潘勇 楊平

摘要:全通徑射孔槍通常的設(shè)計(jì)思路是槍內(nèi)零部件全部破碎成細(xì)屑或燃燒成灰燼并全部落入下部的口袋槍或井底口袋。本文在槍的結(jié)構(gòu)上提出新的思路,采用不燃燒不破碎的彈架,大大減少了槍內(nèi)零件的碎片和彈架的造價(jià),結(jié)構(gòu)上也比較簡單,更容易實(shí)現(xiàn)管柱內(nèi)的可靠全通。

關(guān)鍵詞:射孔槍全通徑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)彈架

中圖分類號(hào):TE925 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)04(c)-0083-02

全通徑射孔器的通常設(shè)計(jì)思路是在負(fù)壓條件下,用油管輸送的方式將其下到預(yù)定的位置,引爆起爆器,在完成射孔作業(yè)的同時(shí),射孔管柱內(nèi)所有零件在爆炸產(chǎn)生的巨大沖擊波作用下破碎。并將起爆器芯部、槍串內(nèi)部零件全部落入下部的口袋槍或井底口袋內(nèi),使整個(gè)射孔槍管串全部貫通,成為生產(chǎn)管柱的一部分。這種思路對彈架的要求是比較高的:既要滿足一定的強(qiáng)度和剛度,又要在射孔后破碎或燃燒。所以怎樣解決好彈架問題一直是全通徑射孔槍設(shè)計(jì)的關(guān)鍵和難點(diǎn)。

本文在槍的結(jié)構(gòu)上提出新的思路,采用較大外徑的普通無縫鋼管做彈架,內(nèi)部通徑可以達(dá)到68mm。不燃燒不破碎,大大減少了槍內(nèi)零件的碎片,從結(jié)構(gòu)上保證整個(gè)管柱內(nèi)部可靠全通。

1全通徑射孔的特點(diǎn)和功能

用常規(guī)射孔方式形成油氣流通道是砂巖儲(chǔ)層油、氣田的主要完井方法。同時(shí)這種方法也會(huì)給儲(chǔ)層帶來二次污染傷害,降低射孔孔眼附近的滲透率。應(yīng)用通徑射孔技術(shù)完井作業(yè),可以減少地層傷害并形成可測試作業(yè)的管柱通道。在油氣開發(fā)過程中,當(dāng)多層合采高壓油、氣層,特別是氣井,可減少污染,提高生產(chǎn)能力,又能實(shí)施生產(chǎn)測井,取得各產(chǎn)層的多種生產(chǎn)參數(shù)。因此這項(xiàng)技術(shù)有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,在油、氣井開發(fā)中都會(huì)有廣闊的應(yīng)用前景。

而全通徑射孔槍既適用于普通油氣井,又適用于高壓油氣井,不僅可以減少管柱起下,節(jié)約施工費(fèi)用。更重要的是避免射孔后高壓油氣井起下管柱帶來的風(fēng)險(xiǎn)或由此造成影響產(chǎn)量的問題,同時(shí)還避免壓井造成地層污染傷害。

全通徑射孔技術(shù)除了具備常規(guī)油管輸送射孔的全部功能外,還具有以下特點(diǎn)和功能。

(1)由于射孔后可以形成軸向大通徑,起到有效的釋放沖擊波的作用,所以可以在一定程度上避免炸槍事故。

(2)全通徑射孔用于完井生產(chǎn)管柱,可以縮短試油周期,降低試油成本。尤其對于具有一定自噴能力的高壓油、氣合采的生產(chǎn)井或氣井,可減少對地層的污染。由于作業(yè)后無需起管柱便可進(jìn)行生產(chǎn)測井、酸化壓裂、地層測試和采油等作業(yè),這不僅降低了作業(yè)成本,而且避免了因?yàn)槠鹣鹿艽鴫壕斐傻亩挝廴尽?/p>

(3)可以進(jìn)行射孔與測試聯(lián)作。由于射孔后從起爆器至槍尾與油管貫通,形成直徑φ68mm的通徑,大于27/8英寸油管內(nèi)徑(φ62mm),因而可以將井下儀器下至井底進(jìn)行全井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)測井和監(jiān)控。全通徑射孔器射孔后槍身變成篩管并正對油氣層,便于洗井和地層排污,有利于酸化及加砂壓裂作業(yè)。

