TCP射孔技術(shù)介紹

海洋石油測井公司

2001年4月20日

介紹內(nèi)容測井公司射孔器材廠簡介產(chǎn)品介紹射孔技術(shù)介紹點火頭與井下工具現(xiàn)場作業(yè)能力介紹射孔器材檢測射孔器材廠簡介

海洋石油測井公司射孔器材廠是生產(chǎn)石油勘探、開發(fā)所需要的射孔槍和配套工具以及附件的專業(yè)廠家，地處河北省三河市燕郊鎮(zhèn)，距北京30公里，交通便利。射孔器材廠于1990年開始研制和生產(chǎn)射孔槍系列產(chǎn)品，并于1998年通過由射孔專家和用戶代表組成的專家組的鑒定，現(xiàn)已形成年生產(chǎn)30000米射孔槍的能力。經(jīng)過多年的努力和發(fā)展，所生產(chǎn)的射孔槍系列可以與JRC、GOEX、OWEN、HALLIBURTON以及大慶等多家中外射孔彈廠生產(chǎn)的射孔彈配套，配套過的射孔彈包括有：深穿透、超穿深、大孔徑、超大孔徑和低碎屑以及無碎屑射孔彈。海洋石油測井公司射孔器材廠的服務(wù)宗旨是“質(zhì)量第一，信譽至上”，企業(yè)在射孔器材的加工、配套和服務(wù)方面，在國內(nèi)處于領(lǐng)先的水平，與國外同類產(chǎn)品相比處于同一水平。現(xiàn)有目前國外比較先進的數(shù)控激光加工彈架管設(shè)備兩臺（其中有一臺是德國進口的大功率數(shù)控激光機），加工射孔槍的數(shù)控螺紋管床一臺和加工接頭和配套附件的數(shù)控車床兩臺。企業(yè)將以先進的設(shè)備、一流的技術(shù)和工藝、可靠的質(zhì)量、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)來回報用戶。幾年來，海洋石油測井公司射孔器材廠生產(chǎn)的各種型號的射孔槍分別為渤海、南海、東海、新疆塔里木油田、新疆克拉瑪依油田以及國外油公司提供服務(wù)，也為中油測井公司和大慶測井公司在國外進行射孔作業(yè)提供配套射孔器材，得到中外油公司的認同，并在中外用戶中贏得較高的信譽。射孔器材廠槍管加工車間7”射孔槍（8方位，40孔/米）激光切割彈架管車間

全自動激光切割彈架管過程用戶參觀彈架管檢測過程彈架管產(chǎn)品介紹

海洋石油測井公司生產(chǎn)的射孔槍系列以及相應(yīng)的附件，是吸取國外多家公司的先進技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)場的使用條件進行開發(fā)的，是按總公司頒布的射孔槍技術(shù)標準進行設(shè)計和生產(chǎn)的。我廠生產(chǎn)的射孔槍系列有：73槍、89槍、102槍、114槍、127槍、159槍、178槍和89、102內(nèi)定向水平井槍。既有高孔密也有低孔密，既有大孔徑也有深穿透。根據(jù)不同的彈型配套的孔密有：8孔/米、10孔/米、13孔/米、16孔/米、20孔/米、25孔/米、36孔/米和40孔/米；布彈方式有單螺旋和雙螺旋，方位有：60°、72°、90°、150°180°、30°/150°和45°/135°等多品種供用戶選擇。在射孔器材方面，海洋石油測井公司已具備了科研和開發(fā)能力，可根據(jù)用戶提出的要求研制新的產(chǎn)品，以滿足用戶的需求。產(chǎn)品特點：?配套能力強，系列化程度高。?采用激光切割彈架管，裝彈牢固、可靠、方便。?槍間傳爆采用隧道效應(yīng)，安全可靠。?傳爆附件統(tǒng)一，操作簡便。?采用雙公接頭聯(lián)接射孔槍，增加有效射孔長度。?接頭采用美制T型扣，便于聯(lián)接。300mm50mmTCP射孔火工器材一.射孔火工器材常用的幾種炸藥

