以是电子的。

该施工管柱中有一个为防止射孔枪引爆时在两级封隔器之间产生瞬间高压的射孔枪引爆瞬间高压释放装置(16)。该高压释放装置处于射孔下面，与射孔枪连接。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

由于采用了在两级封隔器之间夹接射孔枪的管柱结构，所以，在对油气进行试油时，用单趟下井管柱就能实现先跨越封隔目的层，然后再对目的层进行射孔与测试等施工的综合作业方式。无需下桥塞或注水泥塞封堵任何已射孔的井段。不但消除了电缆射孔时压井液对地层的污染；增加了施工的安全性。而且节约了试油成本，加快了试油工作进程。更为将来原油的开采提供了方便。另外，由于在两级封隔之间设置了射孔枪引爆瞬间高压释放装置，同时采用了压力计减震托筒，所以，射孔枪引爆时产生的瞬间高压和机械震动得到充分的缓解，保证下井工具、仪器在射孔枪引爆后仍能正常工作，提高了施工的质量和成功率。

下面结合附图及具体实施方案对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型中典型的施工管柱结构图

图2是附图1中传压工具(11)、上封隔器(12)与筛管接头(13)的组装图

图3是附图1中点火头(14)的组装图

图4是附图1中射孔枪引爆瞬间高压释放装置(16)的组装图。

在图1中，油管或钻杆(1)是整个施工管柱的载体，在封隔器座封时给封隔器提供足够的压力，保证封融器座封良好；在测试期间为地层流体提供通道。校深短节(2)是校深时的一个井下位置标记，目的使射孔枪对准目的层。油管或钻杆(3)使校深短节(2)的井下标记作用更加突出。反循环接头(4)是为测试完备后压井时提供一个循环通道。油管或钻杆(5)是为了防止测试时地层出砂，沉积到测试阀上，将反循环(4)埋死，不能建立循环通道。井下测试阀(6)是下于井下的一个测试通道控制闸门，通过在地面的特定操作，可以使其处于打开或关闭状态。液压锁紧接头(7)是专门为MFE井下测试阀设置的，目的是在上提、下放测试管柱操作井下测试阀时，仍能给封隔器提供足够的座封力。压力计托筒(8)和(9)是井下压力、温度记录仪的载体。油压震击器(10)是为了万一封隔器遇卡，上提测试管柱，能产生一个向上的震击力，达到震击解卡的目的。传压工具(11)将上封隔器(12)以上的环空液柱压力传给其下的点火头，同时为地层流体提供测试通道。上封隔器(12)座封后使目的层与环空压井液隔离。筛管接头(13)有两个功能：一是为地层流体进入测试管柱提供通道。二是与传压工具(11)配合，实现压力转换。点火头(14)通过液压驱动点火，引爆射孔枪。射孔枪(15)引爆后产生许多聚能束，穿透套管(22)及目的层(23)，使地层与测试管柱连通。射孔枪引爆瞬间高压释放装置(16)在射孔枪引爆的同时使其内部的释压腔与两封隔器(12)、(18)之间的环形空间连通，起一个泄压的作用，抑制射孔枪引爆时瞬间高压的产生。安全接头(17)是为万一封隔器(18)遇卡，震击解卡无效时可从该处倒扣，起出其上的管柱。下封隔器(18)可以通过特定的操作，(如旋转管柱)使其卡瓦挂在套管壁上，通过加压使封隔器座封，将目的层(23)与下部已射孔井段(24)隔离。开孔接头(19)的作用是使下封隔器(18)下部的压力传给压力计(20)。压力计(20)是监测压力计，目的是监测下封隔器(19)的密封情况。

本实用新型的最佳实施方案是在射孔枪(15)的下面设置射孔枪引爆瞬间高压释放装置。其目的是抵制射孔枪引爆时在两级封隔器(12)与(18)之间瞬间高压的产生，保证下井仪器、工具的正常工作。如不然，射孔枪引爆一瞬间，在两级封隔器之间将产生巨大冲击压力，很可能将井下压力计因过载而损害。造成测试失败。另外，点火头应采用差式液压点火头，以避免在下钻过程中因压井液密度不准确，机械设计及施工设计的误差等引起的中途误射孔的可能性。压力计托筒最好采用减震型压力计托筒，以防止射孔枪引爆时产生的机械震动对井下压力计、时钟、温度，计等造成破坏，使其能够正常工作。

该施工管柱是这样工作的；油气井跨隔射孔-测试联作施工时需将附图1所示的各部件及仪器按图示的顺序连接，准确丈量各部件的尺寸，保证各部件之间的连接密封良好，由油管或钻杆携带下入井下预定位置。通过校深使射孔对准目的层，同时留出足够座封加压的方余(视井深而定，一般为1-2米)。旋转油管或钻杆，使下封隔器(18)上的卡瓦张开，悬挂在套管壁上。慢慢释放管柱，给两级封隔器加压，使两级封隔上的胶筒同时张开，与套管配合形成密封带。这时，上封隔器(12)将目的层(23)与油套环空(21)隔离，下封隔器(18)将目的层与其下的已射孔井段(24)隔离。使测试通道只能与目的层连通。

