射孔弹穿深与孔径模拟分析理论研究

提出了一种在地层条件下确定聚能射孔弹穿透深度和套管孔径大小的等量模拟换算法.该方法是将射孔弹穿过的每种介质(完井液、套管或油管、水泥和岩层)的长度转化为较为均一的钢靶的长度,通过计算每种介质对钢靶的换算系数,结合油井的结构,计算出射孔器在地层穿深.通过采集的4个射孔枪间隙值,用多元回归求得孔径与间隙的关系曲线,根据曲线就可查找到间隙对应的套管孔径大小.行业内普遍接受的射孔弹穿深和孔径计算误差范围是士10%,而等量模拟换算法的误差范围可减小到士2%,提高了射孔弹地层穿深与孔眼直径计算的精度.     

BH38RDX-46-89型大孔径射孔弹性能优化

为满足复杂地质条件下射孔作业的需要,选择25 g装药量的BH38RDX-46-89型射孔弹进行性能优化.运用微差法设计药型罩与装药结构,用数值模拟分析射流成型和侵彻,按设计配方进行打靶实验.优化后的89型大孔径射孔弹BH38RDX-46-89性能有显著提升,其穿钢靶孔径达到了16 mm,穿深提高到了111 mm,达到了大孔径深穿透的效果.实际应用表明该结构可以推广应用,该设计思路与采用的理论分析、结构设计仿真及试验相结合的优化设计方法对进一步研发系列大孔径深穿透射孔弹有着一定的指导参考意义.     

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。     

大孔径深穿透型射孔弹射流特征研究

本文通过实验和理论分析，提出大孔径深穿透型射孔弹的射流特征及对穿靶效果的影响，初步探讨了大孔径深穿透型射孔弹的设计规律，为大孔径深穿系列射孔弹的研发提供理论基础。     

新型大孔径射孔弹设计构想

本文在分析了目前大孔径射孔弹设计原理的基础上，在有效利用射孔枪空间的条件下，把深穿透射孔弹与大孔径射孔弹的设计原理结合起来，提出了大孔径深穿透射孔弹设计的新构想。即在深穿透射孔弹的药型罩口部到射孔枪内壁的空间里，增加了扩孔弹的设计，使深穿透射孔弹与扩孔弹结合在一起，形成了大孔径深穿透射孔弹的新的设计构想——双药型罩深穿透大孔径及大孔容射孔弹结构设计。     

射孔弹地层穿透深度试验研究

利用API标准检测设备进行了多弹型、多岩心、多压力条件下的实弹射孔试验.研究结果表明,射孔弹穿深与药量、岩石强度、孔隙度、声波速度、有效应力的变化具有明显的对应关系.如果射孔弹药量、孔隙度越大,岩石强度、声波速度、有效应力越小,则射孔弹地层穿深越大;反之,则穿透深度越小.在射孔弹地面混凝土靶穿深数据的基础上,利用声波速度预测射孔弹地层穿透深度是可行的,而且可以给出连续的地层穿透深度剖面,对于射孔优化设计非常有利.射孔孔眼直径参数稳定,与射孔弹药量、套管性能关系密切,与射孔所穿地层关系不大.     

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。     

超高温射孔弹高温高压条件下穿深性能试验研究

由于超高温射孔弹的地面测试的条件较实际工况条件存在较大差异,因此地面测试穿深性能并不能真实反映射孔弹在高温高压条件下的穿深水平。通过利用高温高压试验装置在不同温度压力条件下,开展89HNS型超高温射孔弹穿靶试验,研究了温度、压力、时间对超高温射孔弹穿深性能的影响。结果表明,温度升高对射孔弹穿深性能的影响较为有限,而压力升高会对穿深性能造成较大影响,在高温高压条件下射孔弹的穿深性能与地面测试存在巨大差异。     

等孔径射孔弹数值模拟与试验研究

采用数值模拟对比了3 1/2 in*型等孔径射孔弹与同规格常规深穿透射孔弹在井筒内装枪极限情况下的射流形态,并采用地面模拟试验对比了两者孔眼一致性.数值模拟结果表明,后者药型罩在压垮过程中形成了细长的锥形射流,尾部形成了粗大的杵体,而前者能够形成一段高速的杆式射流,不易受炸高的影响;地面模拟装枪侵彻钢靶结果表明,前者射孔后在套管上形成的平均孔径为12.3 mm,孔径稳定性为96.7%,比后者平均孔径提高了2.3 mm,孔径稳定性提高了20.4%,说明其具有较大的孔径和好的孔眼一致性,同时也验证了数值模拟结果与实验值相符.3 1/2 in型等孔径射孔弹地面模拟装枪侵彻混凝土靶平均穿深为810 mm,表明其具有深穿透特点.     

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。     

高温高压条件下射孔效能试验研究

为研究射孔器在高温高压条件下的实际工作状态,提高对射孔效能的认识,研制开发了高温高压射孔效能试验装置和试验枪。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,得出了穿深随不同温度、压力变化的基本规律。射孔弹在一定温度范围内穿深随温度的升高而下降。对3种射孔弹穿深变化的原因进行了分析,认为在高温高压条件下,弹型越大,受温度影响越大,其膨胀量越大,造成射孔弹总体结构改变的程度也越大,是射孔弹穿孔性能严重下降的主要原因。提出了2项改进射孔弹穿深的措施,即在射孔弹的口部加装橡胶圈;选择耐高温弹性胶对弹壳和药型罩之间封口,保证在高温条件下不失去弹性和粘接性。     