1.黑索金（RDX）

耐溫：155°C/5小時107°C/200小時

爆速：8750m/s2.澳克托金（HMX）

耐溫：190°C/5小時142°C/200小時

爆速：9110m/s3.六硝基芪（HNS）

耐溫：262°C/5小時224°C/200小時

爆速：8750m/s4.二硝基吡啶（PYX）

耐溫：288°C/5小時251°C/200小時

爆速：8750m/s

二.TCP配套火工器材

TCP射孔的火工器材包括：射孔彈、雷管、導(dǎo)爆索、傳爆

管和延時火藥等。

1.射孔彈功能：穿透槍身管壁、套管、水泥環(huán)和地層，形成油氣流通道。特性：屬于二類炸藥，靈敏度和危險性低于導(dǎo)爆索，但由于用量多，危險性大。結(jié)構(gòu)：聚能射孔彈的結(jié)構(gòu)由外殼、主炸藥、起爆藥和藥錐形襯套四部分組成。影響射孔彈的聚能的因素這些因素有：炸藥質(zhì)量、聚能穴形狀和壁厚、聚能穴使用的材料、炸藥柱的對稱性、藥柱的密封情況、起爆能以及加工技術(shù)和裝配工藝等。

常用射孔彈的類型按耐溫等級分有：常溫、高溫和超高溫三種。按穿透性能分有：深穿透和大孔徑二種。2.導(dǎo)爆索導(dǎo)爆索是由雷管產(chǎn)生的爆轟波引爆射孔彈的。因此，爆轟波的速度決定了導(dǎo)爆索的引爆方式是爆炸還是爆燃。功能：以每秒6000米以上的速度傳爆，并能引爆與它相接觸的炸藥、射孔彈和傳爆管等。特性：屬于二類炸藥，靈敏度高，危險性大。常用導(dǎo)爆索的類型按耐溫性能分有：常溫、高溫和超高溫三種。按按藥量分有：40谷/FT、70谷/FT、80谷/FT和100谷/FT等。按外皮材質(zhì)分有：低收縮（LowShrink）和收縮二種。

4.傳爆管功能：繼爆、引爆。既能被雷管、傳爆管從外端引爆，也能被導(dǎo)爆索從管內(nèi)引爆，傳爆管被引爆后，又能引爆導(dǎo)爆索。特性：同雷管一樣屬于一類炸藥，但不能自己引爆，目前TCP

用的傳爆管都是雙向傳爆管。

5.雷管射孔用的雷管分電雷管（承壓雷管、不承壓雷管）和撞擊式雷管兩類。功能：用于射孔起爆裝置。電雷管用于電纜射孔、鋼絲輸送射孔、過油管射孔和油管輸送射孔以及橋塞和解卡作業(yè)；撞擊式雷管用于油管輸送射孔。特性：屬于一類炸藥，靈敏度高，極易啟爆。

6.延時火藥延時起爆管由殼體、隔板起爆器、點火藥、延時火藥和猛炸藥構(gòu)成，它是隔板起爆器和延時管的組合體。工作過程：由撞擊雷管、電雷管或傳爆管輸出爆轟波，引爆隔板起爆器，再引燃點火藥，并點燃延時火藥，經(jīng)過一定的時間點燃起爆藥，引爆猛炸藥，輸出爆轟波。延時時間：5～7分鐘延時的目的：使射孔時構(gòu)成負壓差。

除火藥延時外，目前我公司擁有的（或使用過的）延時裝置有：電子延時（延時時間可達幾個小時）液壓油延時（延時時間可達0.5～1個小時）

射孔技術(shù)一.射孔方式：（按輸送方式分）電纜輸送射孔過油管輸送射孔鋼絲輸送射孔油管輸送射孔（TCP）二.負壓射孔射孔時管柱壓力小于地層壓力，射孔后地層中的油氣流向井筒，能將射孔產(chǎn)生的碎屑沖出來，井液不會進入地層叫負壓射孔。三.TCP射孔優(yōu)點

?

輸送能力強，作業(yè)效率高；

?能按設(shè)計要求構(gòu)成負壓差，射孔時能充分清洗孔眼，消除二次污染；

?

能在射孔后立即投產(chǎn)，快速受益；

?

能在引爆前安裝好井口和井下安全裝置；

?

能與DST（DrillStemTesting）測試聯(lián)合作業(yè)，求準地層產(chǎn)能；

?

使用范圍廣：適合大斜度井、水平井、高壓油氣井和礫石充填井作業(yè)。四.負壓設(shè)計

合理選擇負壓值可以提高油井的產(chǎn)能，避免射孔孔眼出砂和管柱受損.1.TCP負壓設(shè)計原則

?確保射孔后孔眼不出砂。?確保射孔管柱的安全。?有利于射孔后油氣的誘噴。2.負壓值的確定對于負壓射孔來講，油氣層劃分為兩類：致密地層和費致密地層，致密地層射孔后不出砂，可以選取大的負壓值，而非致密地層射孔后容易出砂，要選擇比較小的負壓值。

