油气井射孔火工品失败原因分析

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维普资讯http://www.cqvip.com2004年·第2期测井与射孔油气井射孔火工品失败原因分析周璺宋留群童士斌门孟东(兵器工业西安213所)(辽河油田测井公司)摘要：本文对油气井射孔中出现的火工品半爆、熄爆、燃烧等非正常射孔现象，从理论上进行了分析。并提出了相应的判断方法及解决办法。关键词：射孔传爆传爆管导爆索射孔弹孔，射孔枪身中有多处鼓包现象，或枪身中有一处1概述或多处被撕裂；(5)在多支射孔枪串联作业中，上级射孔枪众所周知，射孔是完井作业中的最后一道工正常射孔，下级射孔枪正常射孔，中间的射孔枪未序，所有的努力都在这最后一刻见分晓。然而，却射孔，但中间枪的导爆索已不复存在；由于种种原因，在最后本该射孔的时候出现了不(6)在多支射孔枪串联作业中，上级射孔枪射孔的情况，造成了巨大损失。对此，笔者从各种未射孔，下级射孔枪未射孔，但中间射孔枪射孔可能影响因素方面作一种探索式分析。了；(7)在同支射孔枪中，上半部没射孔，下半部2产生现象没射孔，中间部分射孔。以上种种现象的发生，严重影响了正常的生我们知道，射孔器的内部构成基本是一样的。产，也促使我们的科技人员来探索其中的可能性。大多由发火头(或称起爆器、雷管)、传爆管、导爆索、射孔弹、弹架、射孔枪管等几个部分组成。3现象分析为常用的油管输送式射孔作业时，其起爆射孔过程为：通常人们在评价射孔时所说“响了”或“爆发火头一传爆管一导爆索一射孔弹了”，这是一个不准确的说法，虽然发生的现象都即在电或非电的激发作用下，发火头(或称起符合了炸药爆炸的三要素：反应的放热性，快速的爆器等)起爆，引爆其紧邻的传爆管，传爆管引爆反应性和生成气态物质。按照爆轰理论的观点，导爆索，导爆索起爆串联在其上的无数发射孔弹，随着反应方式和反应环境条件的不同，炸药的化实现射孔。学变化过程能够以不同的形式进行，而且在性质然而，在进行射孔作业时，尤其是较长枪串的上也是有很大的差别。按反应的速度和传播性油管输送式射孔作业，人们发现经常出现这样的质，可以将炸药的化学变化分为缓慢的化学变化现象：(热分解)，燃烧和爆轰。(1)发火头起爆，传爆管未起爆；燃烧和爆轰是炸药呈剧烈化学反应的表现。(2)传爆管起爆，导爆索未起爆；它们与一般的缓慢化学变化的主要区别在于：燃(3)导爆索起爆，射孔弹未射孔；烧和爆炸不是在全体炸药内进行，而是在某一局(4)导爆索起爆，射孔弹起爆，射孔枪身未射部发生的，而且二者都以化学反应波的形式在炸收稿日期：2003—12—22作者简介：周墨，男，1961年12月生毕业于北京理工大学。副主任设计师，企业科技带头人，硕士生导师。参与四十多项民爆产品的设计，获五项国家实用新型专利及多项省部级奖·发表学术论文12篇。 维普资讯http://www.cqvip.com测井与射孔2004阜药中按一定的速度一层一层地自动进行传播。化长并扩展到整个炸药。学反应区比较窄，化学反应就是在此很窄的反应撞击火帽的发火，必须具有一定的撞击能量。区内进行和完成。对火帽的撞击感度表示较多的是上下限法。上限炸药的爆轰是在一定条件下，以其最大速度是指100爆炸时的最小感度，下限是指100不而传播的爆炸变化。爆速一般可达每秒数千到近爆炸时的最大感度。