新型水平井复合射孔枪研究与应用

目前大庆油田水平井均采用φ139.7 mm套管,由于水平井水平段起伏波动常造成套管变形,使得套管内有效内径变小,需要研制一种新型水平井射孔枪。通过严格的枪身材质优选、弹架结构设计、枪身连接结构设计和新型射孔弹开发,研制了95型水平井射孔枪和新型深穿透射孔弹。新型射孔枪的平均穿深达到645 mm以上,比89型水平井射孔枪穿深提升29%,并且能够实现在水平井射孔段内任意方向定向射孔。通过室内试验检测了95型水平井复合射孔枪的安全性能指标,优化出了最佳火药装药量。大庆油田现场试验证明,研制的新型水平井复合射孔枪完全满足水平井复合射孔的需要。     

HSD89型深穿透射孔器研制

研制了集高穿深和高孔密于一体的HSD89型射孔器。分析了影响深穿透射孔器穿深性能的装枪孔密、射孔弹排列结构、弹间干扰、枪内炸高、射孔弹装药结构和药型罩等因素,阐述了在高孔密条件下弹间干扰对射孔器性能的影响及炸高对射孔弹性能的影响。认为当射孔器直径较小时,射孔弹的开口和高度是提高射孔器的穿深性能的2个关键参数。在设计中采取多种措施增加弹间距,以减少弹间干扰,保证穿深。详细介绍了多种设计方案的试验筛选过程。经检测,产品孔密26孔／m,混凝土靶平均穿深409mm、套管平均孔径9．0mm,达到了设计要求。     

双复射孔器的原理、应用及前景展望

本文以双复102型射孔器的设计为例，介绍双复射孔器原理及应用。双复射孔器的原理就是利用复式枪结构实现无用能量的分解；利用复式弹及全封闭结构实现有用能量的集束释放，采用复式枪可以分解爆炸冲击波对射孔枪的作用，较大幅度地减薄枪壁的厚度，为扩大枪体外径和内径提供条件。扩大枪的外径可以减小射流在穿透井液时的损耗，提高射孔弹穿深，还可以使套管上的孔眼分布趋于均匀一致，有利于减小射孔对套管的损伤；扩大射孔枪的内径可以提高射孔弹的内炸高，达到提高穿深的目的，复式射孔弹缩短了射孔弹峰压与火药燃气峰压的时差，加速了火药燃气脉冲沿射流方向同轴加载的过程，实现了能量的集束释放，提高了火药的效率，射孔弹采用肩台式装药，进而增强了扩孔造缝能力。双复射孔器设计上具有独到之处，提高了射孔器的各项主要技术指标，为中、低渗透油层的开发提供了更有效的技术手段，是新井（或新层）射孔首选的射孔器，具有广泛的推广应用价值。139.7mm以上的各种套管井中使用的射孔器都可以按照这种原理进行设计。     

等深盲孔对射孔枪耐压及穿深性能的影响分析

高压射孔枪大多通过加大壁厚来提高耐压值,但同时又增加了射孔弹穿透枪管的能量损失。鉴于此,提出了等深盲孔这一新概念。利用ANSYS建立了一系列不等深盲孔和等深盲孔射孔枪的有限元模型,对比分析不等深盲孔和等深盲孔对射孔枪耐压性能的影响,结果表明等深盲孔射孔枪的耐压性能优于不等深盲孔射孔枪,平均提高9.3%,其中盲孔深度3.5 mm的SQ89×8.8 mm射孔枪和盲孔深度4.0 mm的SQ89×10 mm射孔枪采用等深盲孔结构后耐压性能分别提高了18.68%和16.65%。利用True Grid建立了射孔弹侵彻不等深盲孔和等深盲孔的有限元模型,通过仿真发现,等深盲孔比不等深盲孔更能减少射流能量损失,提高射孔器穿深。研究结果为高抗压深穿透射孔器的研制提供了新的思路。     

高抗硫化氢无枪身深穿透射孔弹研制

为防止含硫化氢高的气井中酸性介质对过油管射孔器材的腐蚀,开展高抗硫化氢无枪身深穿透射孔弹的研制。从射孔弹抗硫化氢材料优选、装药和药型罩结构设计、承压设计等方面进行阐述,试验表明,射孔弹耐压达94 MPa,混凝土靶穿深平均达997.5 mm,平均穿孔孔径9.8 mm。在普光xxx井共射孔10次,射孔厚度30 m,射孔弹发...     