使用油氣層的滲透率、聲波時差曲線、密度曲線來確定負壓值：

?確定最小負壓值不論是致密地層還是非致密地層，用以下公式計算最小負壓值。油層：3500/K0.37=

PSI

氣層：2500/K0.17=PSI

注：式中K為地層的滲透率，單位為：毫達西?確定最大負壓值

致密地層的最大負壓值取套管或下井工具破壞強度的75%。非致密地層的最大負壓值用下列公式計算：聲波時差法：用聲波曲線讀出射孔段上下圍巖的DT評價值，按公式確定最大負壓值。油層：3600－20×聲波時差＝PSI

氣層：4750－25×聲波時差＝PSI

體積密度法：用密度測井圖讀出射孔層的密度值，由下式確定最大負壓值。油層：2340×DEN－4000PSI＝PSI

氣層：2900×DEN－4700PSI＝PSI

?選用值的確定：求出最小負壓值和最大負壓值后，求出兩者的中間值。一般情況下，致密地層在中間值與最大值之間選取；非致密地層在最小值于中間值之間選取。五.水平井定向射孔

水平套管井射孔完井既有利于提高產(chǎn)量又有利于以后進行增產(chǎn)措施和封堵作業(yè)。但水平井射孔井段長達幾百米甚至上千米，要求射孔一次下井作業(yè)完成；要求長達幾百米的射孔槍順利通過造斜段下入和起出。1.技術(shù)特點：?采用液壓延時分段起爆方式引爆射孔槍。?采用彈架管旋轉(zhuǎn)的內(nèi)定向方式。?槍體與接頭之間采用防退扣裝置，避免射孔槍落井的可能。?采用開孔起爆裝置可實現(xiàn)水平井的再射孔而不會將井液擠到地層中去。

2.主要技術(shù)參數(shù)?射孔槍外徑：89mm，102mm?最高工作壓力：89槍140Mpa，102槍130Mpa

?延時時間：5～7分鐘?定向方式：內(nèi)定向?定向率：>95%?發(fā)射率：>99%?孔密：13～20孔/米?相位：180°或150°兩相位3.應(yīng)用情況?新疆塔里木油田TZ16-1井

井深：4267米，射孔井段：4035米～4265.4米

槍型：HY89內(nèi)定向水平井槍；孔密：13孔/米

相位：180°相位均布，射孔彈：大慶YD-89-3型彈

引爆方式：采用分級雙向壓力延時起爆。分兩組4點火頭組合方式，自上而下分為160秒和200秒延時，正壓射孔。?新疆塔里木油田LN-10-H1井射孔井段：4846米～4966米槍型：HY89內(nèi)定向水平井槍；孔密：13孔/米

相位：180°相位均布，射孔彈：大慶YD-89-3型彈引爆方式：采用一個點火頭壓力延時起爆。六.張開式過油管射孔

原有的過油管射孔技術(shù)在使用中存在彈的裝藥量少、穿深淺的致命問題，為解決這一難題，我公司采用一種新型的張開式過油管射孔器。該射孔器能在通過油管時將彈閉合在彈架管中，通過油管后又將彈張開。這樣，在油管井中相當于在套管井中使用一種大直徑的射孔槍，其彈的裝藥量達25g，平均穿深大于400mm，使油氣產(chǎn)能得到較大提高。

1.主要技術(shù)參數(shù)?閉合外徑：48mm?張開直徑：104mm?耐壓：60Mpa

?相位：180°?孔密：13孔/米?耐溫：160°C/4h?穿深：>400mm?翻轉(zhuǎn)斜度：50°

七.隔板傳爆射孔技術(shù)

1.技術(shù)特點?采用隔板技術(shù)傳遞爆轟能量，射孔后夾層槍內(nèi)不進油污，減少環(huán)境污染，有利于環(huán)保。?采用泄壓閥來泄壓，解決射孔中夾層槍憋壓的問題，使作業(yè)更加安全。?對射孔槍具有分段安全保護作用。?可用于89mm以上的有槍身射孔槍中。

2.技術(shù)參數(shù)?最大外徑：52mm?長度：78mm?耐壓：100Mpa

?耐溫：160°C?輸入/輸出方式：傳爆管爆轟輸入/10mm內(nèi)可靠引爆傳爆管

八.負壓射孔－測試聯(lián)作工藝技術(shù)

油管輸送射孔（TCP）與地層測試工具聯(lián)合作業(yè)技術(shù)是將測試系統(tǒng)組合在TCP管柱中，一次下井可同時完成負壓射孔和地層測試兩項作業(yè)。由于是在負壓條件下射孔后測試，所以能提供最真實的地層評價和獲取動態(tài)條件下地層流體的

