新型水平井复合射孔枪研究

大庆油田水平井通常采用的是φ139.7 mm套管,由于水平段起伏波动造成变形,使得套管内有效内径变小,需要研制一种在102型与89型之间的、适合在φ139.7 mm套管水平井内使用的新型水平井射孔枪。通过枪身材质优选、弹架结构设计、枪身连接结构设计和新型射孔弹开发,研制了新型95水平井射孔枪和新型深穿透射孔弹,平均穿深达到645 mm,比89型水平井射孔枪穿深提高29%,并且能够实现在水平井射孔段内任意方向定向射孔;研制了新型95型水平井复合射孔枪,检测了该枪的安全性能指标,优化出了最佳火药装药量。在大庆油田现场试验证明,新型95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。     

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.     

充轻质气增效射孔器研制

射孔器内充轻质气可提高射孔穿深。叙述了该技术的原理及结构。所研制的充轻质气增效射孔器由火工部分、枪身部分和充轻质气部分组成。为雷管安全可靠地引爆射孔器,特别设计了隔板传爆结构。综合考虑了射孔弹炸高、射孔孔密、相位/相位角等因素,进行了3组射孔器打靶试验,射孔穿深最多可提高13.5%。     

一种新型单接头油管输送射孔枪及其应用

普光气田属于典型的“压力高、温度高、气体高含硫化氢”三高气田,且气井井深、井斜角大、射孔段长,传统射孔枪已无法满足现场需要,急需研制新型射孔枪。为此,在传统射孔枪研制技术的基础上,通过严格的枪身材质优选、规格确定、弹架结构和传爆接头设计以及导爆索优选,经过地面试验,成功地研制出了一种钢级TP110S,外径114 mm,壁厚11 mm,耐压120 MPa、耐温140 ℃以上的弹架紧固式单接头油管输送射孔枪。与传统射孔枪相比较,该新型射孔枪高抗硫、耐温高、抗压、抗拉、抗挤,在结构上采用弹架紧固式结构,使得弹架与枪体基本同轴,枪内炸高一致,提高了射孔的稳定性。目前该新型射孔枪已在普光气田现场多口气井投产中得到应用,射孔成功率达100%,且气井的产气量与预测结果一致,表明射孔枪设计合理、性能可靠,可在类似气田的开发中推广使用。     

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。     

枪内炸高对射孔器技术性能的影响

分析了大直径深穿透射孔器中射孔弹枪内炸高对射孔器技术性能的影响规律。以127型射孔器为例,通过试验表明枪内炸高对射孔器技术性能影响巨大,给出了127型深穿透射孔器枪内炸高等有关数据,对设计其他射孔器具有一定的参考作用。     

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。     

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。     

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。     

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.     

常规孔密井高能气体压裂技术

研究的常规孔密井 (10～ 12孔 /m)高能气体压裂技术解决的技术关键有 :(1)研制了HEGF—L型压裂弹 ,由载体、点火具、引火药、主装药和缓速药组成 ,可根据地层情况调节缓速药的位置和数量 ,达到最佳压裂效果 ;(2 )给出了加药量计算公式 ;(3)制定了保护套管、水泥环和电缆的措施。 2 8口常规孔密井的现场试验及应用统计表明 ,该项技术施工成功率、工艺成功率 10 0 % ,施工简单 ,成本低 ,对套管和水泥环的伤害较小 ,压裂增产效果显著。     

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。     

聚能射孔弹侵彻性能评价方法

为弥补射孔打靶物理试验的不足,完善聚能射孔弹优化设计方法,基于爆炸冲击动力学分析程序AUTODYN,采用Lagrange算法建立了聚能射孔弹侵彻性能评价数值方法,研究了聚能射流侵彻过程混凝土靶孔道形态及射孔枪/套管/靶体的动态响应。与室外打靶试验相比,混凝土靶体孔深数值分析误差为4.27%,孔径数值分析误差为5.26%,数值结果可靠;根据射孔弹侵彻过程动态仿真结果数据,可得到射孔枪/套管的穿孔形态、毛刺高度、混凝土靶损伤程度与压实带厚度等关键数据,为射孔弹优化设计及型号优选提供依据。     

?60mm液压延时器的研制及应用

小井眼水平井长井段一次射孔,易产生瞬间形成的气塞,损伤套管及固井水泥环,同时也可能造成地层大量出砂堵塞井筒,发生枪卡、埋井等事故。为此,研制了?60 mm机械液压延时器,利用液压延时原理,控制各组点火起爆器的起爆时间,设计了不同尺寸的延时销,达到不同的延时时间,分段、分时、间隔引爆射孔枪,分散射孔能量,完善了中、长半径的水平井射孔工艺,解决了长井段水平井TCP射孔存在的问题。介绍了?60 mm液压延时器的结构、工作原理,该仪器的研制成功,为水平井TCP射孔安全提供了重要的保证,经多次现场应用,取得了较好的效果。     

双复射孔器

分析了现有射孔器存在的问题。论述了复式射孔枪和射孔弹的原理结构。双复式射孔器主要由复式射孔枪、复式射孔弹两部分组成。复式射孔枪是由内枪和外枪双层枪组合而成，可以尽量减薄枪壁的厚度并解决枪体胀径超标问题。外枪采用小直径薄底盲孔，以减小射流通过盲孔的能量损耗，不预制泄压孔；内枪采用全封闭结构，以实现复式射孔弹能量的集束释放。复式射孔弹是由增效头（内装火药）与肩台装药式射孔弹两部分同轴组合而成。复式射孔弹拉近了射流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。射孔弹采用肩台式装药，进而增强扩孔造缝的威力。因为该型射孔器既可以适当扩大枪径，又具有穿孔深、孔容大、造缝、解堵力强、减小对套管损伤等特点，因此提出在新井（或新层）特别是中、低渗透油层中射孔，应当首选双复式射孔器。     

定向井连续油管机械定位射孔技术分析及应用

在大斜度井、水平井中采用连续油管输送射孔枪,存在卡钻、电缆及枪身难以下入等问题,使得射孔作业效率低,井控风险高.在分析连续油管机械定位原理的基础上,研制了新型机械定位装置.结合连续油管作业机独特的作业性能,形成了连续油管机械定位射孔工艺.该工艺技术已在58口井、114段定向井和水平井中应用,定位最大井斜达到84.26°...     

水平井射孔技术在特殊井况中的应用分析

分析了胜利石油管理局测井公司目前水平井射孔技术发展的状况。着重介绍了水平井射孔技术在小井眼、大井眼及复杂井况条件下特殊井中的技术要求和特点。已完成13口特殊井况水平井射孔施工。例举桥69-平1井和郑科平1井为实例介绍了施工应用情况,对应用效果进行了分析和前景展望。