测定上下限时，采用固定的万米。爆轰速度受外界条件的影响很小，在爆炸锤重，改变落高。点附近压力急剧升高，无论在敞开体系或密闭容撞击火帽的发火，需要的是冲击能量，而不是器中，爆炸产物都急剧的冲击周围介质，从而导致靠静压力。有这样的情况，施工后，提出管串时，对附近物体的毁伤和变形。发现击针刺人火帽里的深度很深，但是火帽却未爆轰过程有稳定爆轰和不稳定爆轰(也有书发火。这有可能是在各种原因作用下，撞针在初上称其为爆燃)。传播速度恒定不变的称为稳定始刺人火帽中时，能量不够，没有达到炸药中热点爆轰，传播速度变化的称为不稳定爆轰。起爆的所需能量，而在随后的井液静压作用下，撞炸药化学变化过程的三种形式在性质上虽各针缓慢的深人的刺人火帽内，但这已不能使火帽不相同，但它们之间却有着紧密的内在联系。炸发火了。也有可能是火帽装药漏装或少装药等火药的缓慢分解在一定的条件下可以转变为炸药的帽自身装配因素或加工因素的影响。因此，在施燃烧，而燃烧在一定条件也可以过渡到不稳定的工中，一方面要确保投棒在油管串内能快速运动爆轰，进而发展为稳定爆轰。根据需要，研究人员(即保证油管串内干净，且井斜不能过大)，保证投也可以将炸药的爆轰转变为燃烧，达到其特定的棒有足够的撞击力，另一方面，从设计、生产方面，目标要求。应减少撞针及装配活塞的动摩擦，及避免火帽生综上所述，在了解了炸药的部分化学性能后，产中的问题。我们针对在射孔中所发生的部分现象，分别分析目前有一种说法存在，该观点认为，如果撞击发火头、传爆管、导爆索、射孔弹等爆破器材对射火帽的输出威力过小，则对之后的雷管引爆及输孔的影响。出威力都有影响。这一点与电雷管的发火起爆电流过小，输出时的起爆威力也相对小，有相同的地3．1发火头的影响方。对这一说法还需进一步分析验证。发火头(或称起爆器)是射孔器组成中的初始影响发火头输出的第二个主要因素是雷管。爆炸元件，它是否正常作用，对整个传爆系列至关雷管的主要装药是起爆药和猛炸药。缺少任何一重要。种都不能达到输出足够威力的爆轰波。在雷管生一般的发火头里主要构成是：撞击击针、撞击产中，有严格的操作工艺与要求，但也不能排除少火帽、火焰雷管、扩爆药柱。装药或压药压力不足等情况的发生。相对而言，其作用过程是：在雷管上出问题的因素少一些。在外加激发能量作用下(压力或撞击)，撞击影响发火头输出的第三个因素是扩爆药柱。击针向下运动，刺人撞击火帽内，撞击火帽发火输这是一个炸药柱，其作用是将雷管输出的稳定爆出火焰，将火焰雷管引燃，火焰雷管里的装药确保轰能量扩大后输出，但是如果压制条件(药量、压将燃烧转为稳定爆轰波输出，紧接的扩爆药柱将力、保压等)制定的不合理，生产过程不合理，反而威力相对小的爆轰能量进一步放大输出。会得到相反的效果。撞击火帽发火遵循的是撞击起爆机理，也属3．2传爆管的影响于热点起爆机理，即炸药(火帽中装配的是击发药)在受到机械作用下产生的热来不及均匀分布传爆管由传爆管装药和传爆管壳两部分组到全部炸药试样上，而是集中在一些尺寸只有成。它的作用一是接受发火头的输出能量，将其1O～10cm的局部小点上，例如集中在个别结以稳定爆轰速度传递给导爆索，二是下枪传爆管晶的棱角或小气泡处。热分解在某小点开始，并接受上枪传爆管的输出，将其以稳定爆轰速度输且由于分解的放热性质，分解速度迅速增加，使小出传递给导爆索，三是将可能或略已衰减的爆速点的温度高于爆发点，爆炸就在这些小点发生、成提到正常爆速输出。 