水平井用内定向复合射孔器研制

研制了在水平井中能自行定向的内定向复合射孔器.为提高其安全性能,通过调整枪身壁厚和减小枪身孔眼面积来增加枪身强度,通过改进压裂弹设计,如改进压裂弹药盒结构,改进压裂弹装药及阻燃层以延长压裂弹的点燃时间等,来降低压裂弹产生的峰值压力.为保证弹架灵活转动和定向,改进了弹架固定装置的设计,在弹架外配置了配重块,在弹架与弹架间增加了轴承.在3种型号复合射孔器的混凝土靶试验中,各项指标均符合有关行业标准.     

高孔密89型深穿透射孔器研制

本文从装枪孔密、射孔弹排列结构、弹间干扰、枪内炸高、射孔弹的装药结构和药型罩等方面分析了影响高孔密（HSD）89型深穿透射孔器穿深性能的主要因素。阐述了高孔密条件下弹间干扰对射孔器性能的影响规律，论述了解决弹间干扰的主要手段；分析了炸高对射孔弹性能的影响；总结了HSD89型深穿透射孔器研制过程中取得的几点心得，以期为今后的研制工作提供参考。     

新型水平井射孔枪的研制与应用

为了提高水平井射孔枪的定位精度和传爆可靠性，研制了2种新型水平井射孔枪。其中S系列常规水平井射孔枪采用内定向旋转的弹架总成结构和导爆索随动旋转的传爆结构，提高了水平井射孔作业的定位精度并保证了其安全可靠的传爆性能；水平井增效射孔枪在机械机构上实现了将水平井射孔技术和增效射孔技术两项技术合为一项，拓展了水平井射孔技术。多次现场应用证明，新型水平井射孔枪的各项技术指标均达到了设计要求，取得了满意效果。     

台4平1井完井工艺

为提高采收率和单井产能,改善油田开发效果,华北油田首次在砂岩油藏进行了水平井开采试验。针对第1口水平井——台4平1井的地质特点,通过多套方案对比,优选出?139.7 mm油层套管射孔完井方式,选用油管输送射孔工艺、近平衡压力射孔方式、89枪和89-Ⅲ弹、孔密16孔/m、180°下相位4排定向布孔方式,使用处理过的该断块地层污水作为洗井液和射孔液。为防止落物掉入水平段,研制出以Y241封隔器、KHT脱接器和泄压球座为主的防落物管柱。为今后水平井在华北砂岩油藏的进一步推广应用提供了经验。     

高温高压条件下射孔效能试验研究

介绍了模拟储层高温高压条件的射孔试验装置和试验枪，对目前常用的DP36RDX（89型）、DP44RDX（102型）、DP50RDX（127型）射孔弹进行了不同温度、不同压力条件下在砂岩靶、灰岩靶上的射孔试验研究，得出了穿深随温度、压力变化的基本规律。对三种射孔弹穿深变化的原因进行了分析，提出了改进措施，大大提高了射孔弹在高温高压条件下的穿深。     

无围压射孔技术研究

为了保证施工安全,在射孔完井施工时井筒内要预留一定高度的射孔保护液,这样对于地层压力较低的井,负压值将难以实现,在射孔后射孔液就会进入地层,对地层造成伤害,影响油气井的产能.无围压射孔技术就是研究在高负压甚至无围压条件下实现射孔完井.介绍了无围压射孔技术的研究和初步应用,着重介绍通过对枪体、弹架材料的优选和结构设计,实现了射孔器在无围压条件下射孔完井.无围压射孔枪穿孔后,枪身孔眼、胀径符合SY/T5128-1997标准规定.应用无围压射孔技术对套管和水泥环的伤害较小,满足要求.通过现场应用取得了较好的效果,该工艺技术对低压、低渗油气藏特别是气井的射孔完井具有重要应用价值.     