各種參數(shù)。1.主要特點?不僅能與全通徑管柱聯(lián)合作業(yè)，而且能與非全通徑管柱聯(lián)合作業(yè)。?在高壓、高溫氣井或難度比較大的井中，可采用多種組合引

爆裝置，解決施工中引爆的難題。?減震器能有效保護井下工具和電子儀器正常工作。?提高作業(yè)時效。九.射孔－高能氣體壓裂復(fù)合技術(shù)該技術(shù)將聚能射孔和高能氣體壓裂兩項技術(shù)融為一體，利用炸藥的爆速和火藥的燃速差來實現(xiàn)射孔后氣體壓裂，射孔后對地層產(chǎn)生壓裂作用，使地層流體的流通通道得到改善，達到增產(chǎn)的目的。1.主要特點?與一般正壓射孔不同，它是在負壓條件下完成超壓射孔壓裂。?有將固體推進劑裝在槍體內(nèi)和槍體外以及射孔槍的下部等幾種組合方式。?可根據(jù)不同井的地層和射孔情況選擇合理的壓裂藥量。?射孔后還可以反沖洗射孔孔道。點火頭與引爆方式

點火頭也叫起爆裝置，一般來講聚能射孔的全過程是雷管被引爆經(jīng)過傳爆、導(dǎo)爆，最終使射孔彈釋放出其全部能量形成高壓、高速射流射穿目的靶。而引發(fā)這一系列爆轟波的產(chǎn)生，傳遞的源頭是雷管被啟爆。

TCP點火頭的類型

根據(jù)擊針受外力的作業(yè)分：有機械點火頭和壓力點火頭兩大類。一.機械點火頭

1.目前我公司使用的機械點火頭有兩種：一種是棒力直接擊發(fā)（機械點火頭）；另一種是由棒力解脫活塞擊針，由液柱壓力推動活塞擊針擊發(fā)雷管（安全機械點火頭）。安全機械點火頭分低壓（300psi）和高壓（2000psi）二種。

機械點火頭

特點：

?簡單、可靠，操作簡便。?可與雙引爆點火頭組合使用。?投棒引爆，可用于60°以內(nèi)的斜井。2.機械（安全機械）點火頭使用條件：?射孔管柱必須是全通徑管柱；?井斜度小于60度；?液柱壓力必須大于300psi

或2000psi（高壓）。注意：使用機械點火頭時，必須接2米以上的安全槍。

二.壓力點火頭

1.工作原理：該點火頭為全承壓點火頭，管柱內(nèi)的液體壓力直接作用在擊發(fā)活塞的上端，當液柱壓力（井口加壓）大于鎖定擊發(fā)活塞的剪銷的剪切力時，剪銷被剪斷，活塞向下運行撞擊雷管，使雷管引爆。2.要滿足負壓射孔的條件，需要接延時裝置（火藥延時），這樣成了壓力延時點火頭，否則，射孔的瞬間是正壓射孔。3.根據(jù)地層的壓力來選擇管柱內(nèi)的液體（柴油或液氮）。4.新疆分公司的水平井作業(yè)，由于不下封隔器，是正壓射孔，一般采用這種點火頭并加延時裝置。

三.壓差點火頭

壓差點火頭主要用于聯(lián)作或必須負壓射孔的作業(yè)，一般須與封隔器、測試閥或液壓負壓閥配合使用。

1.工作原理：在擊發(fā)活塞上下兩個端面上，一端來自于傳壓孔的環(huán)空壓力，另一端受來自流通發(fā)的管柱內(nèi)的壓力。下井時，由于測試閥是關(guān)閉的，則測試閥以下管柱內(nèi)與環(huán)空是一個壓力系統(tǒng)，即擊發(fā)活塞上下端所受壓力相等，剪銷不受力。當封隔器坐封后，打開主發(fā)，管柱內(nèi)外形成壓差，此時剪銷受力，在環(huán)空繼續(xù)加壓將剪銷切斷，擊發(fā)活塞向下運動，擊發(fā)雷管。2.因傳壓方式不同有：軟管傳壓；硬管傳壓；襯管傳壓。3.在點火頭下部裝延時火藥，成為壓差延時點火頭。4.點火壓力最好選擇在主閥與循環(huán)閥的工作壓力之間。壓力（壓差）點火頭使用的剪銷計算方法：?點火頭受管套管液柱壓力計算。?點火頭受管柱內(nèi)壓力計算。?剪銷受井溫影響計算。?剪銷材質(zhì)誤差計算。?引爆前點火頭預(yù)計承受的最高壓力計算。?剪銷數(shù)量計算。?點火頭擊發(fā)壓力計算。?地面加壓引爆點火頭的壓力計算。