维普资讯http://www.cqvip.com第2期周璺等：油气井射孔火工品失败原因分析一般设计的传爆管基本装药为猛炸药。施工的温度并不是均匀的升高并发生灼热，而是个别中在传爆管处发生过许多问题，这就是半爆熄爆点的温度升的很高，形成“起爆中心”或“热点”，并或不能引爆。先发生化学反应，然后在传到整个炸药层，也就是作为结构简单的传爆管，之所以会出现上述说，化学反应首先是在炸药颗粒的表面以及炸药问题，需要具体分析：层中含有气泡的周围形成“起爆中心”处进行的，第一种情况，传爆管底部被炸了个坑，没响。因此，这种反应机理称作表面反应机理。发生这种情况，可以推断为发火头或上枪输出能混合反应机理是物性不均匀的混合炸药，尤量不足；其是固体混合炸药所特有的一种爆炸反应机理。第二种情况，传爆管半爆。有可能是发火头其特点是：反应不是在炸药的化学反应区整个体或上枪输入能量不足，也可能是传爆管设计结构积内进行的，而是在一些分界面上进行。该机理，装药不合理，过于钝感所致，或是生产过程不合理兼备了前两者的部分性质。所致。如果在枪与枪之间多发生下传爆管半爆现在凝聚炸药的起爆与传播中，有两个必要条象，则可能与传爆管设计结构有一定的关系，需较件，引发爆轰的第一个必要条件是，要求起爆的冲多的从这方面找问题。若发生上传爆管的半爆，击波速度必须高于被发装药的临界爆速，它取决多与导爆索能量输入不足有关。于主发装药的性能和实验条件．如果起爆炸药的第三种情况，传爆管炸了(甚至可见少许传爆爆速很高，则很容易满足这个要求。引发爆轰的管壳残余物)，但未引爆导爆索。发生这类问题第二个必要条件是化学反应中所放出的能量使起时，则应多从导爆索上，装配上和装枪结构设计上爆冲击波阵面保持必要的压力，它与被起爆炸药来查找原因。但也不能绝对排除传爆管的可能，的直径和外壳的性质有关。宜做一些实验来验证。对于任何一种炸药装药，若要引起它的爆轰，则要求起爆冲击波的速度必须不低于某个临界3。3导爆索的影响值，即炸药的临界爆速。当冲击波的速度低于临在射孔失败中，导爆索所占的影响份额较大。界爆速时，虽然冲击波的作用不能直接引爆炸药，曾经发生的上级枪射孔，下级枪射孔，而中间枪不但由于存在起爆炸药爆轰产物的直接作用，有可射孔的情况；或上级枪、下级枪不射孔，中间枪射能会点燃被发装药，再由燃烧转变为爆轰。如果孔；或同支抢中，前半部分、后半部分不射孔，中间导爆索比较长，则会转为稳定爆轰，这就可以解释部分射孔的现象，大多是导爆索未达到稳定爆轰在有的情况下导爆索在燃烧了一段长度后，射孔所致。为什么会出现这样的问题呢?这需要从爆弹又正常射孔的原因。轰理论上来解释。爆轰理论告诉我们，爆轰传播的进行要受到凝聚炸药的爆轰反应机理不外三种类型：许多因素的影响，有临界直径的影响，有装药物理整体反应机理，表面反应机理和混合反应机状态的影响，有炸药装药密度的影响，有装药外壳理。的影响，有温度的影响，有附加物的影响等。对导整体反应机理指出，炸药在强冲击波的作用爆索爆速影响较大的主要是装药密度和装药外下，爆轰波阵面的炸药受到强烈的绝热压缩，使受壳。一般情况下，爆速随密度的增加而增加，装药压缩炸药的温度均匀升高，化学反应在反应区的密度与爆速的关系见表1：表1装药密度与爆速的关系整个体积内进行。对于结构很均匀的固体炸药以p