适用井下钻孔的高能射孔增透技术研究与应用

针对低透气性煤层瓦斯难以抽采技术难题,以江西涌山煤矿抽采瓦斯钻孔为研究对象,依循聚能爆破原理,采用LS-DYNA软件模拟高能复合射孔弹产生高能气体侵彻煤层应力变化与裂缝拓展情况,得到高能复合射孔弹侵彻煤层深度,同时设计一种适用煤矿井下钻孔的高能复合射孔弹弹架及其固封装置,最终在煤矿井下试验成功.模拟研究与现场试验结果表明:高能复合射孔弹爆破压裂具有一定的方向性;压裂出的裂缝以纵向裂缝为主,同时随着射流动能降低,纵向裂缝也逐渐尖灭,浸彻煤层深度(即压裂影响半径)约1.65 m;同一射孔弹架中的多个射孔弹起爆后形成的金属射流相互影响较小,且金属射流对压裂孔周围煤层的扰动随着金属射流与压裂孔壁距离的加大而逐渐减弱.     

基于LS-DYNA的射孔弹侵彻煤层可行性探究

为了解决高瓦斯低透气性煤层的瓦斯预抽问题,采用LS-DYNA3D非线性动力学有限元分析软件对射孔弹压垮药型罩形成射流过程和侵彻煤层进行了数值模拟,分析了金属射流的形成以及侵彻煤层作用范围,侵彻深度1.4 m。并与无药型罩射孔弹侵彻煤层即切缝药卷爆破进行了对比。结果表明,侵彻深度较无药型罩射孔弹提升了250%,作用面积提升了2592%。     

复合射孔聚能射流速度场变化的数值模拟

分析了复合射孔聚能射流衍化的物理过程,利用Fluent软件模拟不同孔径下聚能射流速度场的变化情况。研究表明:射孔弹在φ18 mm的孔径下射流效果最好。孔径过小,射流速度快但连续性差;孔径过大,射流连续性好但速度降低。孔径大小应与所用射孔弹尺寸相适应。     

坚硬顶板复合爆破定向造缝技术及工程应用

造缝切顶是改变坚硬岩层破断运移规律，进而控制采场强矿压的有效手段。为了实现定向、弱扰动、大间距的造缝切顶，开发了一种坚硬顶板复合爆破定向造缝技术。在系统性的介绍该技术关键设备——高能射孔枪的结构组成的基础上，分析了复合爆破定向造缝切顶的工艺流程；基于AUTODYN数值计算软件，阐明了基于聚能射流和高压劈裂的复合爆破定向成缝机制；采用LS-DYNA软件构建了聚能射流及高压劈裂数值模型，优化了射孔弹尺寸及助推剂用量；开展了坚硬顶板复合爆破定向造缝地面实验，揭示了相邻孔间裂缝扩展延伸特征，验证了射孔弹尺寸和助推剂用量的合理性；在塔山煤矿8311工作面进行了坚硬顶板复合爆破造缝切顶工业实验，监测了8311工作面推进过程中2312临空巷道煤柱不同深度的垂直应力峰值，得出如下结论：(1)复合爆破技术定向造缝机制是聚能射流冲击岩石侵彻面上形成的压力远大于岩石的强度，造成岩石发生破碎，形成定向孔道；二次爆燃产生的高压气体进入射孔孔道内，在“气楔”作用下沿着孔道形成连续平整的裂隙面。(2)在射孔弹口径为40 mm、助推剂为4片时，复合爆破定向造缝技术可以实现1.5 m钻孔间距下中粒砂岩层劈裂。(3)现场...     

射孔注浆技术在田兴铁矿1~#主井的应用

注浆射孔的原理是利用专用的聚能射孔弹爆炸时产生的高能射流,在指定位置射穿枪壁、套管,在周围形成均匀孔眼,有利于注浆压力平衡。     

射孔完井中储层损害机理分析及保护技术

射孔完井是一种非常重要的完井方式，对其作业过程中储层损害机理进行分析研究，从而采取相应的保护技术和措施意义重大。不少专家、学者对射孔损害机理和保护技术也进行了研究，但都比较零散，比较系统地总结了他们的研究结果。同时，通过大量的调研和参与相关课题的研究，提出了从射孔方法的选择和射孔作业设计施工操作的规范性上着手最大限度减少射孔对储层损害的新思路，还特别强调了保护储层的系统性。     