两级封隔器(12)、(18)座封以后，用特定操作将井下测试阀(6)打开，这时，测试通道已经与两封隔器(12)、(18)之间的环形空间连通。关闭井口封井器，给油套环空(21)施加一定的压力，液压点火头(14)启爆，同时引爆射孔枪(15)。地层流体经筛管接头(13)上的旁通孔进入测试通道。

根据施工设计的要求，及时对井下测试阀(6)进行操作，使其处于不同的开关井状态。压力计托筒(8)、(9)里的压力计和温度计将地层的压力和温度变化完整准确地记录下来。测试完成后将所有的下井工具取出。将所录取的压力、温度资料以及所有的现场资料送交油藏评价解释部门进行处理，得到该层详尽准确的地层资料，为制定油田合理的勘探开发方案提供可靠的理论依据。

图2是附图1中传压工具(11)、上封隔器(12)与筛管接头(13)的组装图。在图2中，上接测试管柱，下连液压点火头。工具入井后，环空液柱压力经过传压孔(26)进入传压通道(28)，作用在液压点火头上。筛管接头(32)与传压管(31)之间由“O”圈(29)密封，使传压通道与测试通道(27)隔离。射孔枪引爆后，地层流体经筛管接头(32)上的旁通孔(33)、传压管(31)外面的环形空间与压力转换接头(25)上的测试通道进入测试管柱。

图3是图1中液压点火头(14)的组装图。在图3中，由图1中传压具(11)传下来的上封隔器(12)以上的环空压力，经传压管穿越上封隔器作用于图3中液压点火头上部，又经上传压孔(37)作用在剪切套(40)上面的环形面积上。同时，两级封隔器之间的液压力通过下传压孔(41)作用在剪切套下面的环形面积上。由于剪切套上下的武环形液压面积相等，在下钻过程中上封隔器上下没有压差，剪切套上下所受的液压力也相等，此时剪销不受力。当封隔器座封，打开测试阀以后，上封隔器上下产生测试压差，剪切套上面的液压力是上封隔器以上的环空静液柱压力，而剪切套下面的液压力是油管或钻杆内液垫压力，所以：剪切套上下所受的液压力不相等，剪销受力。但由于液压点火头在下井前就将剪销的剪切值设计为超过测试压差某一个值(如5-10MPa)，所以，只靠测试压差还不足以将剪销剪断。这样就避免了在下钻过程中由于中途座封打开测试阀而造成的中途误射孔的可能性。当需要射孔时，关闭井口封井器，给环空打压，超过设计值(如5-10MPa)时，剪销(39)被剪断，剪切套带动撞针(42)迅速下行，撞针撞击雷管(44)经爆射孔枪。液压点火头的下面接射孔枪。射孔枪引爆后产生许多高温、高压聚能束，将套管和地层射穿，地层与井眼连通。(35)为上接头；(36)剪切心轴；(38)外筒；(43)雷管套。

附图4是附图1中射孔枪引爆瞬间高压释放装置(16)的组装图。在附图4中，A为下井状态，滑阀(45)上的孔与阀体(46)上的孔由“O”型圈套(47)隔离，装置处于关闭状态，环空压井液不能进入空腔。当封隔器座封后，射孔枪引爆时，射孔枪内射孔弹爆炸产生的压力作用在滑阀上。剪销(48)被剪断，滑阀下行，滑阀处于附图4中B的状态，滑阀上的孔与阀体上的孔连通，流体进入空腔，两级封隔器之间由射孔枪引爆产生的瞬间高压被释放。以上，滑阀由关状态到释放状态是在射孔枪引爆的一瞬间完成的，也只有在射孔枪引爆时滑阀才能与射孔枪的引爆同步开启。

Claims (3)

1、一种油气井跨隔射孔-测试联作施工管柱装置，由上至下依次为钻杆(1)、短节(2)、钻杆(3)、反循环接头(4)、钻杆(5)、井下测试阀(6)、液压锁接接头(7)、压力计托筒(8)、(9)、油压震击器(10)、传压工具(11)、上封隔器(12)、筛管接头(13)、点火头(14)、射孔枪(15)、高压释放装置(16)、安全接头(17)、下封隔器(18)、开孔接头(19)、压力计(20)，各节通过螺纹连接，其特征在于：上封隔器(12)和下封隔器(18)组成两级分隔器，射孔枪位于两级封隔器之间，传压工具位于上封隔器(12)的上方，其传压管穿越上封隔器(12)与筛管接头密封配合，上封隔器(12)以上的环空与点火头(14)连通，筛管接头(13)位于封隔器(12)的下方，与封隔器(12)连接，点火头(14)位于筛管接头(13)的下方、射孔枪的上方并与射孔枪连接。

2、根据权利要求1的所述管柱装置，其特征在于：上封隔器(12)为支掌式封隔器、下封隔器(18)为卡瓦式封隔器。

3、根据权利要求1所述的管柱装置，其特征在于：管柱中有一个射孔枪引爆瞬间高压释放装置(16)，该高压释放装置处于射孔枪下面，与射孔枪连接。

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