(4)可以進(jìn)行射孔與酸化聯(lián)作,主要是在不能丟槍的井中進(jìn)行聯(lián)作。

(5)可以進(jìn)行射孔與加砂壓裂聯(lián)作,也是在不愿丟槍的井中進(jìn)行聯(lián)作。

(6)可用于欠平衡條件井和已射孔井。

2全通徑射孔槍的關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 已有的全通徑射孔槍的技術(shù)分析

全通徑射孔起爆器和低碎屑射孔彈已經(jīng)研制成功并且技術(shù)已經(jīng)成熟。所以只要射孔槍的研制取得成功并且技術(shù)成熟,全通徑射孔工藝就可以推廣使用。

目前已經(jīng)有一些射孔槍廠家研制成功一些型號(hào)的射孔槍,基本上是以自燃型或粉碎型彈架為主。這些全通徑射孔槍需要解決以下問題。

(1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如何保證槍串間可靠傳爆。

(2)槍串間如何設(shè)計(jì)連接,以防止槍串內(nèi)形成死臺(tái)階。

(3)自燃型、粉碎型或脹貼式彈架的研制及定位方法。

(4)丟手槍尾或口袋槍的設(shè)計(jì)。

因?yàn)閺椉芤酝獾纳淇讟尳Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不存在什么難題,所以采用什么材料和形式的彈架是這些全通徑射孔槍的設(shè)計(jì)關(guān)鍵與難題。

采用自燃型或粉碎型彈架面臨的難題是彈架材料難以保證滿足實(shí)際使用下的惡劣環(huán)境。幾種常用材料的優(yōu)缺點(diǎn)見表1。

粉碎型彈架還要解決裝彈盲區(qū)的破碎問題,目前是應(yīng)用一種特殊的射孔彈,只穿透射孔槍而不穿透套管來解決,使用上有一定的風(fēng)險(xiǎn)。

采用脹貼式彈架的原理是彈架不破碎或自燃,而是脹大后緊緊的貼在射孔槍的內(nèi)壁,從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)部貫通。同樣在裝彈盲區(qū)的問題上,仍然要采用上面所說的特殊的射孔彈,以保證有足夠壓力將此區(qū)域的彈架管脹大到緊貼射孔槍內(nèi)壁。

2.2 新型的全通徑射孔槍結(jié)構(gòu)可行性分析

經(jīng)我們分析研究發(fā)現(xiàn),其實(shí)在槍身外徑大于等于102的射孔槍結(jié)構(gòu)上可以使用大口徑的彈架,使其內(nèi)徑在60以上,而不必非得采用脹貼的方式。我們只要將彈架固定好,起爆后就能全通。

采用大口徑的彈架必須用彈托將彈固定在彈架內(nèi),可以因此而提高炸高,提高射孔效果(圖1)。

采用大口徑的彈架甚至可以設(shè)計(jì)直接安裝雙復(fù)式增效射孔彈,可以實(shí)現(xiàn)全通徑雙復(fù)式射孔(圖2)。

此型結(jié)構(gòu)在起爆后只有扶正環(huán)、彈托和射孔彈的碎片。這些碎片總量是比較少的,而且碎片體積也不會(huì)大,能很順利的落入槍下口袋。

由于彈架的內(nèi)徑最大可以達(dá)到68mm,所以即使有不裝彈的射孔盲區(qū)存在,也不影響內(nèi)部通徑,也不需要安裝特制射孔彈,大大降低了風(fēng)險(xiǎn)系數(shù),還節(jié)約了成本。

由于內(nèi)徑差別不大,可以用89夾層槍進(jìn)行連接,能達(dá)到槍內(nèi)沒有臺(tái)階并平滑過渡,如圖3所示。

3結(jié)論

本文主要是通過對φ102全通徑射孔槍的結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì),驗(yàn)證了新型全通徑射孔槍結(jié)構(gòu)上的可行性。此結(jié)構(gòu)避免了原有全通徑射孔槍設(shè)計(jì)中存在的相關(guān)技術(shù)難點(diǎn),又保證了全通徑射孔槍的性能。采用此結(jié)構(gòu)的射孔槍,彈架可以使用普通無縫鋼管,采用激光切割方式加工,加工高效快捷,加工成本低,結(jié)構(gòu)簡單,現(xiàn)場裝配方便,具有很好的性價(jià)比。此槍即使有裝彈盲區(qū)也不會(huì)影響到此射孔槍的通徑效果,節(jié)約了裝彈,增強(qiáng)了安全性能,并能用夾層槍實(shí)現(xiàn)多層射孔,用雙復(fù)彈實(shí)現(xiàn)雙復(fù)式射孔,是全通徑射孔的理想解決方案。

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