负压射孔对低渗透油藏的产能影响研究

针对低渗透油藏储层物性差、敏感性强、射孔容易造成地层污染的特点,采用负压射孔成为低渗透油藏油层保护的重要完井方法。研究了利用油管传输弹架和枪身系统,压力引爆的负压射孔技术,并以相对产率比为优化目标,利用有限元方法分析了负压射孔产能的影响因素。研究得到,相对产率比随着孔深的增加而增大;同样也随着孔密的增加而增大,但是当孔密增大到一定程度以后,相对产率比增加的幅度变化不大。当压实带伤害程度达到0.5以上,且小孔径、低相位角射孔方式可以使油井的产能得到极大的提升。压力引爆负压射孔为发展低渗透油藏的油层保护、增大产能技术提供了一条新方法。     

油井射孔技术的现状与展望

射孔作业是石油钻井行业中完井施工部分的关键环节之一，射孔作业在提高油气井的油气产量方面发挥着重要作用，通过近几十年从业者的不断努力研究，射孔技术取得了长足的进步。这些新技术的研究与应用提高了射孔作业效率、增加了单井产能，保护了油藏，提高了油田的开采寿命。重点介绍了深穿透聚能射孔技术、复合射孔技术、定向射孔技术和欠平衡射孔技术的研究现状，并对油井射孔技术的未来发展进行了展望。     

我国工业炸药和起爆器材的现状与发展

本文阐述了我国工业炸药,如含水炸药、粉状与粒状炸药,起爆药柱和各种起爆器材(工业雷管、导爆索、导火索、塑料导爆管、射孔弹等)的现状与发展历史,并对今后的发展进行了预测。     

浅层煤层气强脉冲射孔压裂工艺试验研究

为了提高浅层、多层、薄层等低渗复杂煤层气井射孔完井及压裂改造工艺水平与效果,研究开发了强脉冲射孔与压裂复合工艺。研究表明:设计的多级压裂药与射孔枪复合结构工艺,实现了对煤层强脉冲射孔的増深增透作用,加大加深射孔孔眼约0.3~0.5倍;多组燃速压裂药对煤层形成的多级脉冲压裂作用,延长了地层裂缝;井口封闭式压裂设计提高了高能气体能量的利用率。     

射孔砂回收烘干筛选装置的设计与应用

石油钻井、压裂中需要大量砂岩,如何将大量的射孔砂回收烘干筛选处理是保证石油压裂、射孔高效、节能、节时、环保的关键。本文介绍了一种射孔砂回收烘干筛选装置的工作原理、组成结构及设计,并经现场试验证实了该装置可以很好地将除砂后的射孔砂进行烘干并筛选分离,达到了施工工艺要求。     

定向射孔多孔同步压裂裂缝交互扩展规律研究

针对传统切顶卸压沿空留巷技术很难控制顶板变形垮落等问题，为了更好地掌握切顶卸压时顶板的裂缝扩展规律，提出定向射孔多孔同步压裂切顶卸压方案并进行试验研究。在传统压裂试验过程中，射孔间距、注液速率对裂缝扩展效果影响较大，通过结合真三轴压裂渗流模拟试验系统与声发射监测系统，对300mm的立方体砂岩试件进行模拟试验。结果表明：声发射监测的声发射(AE)事件分布图能很好地反映出试件压裂过程中每个阶段的裂缝扩展形态和裂缝扩展规律；裂缝长度、起裂压力和裂缝缝网面积随横向射孔间距的增大而增大，裂缝宽度随射孔间距的增大而减小；随着注液速率的增大，主裂缝产生的次生裂缝减小，裂缝偏移现象也减少，复杂的裂缝也变得单一；压裂初期，裂缝从各射孔端部起裂，随着压裂的进行，射孔端部的裂缝变得复杂，主裂缝会沿着射孔方向扩展，形成横向射孔之间的贯通缝，最终裂缝从试件表面中部起裂扩展延伸至两端。研究结果可为定向射孔切顶卸压设计与施工提供一定的参考依据。     

复合射孔技术在低渗透油藏的应用

对王541断块应用复合射孔技术的7口油井及应用普通射孔技术的7口油井进行了研究和分析，在三种影响复合射孔效果的油层因素当中，泥质含量影响最大，孔隙度次之，厚度最小。故在泥质含量低、孔隙度小、油层厚度适中的地区，建议应用复合射孔技术。     

