针对燃气动力正压复合射孔技术的试验研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com·84·测井与射孔2004年·第3期燃气动力正压复合射孔技术的试验研究汪长栓王宝兴杨立冯国富石健(中国兵器工业204研究所)摘要：本文叙述了燃气动力正压复合射孔技术的原理、基本结构、装药设计、地面模拟试验及现场试验情况。结果表明燃气动力正压复合射孔技术利用一级和二级动力火药在射孔弹穿孔作用前后加压，燃气冲击造缝能力强，是解除近井地带污染，破碎射孔压实带的一项射孔新技术。关键词：燃气动力正压射孔复合技术限度地降低地层的伤害程度，增加可采储量。l前言2技术原理及基本结构以聚

2、能射孔和燃气压裂相结合为主要特征的复合射孔技术是九十年代国内外发展起来的提高2．1原理射孔质量的重要技术。目前在该技术领域我国已相继开发成功了“一体式”、“分体式”和“轴套式”通过点火系统点燃一级燃气动力装置内的动复合射孔器。这几项技术各有利弊，相互补充，应力火药，产生高温高压气体，升高射孔枪环空的正用规模不断扩大。随着我国开发的低渗、致密砂压力，当此压力升高到接近地层破裂压力临界值岩油气层不断增加，对复合射孔的穿深和造缝效时(破裂压力由地层性质确定，装药峰值压力由装果提出了更高的要求，因而深入开展射孔和燃气药量、装药类型等参数确定)，安全撞击起爆系统

3、脉冲的复合技术研究更为迫切L1。内的定位销钉被剪断(定位销钉的抗压值由破裂1992年美国Orgx能源公司发明了“超正压压力核算后设定)，此时高压气体推动活塞杆撞击射孔法(TOP)技术”，随后在1998年及2000年相起爆器引爆射孔弹射孔，与此同时，爆燃转换装置继报道了两篇有关用火药燃气作动力能源的正压将爆炸能量转换成燃烧能量，点燃二级燃气动力射孔技术专利【4]，但未见有关应用技术的报道。火药。通过一级和二级动力火药的协同作用，可近几年，国内部分油田开展了氮气式超正压射孔延长火药气体做功时间，快速破碎射孔压实带并技术的研究与应用，取得了较好的射孔效果，但

4、成延伸扩展射孔孔道，达到油井增产的目的。这是本较高[s]。2002年我所开展了燃气动力正压复因为在高温高压条件下引爆射孔弹，“气楔”压力合射孔技术研究，其特点是先升压后射孔再加压。高，压力上升速度快，会加大地层的压裂速度，射这种技术的作用过程和目前的先射孔后压裂的增孔后还有二级火药继续燃烧，产生的气体仍具有效射孔相比较，后者是高压作用于射孔孔道时射产生网状裂缝的作用，从而提高渗透率。孔已经完成，其高压作用有一定的时间滞后L1]，2．2结构而正压复合射孔是当压力达到地层破裂压力临界值时再射孔，在此状态下射孔有利于射流高速运燃气动力正压复合射孔装置由撞击点

5、火器、行，进入产层L5]，同时射孔后通过二级火药再次一级燃气动力装置、压力控制撞击起爆装置、射孔加压补充能量，在射孔孔道形成高导流裂缝，最大器、爆燃转换器及二级燃气动力装置等部件构成。收稿日期：2004—04—07作者简介：汪长栓．男．1967年生，高级工程师，1990年毕业于南京理工大学含能材料专业，现在两安兵器工业二0四研究所从事燃爆器材的研制开发工作维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com第3期汪长栓等：燃气动力正压复合射孔技术的试验研究·85·其基本结构如图1所示。(2)二级动力装药燃气压力估算二级动

6、力装药燃烧时，井简内燃气压力随时间的变化关系式为撞击点火器一级燃气动力装置碧一C2撞击活塞杆式中，C2一常数，与岩性、油层粘度、孔隙度、渗透撞击起爆器率有关；d一射孔直径，cm；一井筒压力，MPa；射孔器A。一阿佛加德罗常数；M一气体平均分子量；一井筒内燃气充填容积，cm。；N一射：／L：／L数；K一波爆燃转换器兹曼常数；T一绝对温度，K。二缓燃气动力装置从以上公式可以看出，火药燃烧的压力上升尾时间是压井液柱深度、套管内径、射孔参数(孔密、孔段长度、孔径)、装药量、地层结构的复杂函数，图1燃气动力正压复合射孔器结构示意图二级火药燃烧产生的峰值压力计算过

7、程非常复杂，因此施工设计时，一般采用经验公式估算。3装药设计4地面模拟试验及现场应用情况燃气动力正压复合射孔技术采用了“分段燃4．1模拟试验烧”的装药结构设计，可以控制火药在同一时刻不同时燃烧，由此避免了井筒内过高的峰值压力和为验证燃气动力正压复合射孔装置设计方案过短的作用时间。其一级动力火药装药量的设计的可行性，在地面进行了多次模拟试验，主要内容要考虑到套管最大承受力及地层破裂压力，还要为：考虑井筒液柱静压力及套管内径。二级动力装药①点火起爆性能试验；量设计除考虑以上因素外，还与射孔段长度、孔②燃气动力装置火药装药试验；密、孔径、地层渗透率、岩性有关

8、。参考密闭爆发③爆燃转换装置及点火具可行性试验；器测试火药压力计算方法及高能气体压裂弹的峰④系