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射孔测量集成化 射孔枪技术更新换代

射孔测量集成化 射孔枪技术更新换代

斯伦贝谢推出的新型射孔枪不仅安全性得到全面提升,还集成了测量功能。

来自 | SLB
编译 | 白小明 惊蛰

射孔枪在地面意外引爆会导致灾难性的后果。为了降低风险,油气行业实施了多重控制措施,以减少由人为失误、杂散电压或射频(RF)能量存在等引起的意外事故。锁定引爆控制面板和采集系统等火工品处理程序和控制措施,能够有效降低人为失误风险。

降低RF风险需要建立RF禁区,所有RF传输都必须隔离。设置禁区是有效的方法,但落实依赖于严格的程序控制措施。随着行业和个人对RF发射器(如手机)依赖性的增加,禁用RF变得越来越难以实现。尽管20多年前便引入了不受RF影响的引爆器以便现场作业在无需禁用RF的环境下继续进行,但复杂的引爆技术需要较大的功率水平,这虽然提高了杂散电压的安全限度,但却明显降低了系统整体的可靠性。

射孔作业一直都是一种依靠丰富经验的手动操作的作业。在过去十年中,随着服务公司和作业公司实施和应用了详细的培训计划、程序检查表和高级硬件,射孔可靠性不断得到提高。然而,这些可靠性改进慢慢到了无计可施的地步,因此需要开发全新的射孔系统,新射孔系统要在解决造成误射孔的主要原因(如不正确的布线或电缆被损坏,机械密封失效和引爆器故障)方面比程序控制措施更有效。

插入式设计

斯伦贝谢一直专注于解决上述问题,为此开发了Tempo对接射孔枪系统,它是业内首套将插入式枪与先进的实时井下测量完全集成的射孔系统,用于监控和确认操作,以降低风险,同时提高安全性、可靠性和效率。该系统可用于所有作业环境,采用结合了RF过滤机制和可寻址开关的模块化引爆器,为作业提供更高水平的安全性。

专有的对接组件是射孔枪系统插入式设计的关键元素,它简化了组装过程,并避免了射孔弹引爆的主要原因,如与操作技术息息相关的压接和接线。通过使用简单的机械和电气连接,可以将引爆器插入射孔枪,无需复杂的组装。新系统消除了所有复杂的现场布线连接和压接,简化了直接影响现场操作效率和可靠性的组装过程。

新系统采用可寻址开关、电路作为冗余保护,可消除任何单点故障。设计中的射频滤波机制覆盖大部分射频源,包括陆地和海上油田现场的典型射频源。可寻址开关、多重保护机制和过滤的组合使得操作人员可以在井场作业之前进行射孔枪装药,不影响关键的现场作业。设计的静电放电保护测试值为25 kV,杂散电压额定值为40 V,未引爆电压为600 V。引入这些设计特征可以减小计划外引爆的概率。      

凭借设计的控制措施,射孔枪系统提供了最高级别的安全性,符合API RP 67 Group 2规范。 RF保护已通过检验。因此,几乎在所有使用中都避免了禁用RF的要求,并且可以在井场作业之前对单发和多发射孔枪进行装药,这消除了常规枪系统在井场的组装时间。无论何时进行组装,与传统系统相比,新系统所需的时间要少得多,这进一步提高了操作安全性和效率。

射孔枪设计采用紧凑型点火头和适配器以及更少的密封件,减少了总装配长度,最大化可用的枪管串长度和可装配的炸药量。点火头和适配器的设计不仅减少了长度,而且还无需装药口,装药口是可能引起密封失效和形成泄漏路径的主要源头。与传统系统相比,管串中的每个多发射孔枪节省了大约1 ft的装配长度,在保证射孔枪管串长度在作业边界范围内的同时,增加了炸药量,这是一个很大的优势。此外,对于单发枪,密封件的数量已从9个减少到5个;对于每个多发枪,可再节省2个的密封件。

性能确认

新射孔枪系统先进的射孔测量功能可提供一整套实时、同步采集的数据,这些数据对于验证和优化射孔设计和执行至关重要。在射孔管串中加入这种加强的测量技术对于行业来说是第一次,可在射孔前、射孔期间和射孔后获得压力、温度、套管节箍定位器和伽马射线数据,而不需要在紧凑设计中使用减震器。

对于动态欠平衡射孔,射孔后的处理和发射剂处理,系统可测量每次引爆的动态压力和峰值冲击,并在每次引爆后的数秒内传输数据。这些数据可以验证生产改造、射孔枪震动建模并确认其有效性,以优化未来的作业。

案例研究

在埃及,一家作业公司采用该系统来提高Western Desert地区深井多层射孔作业的效率。当使用传统的射孔枪系统时,需要大量的操作时间来组装射孔枪和装药,并且在将装配好的系统传输到射孔深度之前,不总能验证已装配系统的完整性。对于这些陆地深井,在将射孔枪下入预定深度前,任何无法发现的连接故障都将导致长时间等待以便进行补救。此外,回收已装炸药的射孔枪对操作人员构成安全隐患。

该系统既简化了部署,又支持操作安全性。紧凑的系统可以下入多达40个射孔弹进行选择性引爆以对多个储层进行有效射孔,一次入井携带最多的炸药量。插入式设计简化了装药过程,通过消除传统系统所需的井场压接和布线可能引入的可变因素,提高了安全性和可靠性。在线诊断在地面检查系统的完整性,一旦枪下入地面以下至少200 ft,则可以进行确认检查,无需射孔枪到达目标深度。作业公司总共完成了11次射孔作业,包括两次选择性射孔。插入式设计节省了大量时间,包括将装药时间减少一半以上,并提供RF保护以便进行现场交叉作业。

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