四.雙引爆點火頭

為確保一次管柱下井射孔的成功率，常常采用一次下井裝有二種不同類型的點火頭。如：機械點火頭與環(huán)空壓差點火頭組合在一起；槍頭裝機械點火頭，槍尾裝壓力點火頭；槍頭裝機械點火頭，槍尾裝壓力延時點火頭。

1.雙引爆點火頭由過封隔器裝置、機械點火頭和壓差式點火頭三部分組成。

五.延時點火頭

目前我公司使用的延時點火頭有三種：1.壓力（壓差）火藥延時點火頭這種點火頭是由壓力點火頭派生出來的，為保證射孔時是負壓狀態(tài)，加壓剪斷剪銷引爆雷管后，延時一定的時間，待壓力泄掉后再引爆射孔槍。2.電子延時點火頭（在南海W12－1油田使用過）壓力剪斷剪銷，擊針解脫向下撞擊觸點開關(guān)，開關(guān)接通后，延時電路工作，到達延時時間，一個9V的電池給雷管供電并起爆雷管。先延時后引爆雷管，延時時間長并可根據(jù)需要調(diào)整。

3.可回收式液壓油（機械）延時點火頭這種點火頭是靠加壓剪斷拉力棒并打開限流閥，由限流閥控制液壓油的流速來實行延時并引爆雷管。不需要延時火藥，延時時間長，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

壓力/電子延時點火頭壓力/液壓油延時點火頭井下工具

在TCP射孔作業(yè)中，除點火頭和射孔槍外，還配有井下工具，主要包括：棒擊（或壓力）開孔裝置、玻璃盤接頭、機械（或壓力）釋放接頭、減震器、放射性接頭、變扣接頭和點火棒等。一.棒擊開孔裝置（BPV）1.開孔原理

BPV（BarPressureVent）是由管柱內(nèi)的壓力來開孔的。當棒通過BPV時，砸斷中空銷，露出中心孔，壓力通過中心孔傳到滑套底部，壓力推動滑套上移（滑套上部是一個大氣壓），打開流通孔。2.這種開孔裝置在投棒點火的生產(chǎn)井中普遍使用。

二.壓力開孔/點火頭裝置壓力開孔裝置有二種，一種是與壓力點火頭組合使用，另一種是在井口投入一個鋼球，在井口加壓，打開流通孔。

三.釋放裝置

釋放裝置有三種：機械釋放裝置、投球加壓釋放裝置和自動釋放裝置。釋放裝置的作用是在射孔后能釋放射孔槍柱。1.機械釋放裝置機械釋放裝置由外套、釋放頭和鎖套組成。鎖套與外筒間裝有三個銅剪切銷，當釋放工具用鋼絲下入井內(nèi)并通過鎖套，上提震擊切斷剪銷，鎖套上移，鉤爪向內(nèi)彈，釋放頭以下的射孔槍柱落入井內(nèi)。2.壓力釋放裝置結(jié)構(gòu)與機械釋放基本相同。工作過程見圖

四.減震器它是減弱射孔槍在引爆時產(chǎn)生的強烈震動的。能保護DST聯(lián)作電子壓力計，能防止封隔器受損和油管彎曲。減震器有兩種：分縱向減震器和徑向減震器。1.縱向減震器它的原理是利用橡膠筒或橡膠環(huán)的可壓縮性能來減震的。2.徑向減震器

五.放射性接頭、點火棒和NO－GO環(huán)、玻璃盤接頭

1.放射性接頭是用于校準射孔深度的記號。放射性接頭一般裝在油層上部80米處。2.點火棒是機械點火頭的配套工具，是用來打開負壓閥和撞擊機械點火頭。點火棒在以下介質(zhì)的下落速度：空氣：83～90米/秒水或柴油：6.1～7.6米/秒在泥漿里主要取決于泥漿的比重，一般情況：4.6～7.6米/秒在液氮里：46～61米/秒3.NO-GO環(huán)

NO-GO環(huán)是用來防止校深GR儀器在校深過程中或其它落物撞擊點火頭的。注意：使用機械點火頭必須安裝NO－GO環(huán)，點火棒的最底部滾輪到棒頭長度要大于NO－GO環(huán)到點火頭釋放桿的距離。

射孔管柱

將射孔槍、起爆器、井下工具等用油管或變扣接頭連接在一起，

叫TCP射孔管柱。其作用：

?

便利于引爆射孔槍射開油氣層；

?

使油氣流順暢流入生產(chǎn)管柱；

?

使液柱壓力與地層之間形成負壓；