定方位射孔技术开发与应用.doc

定方位射孔技楸与应用靳喜舰郭景学刘河秀 定方位射孔技楸与应用 靳喜舰郭景学刘河秀 (大庆油田有限责任公司试油试采分公司)· 摘要：本文详细阐述了利用陀螺方位仪进行定方位射孔的工艺原理，介绍了定方位射孔 井下仪器的研制开发及其应用，对进一步完善和配套射孔工艺技术具有重大的意义。 主题词：定方位射孔陀螺仪 l前言 射孔完井是油田勘探开发过程中的一个重要环节，射孔效果的好坏不仅影响到油气井的 产能，而且还会对后续增产改造措施的效果产生影响。目前常规的射孔方式为90。四相位 螺旋布孔，射孔孔眼的方向是随机的，因此无法满足一些特殊情况对射孔施工的要求，如： (1)低渗透油层勘探开发采用水力压裂增产措施时，由于水力压裂产生的裂缝方向总是垂直 于地层最小水平主应力方向，若射孔孔眼方向与地层最小水平主力方向不垂直，水力压裂所 产生的裂缝沿射孔孔眼方向前进一段距离后就会发生偏转，影响水力压裂的效果。这就要求 射孔孔眼的方向与地层最小主应力方向垂直；(2)井眼周围有断层存在，采用常规的射孔工 艺技术射孔后，断层方向有射孔孔眼时水力压裂极易与断层连通，导致水力压裂无效，这就 要求背向断层射孔；3)储层中存在天然裂缝，要求射孔孔眼垂直于裂缝发育方向，尽可能与 天然裂缝沟通。此外，国内其他油田如胜利、吉林等都提出了定方位射孔的要求，为此我们 开展了定方位射孔技术研究。 2基本原理 定方位射孔一般可分为：电缆射 孔和油管输送式射孔。本文重点叙述 了油管输送式定方位射孔的工艺原理 及其施工状况(图1)。 油管输送式定方位射孔是在常规 的油管输送式射孔管柱的基础上，在 起爆器与深度短接之间接入一定方位 短接，该定方位短接有一与射孔弹穿 孔的方向一致的定方位键作为射孔方 向角的标志。将该管柱依次下入井内， 达到预定深度后，用电缆携带磁性定 位、伽玛组合仪下人油管中，通过定 位短接磁性测量及地层放射性测量确 定目前管柱所对应的射孔深度，并与 设计要求射孔深度进行比较，调整管 柱从而进行射孔深度定位。随后用电 缆将带有导向装置的陀螺方位仪下入 油管中进行方向角测量，测量方向角 时仪器的导向装置与定方位短接的定 方位键吻合，彼此相对固定，测量定 方位键的方向(该方向也是射孔弹穿誓譬案!≥焉鬻曩墼嘉爨磊擀 向角不一致，则需转动管柱调整方向。 图l定方位射孔原理示意图尉l疋力但另，扎原理小思因 41 直到测量方向角与目标方向角的误差在误差允许范围内后起出仪器进行射孔点火。3仪器设备 直到测量方向角与目标方向角的误差在误差允许范围内后起出仪器进行射孔点火。 3仪器设备 3．1井下仪器系统 井下仪器系统包括磁性定位仪、陀螺方位仪和导向装置。施工时导向装置，与射孔管柱 上的方位短接配合使用，测量定方位键的方向，从而达到确认射孔弹穿孔方向的目的。 井下陀螺方位仪研制是定方位射孔技术的重点、难点。’ 目前常规测量方位的仪器有磁通门和陀螺仪，但能够在套管内完成方位测量的只有以陀 螺为主的陀螺方位仪。陀螺是航空航天部门专业使用的仪器，由于受到井下测量对技术参数、 环境温度、外形尺寸要求的限制，原有的陀螺还不能直接应用于定方位射孔，必须重新研制。 技术参数：航空航天使用的陀螺测量的角速度较大(每秒几度)，而我们使用的陀螺仪 测量的角速度较小(每小时十几度)，这样就必须重新设计陀螺的技术参数。 环境要求：陀螺仪用于航空航天飞行器，具有比较理想的自动控制温度环境(50C)， 其耐温指标达不到下井要求，由于油田冬天地面温度可达一30℃，井下120C，甚至更高的 温度。因此陀螺本体及附属电路必须通过125C的耐温试验，另外要求外壳必须使用矫顽力 较小的材料，以克服管材剩磁对测量精度的影响，从而保证测量精度。 仪器外径：定方位射孔对陀螺方位仪的外径要求严格，必须控制在中50ram之内，我们 要求陀螺外径①38ram。 (1)陀螺仪的基本原理 动力调谐式陀螺仪是一种弹性支撑的精密二自由度陀螺仪、它是由结构新颖的挠性接头 支撑代替常规的滚珠轴承支撑而构成的自由转子陀螺，它利用接头平衡环振荡产生的动力效 应来消除接头细颈对陀螺转子的弹性约束，从而达到动力调谐。 动力调谐式陀螺仪由以下几个部分组成：陀螺转子、挠性接头、力矩器、传感器、磁滞 电机和密封壳体等元件组成。 为了有效的磁屏蔽，仪表外壳用软磁材料制造并用电子束进行连接密封，陀螺仪体内充 以0．IMPa压力的氢气，使陀螺具有一定的性能精度指示。动调挠性陀螺的特点是结构简单、 体积小、重量轻、制造容易、精度高、可靠性好。是惯性导航与制导以及其惯性定位系统中 被广泛应用的一种惯性器件。 陀螺转子高速旋转形成足够大且稳定