油气井射孔模拟装置的研制与应用

为了更好地服务于油气开发,推进射孔技术进步,稳定和提高射孔弹性能,研发了一套配套高温高压射孔模拟试验室使用的油气井射孔模拟装置。该装置能够完成真实井况下的井筒温度、油(套)压力、射孔枪壁厚、套管壁厚、环空大小、炸高等影响因素的加载,射孔后能够完成射孔弹的穿深、枪管孔径、套管孔径、枪管变形、套管变形等数据检测,不但能够实现单发射孔弹检测,也能够实现多发射孔弹联合检测。试验结果表明,这套油气井射孔模拟装置安全性能好,靶套装置循环使用性能强,试验室操作方便,优势明显,试验效果良好。最后针对试验中存在的问题,提出了相应的改进措施。     

利用测井资料预测射孔穿透深度

射孔穿透深度是产能评估、产率比计算最基础的资料,是射孔优化方案的基本条件.根据炮弹性能和岩层的强度参数,考虑套管、水泥环的能量损耗,计算了以井壁为起点的实际射深.对枪身不居中、炮弹不贴套管壁进行了间隙校正,计算出最大射深和最小射深.对1口有污染半径资料的井进行了射孔穿透深度计算与分析.许多井的测井资料不具备射孔穿透深度的计算条件,新的射孔穿透深度预测方法使大多数井能准确地计算出射孔穿透深度.     

液体拒传安全磁电雷管的研制及应用

在油气井电缆传输有枪身射孔作业过程中,当射孔枪密封破坏,枪体中渗漏进液体时,容易发生炸枪事故.研制的在空气介质中传导爆轰、在液体中隔断爆轰的液体拒传安全磁电雷管很好地解决了这一问题.液体拒传安全磁电雷管必须安装在射孔枪的底部位置,经过在安塞油田的试验和应用达到了设计指标和目的.     

川南页岩气套管变形井分簇射孔管串 泵送工艺分析

川南地区的页岩气水平井的套管变形严重,影响分簇射孔管串的泵送作业时效和安全,成为制约页岩气高效开发的“卡脖子”因素。针对短期内无法完全消除套管变形的现状,分析套管变形后的主要形态与尺寸,介绍了利用CCL信号曲线与井口电缆张力变化快速判别套管变形井中泵送遇阻、遇卡的方法。对比研究了常规分簇射孔管串与小外径分簇射孔管串在不同井斜角的水平井段内的泵送参数匹配关系,当小外径分簇射孔管串的桥塞直径为ø85～88 mm、泵送设计排量为3.0～3.2 m³/min、泵送设计速度为2 500～3 000 m/h时,可有效确保变形139.7 mm(51/2英寸)套管内泵送作业的安全性及时效性。     

油气井全通径射孔夹层系统的研究

全通径夹层系统是全通径射孔的重要组成部分,其性能直接影响到全通径大跨度、多层段射孔作业的成败.经过弹架材料的优选、走索形式的设计以及弹架壁厚的优化,设计了全通径夹层系统核心部件的自毁式夹层弹架以及相应的夹层枪身、定位对止组件.通过地面试验及现场应用结果表明,该夹层系统满足现场应用要求.     

爆轰与聚能射流下射孔枪和套管的应力强度耦合仿真分析

为了探明聚能射孔爆轰冲击载荷下套管的力学性能,在LS-DYNA软件中建立射孔弹-射孔枪-套管三维模型,应用ALE算子分离算法,实现爆轰、药型罩固流转化、侵彻套管和射孔枪的大变形与流固耦合仿真,分析爆轰波叠加对能量、密度、射流速度、套管和射孔枪强度的影响。结果表明,射孔枪射孔孔径为18.7 mm,套管射孔孔径为7.7 mm,穿透射孔枪盲孔过程消耗了大量能量;射孔枪各孔相连125 mm宽带内,最小应力774 MPa,接近材料屈服强度,高爆轰压力作用下发生了“胀枪”;对比单射孔弹射穿套管,3枚射孔弹所用时间减少了8 μs,最大应力增加了260 MPa,并且套管应力值超过材料屈服强度范围(较单枚增加了2.5 mm的圆环),爆轰重叠区域中心的套管应力也提高了739 MPa,说明爆轰波弹间的叠加加重了对套管的伤害。研究结果为射孔枪安全优化设计和爆轰冲击下套管的力学性能分析提供了技术指导和新思路。     

复合射孔技术在×53-平37水平井中的应用

水平井复合射孔由于射开厚度大,设计药量多,施工风险高,极易发生安全事故。为了保证施工安全,采取了7项技术措施,包括复合射孔枪优选;射孔枪身耐外压检测;枪身盲孔泄压检测;起爆方式优选;压裂火药用量设计;管柱应力分析;施工安全控制。通过7项技术措施,保证了施工的安全性,圆满完成了该水平井的复合射孔施工,为水平井复合射孔继续深入研究积累了经验。