四川石油管理局178型和114型射孔弹研制成功

四川石油管理局测井公司针对中海油市场研制了178型高孔密大孔径射孔弹，这种射孔弹在API混凝土靶上穿深达到394mm，孔径达到20．2mm；研制的114型高孔密射孔弹穿深达到463mm。经中国石油工业射孔器材质量监督检查中心检验，这2种射孔弹各项技术指标在国内同行业中处于领先地位，达到了国际先进水平。     

改变压药工艺条件对射孔弹穿深性能的影响

在其它因素不变的情况下，改变射孔弹压药工艺条件对射孔弹穿深进行了对比实验。结果表明增大射孔弹装药密度可以提高其穿孔深度。通过两次压药，在一定的保压时间下，可使射孔弹的穿深性能达到最佳效果。     

高温高压对射孔弹性能的影响

正确的射孔设计和恰当的射孔工艺，可以使射孔对产层的损害最小，完善程度最高，获得理想的油气产能。国内，在很长的一段时间里，受试验条件的限制，以往对射孔弹的射孔性能评价是在地面条件（常温常压）、枪身与模拟套管之间没有任何流体的条件下对砂岩靶、混凝土靶进行的．与实际储层的岩性、地层的温度压力条件以及在井筒中的作业方式有很大差距．不利于对射孔弹的性能的正确评价，也无法为射孔参数的优化设计提供合理的参数。目前．有关井筒压力、地层的温度、压力条件以及地层的特性如何影响射孔弹的穿透性能，未见国内外有关的文献报道。因此，开展高温高压条件下的射孔弹的射孔性能评价方法研究非常有意义。 应用新疆石油管理局测井公司研制的高温高压射孔试验装置，系统地试验考察了大庆YD-89111型弹在不同温度、压力以及饱和状态测试条件下的穿透能力，经过对测试数据的整理分析，得出温度、井筒压力、地层压力对射孔弹穿透能力和穿孔孔径的影响。     

LLM-105炸药晶形对射孔弹穿深性能的影响

基于正交试验方法,采用X状晶形LLM-105造型粉为主装药装填102型超高温射孔弹,以相同的药型罩结构、装药结构和壳体为条件,通过选择LLM-105传爆药晶形、传爆药药量和传爆孔孔径作为影响射孔弹穿深的主要因素,用L9(34)正交试验表设计了3因素3水平的正交试验方案。试验结果表明,LLM-105传爆药晶形(A)对射孔弹的穿深影响最大,通过对比R值得到的主次关系为ACB,根据射孔弹最佳穿深得到了Y状LLM-105传爆药、传爆药药量为2g和传爆孔孔径为4mm的最优组合。     

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由大庆射孔弹厂研制开发的特深穿透射孔弹 ,通过中国石油工业油气田射孔器材质量检验中心的检测 ,成为我国目前惟一一家通过权威部门检测的穿深超过 1ｍ的特深穿透射孔弹生产厂家。　　深度超过 1ｍ的射孔弹是目前世界上射孔弹研制生产技术难度大、科技含量高的射孔弹种。作为我国生产规模最大、科研起点最高、科研力量最强和具有国际先进水平生产线的大庆射孔弹厂 ,专门成立特深穿透 1ｍ弹攻关组 ,利用计算机二维模拟设计系统等先进技术手段 ,采用新材料、新技术 ,终于研制成功穿深超过 1ｍ的特深穿透系列射孔弹。经中国石油工业油气田射孔…     

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。     

无杵堵大孔径射孔弹研究

杜明章，贾良平，李永清．无杵堵大孔径射孔弹研究．测井技术，１９９８，２２（增刊）：８９～９１分析了弹壳、装药、药型罩的结构及三者匹配关系，进一步研究了药型罩的配方、炸高对大孔径弹性能的影响程度。采用优化设计和正交试验法对大孔径射孔弹进行研究，经试验表明：采用合理的装药结构和与其匹配的药型罩参数（结构、配方、工艺）制造的射孔弹，能够增大孔径，提高穿深和消除杵堵。     

装填LLM-105炸药超高温射孔弹性能评价

在对块状晶形LLM-105炸药进行DSC和TGA热分析条件下,对装有该混合炸药的射孔弹进行常温、200℃/100h、220℃/100h和220℃/200h等4种环境温度条件下地面模拟装枪穿钢靶试验。不同温度环境下的块状晶形LLM-105炸药耐热性能良好,所装填的射孔弹经3种高温环境穿深,相比常温条件下的试验结果均有所降低,但降低率均小于8%,药剂无剧烈热分解、燃烧、爆炸现象。在上述3种高温条件下使用LLM-105混合炸药装填的超高温射孔弹耐热安全性良好。     

聚能射孔弹侵彻应力砂岩穿深预测

基于应力岩石条件下射孔弹性能评价方法,采用ANSYS Workbench以及多物质Euler算法建立了某规格射孔弹侵彻圆柱体应力砂岩的有限元模型,分别计算了侧向应力值与轴向应力值依次为0 MPa、5 MPa、10MPa、15 MPa、25 MPa、35 MPa、50 MPa时射孔弹在砂岩上的穿透深度,讨论了应力方向及大小对射孔弹穿深的影响规律。研究结果表明,应力方向对射孔弹侵彻砂岩深度的影响差异显著。垂直于射孔方向的应力使射孔弹在砂岩上的穿深随应力值增大呈对数关系减小,其中15 MPa与50 MPa时分别减小了22%与28%;平行于射孔方向的应力使射孔弹在砂岩上的穿深随应力值增大呈线性关系减小,其中50 MPa时仅减小了10%。本研究为储层在应力场、温度场等赋存条件下,采用有限元法计算预测射孔弹岩层穿深提供了一种科学可行的方法。