聚能效应原理及其在油气井深穿透射孔中的应用

钻井及固井过程中机械杂质、水泥及泥浆等对油气层近井带造成严重的堵塞必须先通过射孔来解除，以便沟通井筒与油气层，使油气通过射孔孔眼从油气层中流入井筒。所以油气井的射孔完井被称为是油气井投产前的“临门一脚”。而目前国内石油部门通常采用的射孔枪，其射孔深度一般在４００ｍｍ左右，有效孔径一般在１０ｍｍ左右，国外射孔深度在７００ｍｍ左右。本文试图从理论上探讨将来能射流穿甲作用运用于油气井深穿透射孔中，以期提高射孔深度与射孔孔径，改善地层渗透性，达到增加油气产量的目的。     

煤层气水平井射孔工艺初探

煤层气水平井开发技术是近几年国际煤层气领域应用的一种新技术、新工艺，可以大大提高煤层气采收率，对治理煤矿瓦斯灾害和提高煤层气资源利用率也具有重要作用，对煤炭系统而言，煤层气水平井射孔尚处于新兴阶段。本文引入了石油开采行业射孔专业的有关经验，主要探讨了可用于煤层气水平井的射孔器材、射孔工艺以及现场施工中需注意事项等方面的内容，供从事煤层气抽采的相关人员参考。     

江汉油田王广地区套管损坏统计分析研究

套管损坏是国内外油田普遍存在的问题，通过对江汉油田王广地区300多口套管损坏井的资料进行了统计分析，得出套管损坏绝大多数发生在泥（页）盐岩地层，套管设计载荷偏低，高压注水是加剧套管损坏以及射孔是射孔段套管损坏的主要原因，并针对泥盐岩的特点分析了套管损坏的机理。最后给出了减少损坏的建议。     

南海某油井地应力剖面的测井构建研究

地应力计算分析是并壁稳定性评价、油气并出砂预测、套管损坏变形分析、射孔设计优化以及压裂施工设计的前提与基础。海上油气并的垂向应力，由海水压力、未测并段岩层压力以及已测并段岩层压力三部分引起。在分析密度随深度变化趋势的基础上，确定了未测井段岩层压力；依据压裂曲线，利用破裂压力孔隙弹性计算模型，计算得到了在两个水平主应力方向的弹性应变量；并基于地应力的组合弹性经验关系模型，利用测并数据计算并构建了南海某油井的地应力剖面，为该并开发过程的出砂预测、套管损坏变形分析以及射孔设计优化等提供了依据。     

基于塑性铰模型的煤层气完井筛管抗挤强度分析

根据煤层气完井筛管受力特点建立了筛管受力的塑性铰模型,利用能量法推导出带有初始椭圆度筛管抗挤强度的计算公式,分析了相位角、射孔直径、射孔密度、初始椭圆度、径厚比和屈服强度等影响因素对筛管抗挤强度的影响规律,并对某煤矿使用的筛管抗挤强度进行了计算,与已有的实验数据和有限元计算结果进行了对比。计算结果表明：筛管抗挤强度的塑性铰模型具有很高的计算精度和准确度,可以满足工程实际需要;筛管抗挤强度随着射孔相位角、径厚比和初始椭圆度的增加而降低,随着屈服强度的增加而增加,相位角和椭圆度对筛管抗挤强度影响比较显著;在射孔直径小于12 mm、射孔密度小于120孔/m时,筛管抗挤强度随射孔直径和射孔密度增加变化不明显。建议在实际煤层气完井筛管设计过程中,采用小相位角,严格控制初始椭圆度,适当增加射孔直径和射孔密度,以达到提高筛管抗挤强度和增加过流面积的目的。     

煤层气水平井射孔完井段抗有效外挤能力的有限元分析

随着技术水平的不断发展与完善,现代水平井钻井技术在煤层气开采中得到了广泛的应用,其中射孔套管在不同的生产时期、生产条件和不同的煤层地质环境下,受力情况是不同的。在常规的条件下研究水平井段射孔套管的受力情况,即在确定套管的有效外挤压力的情况下,利用有限元分析软件ANSYS对射孔套管进行了实体建模、网格划分及有限元计算。最终通过数据处理及对比分析,得出射孔套管受力情况随着有效外挤压力增加的变化规律,从而确定了射孔套管达到抗外挤强度最小值时的最大有效外挤力,为套管强度设计奠定基础。     

普光气田水平井射孔技术的应用

普光气田水平井射孔技术针对普光气田的地质特点、工程条件和射孔难点,选用合适的射孔工艺、优化射孔参数、使用抗硫化氢腐蚀的定向和非定向射孔枪及多级延时起爆分段射孔技术,解决了普光气田水平井射孔的关键技术难题,能够满足地质、工程要求、保证可靠传爆、有效降低射孔枪遇卡风险.