油气田射孔枪管的修复特点及工艺

0 前言

石油勘探中,油气田用射孔枪管在射孔作业时具有其它金属结构所没有的特殊性:射孔弹或炸药在井下一定深度的枪管内引爆,产生瞬时高温和强烈的冲击力,击穿枪管的射孔部位,

继而射穿岩层或石油天然气层,达到油气井射孔目的。所以,有关部门对枪管的使用有严格的要求,并明确规定,枪管的使用一律为一次性,一旦经射孔作业,均做报废产品或降级使用。目前,国内油气田射孔枪大都采用美国、日本的进口枪管,价格昂贵,每米高达500余元。其材质焊接性差,淬硬倾向严重,且裂纹敏感性极大,迄今为止,还没有修补的先例，也无有关修复工艺的研究报道。我们抱着积极尝试、大胆探索的决心,在油气田测井射孔行业采用手工电弧焊对报废枪管进行修复,突破了枪管修复这个禁区。所补焊的φ114 mm×7.72 mm×2 m枪管,其质量得到了中国石油天然气总公司油气田射孔器材质量监督检验测试中心的检验认可。

1 射孔枪管的修复特点

1.1 射孔枪管概述

Q102-16-90型射孔枪系美国进口G41350钢管,规格为φ114 mm×7.72 mm×2 m，其材质近似于我国的35CrMoA。

经射孔作业后的枪管如图1所示,射孔眼分布在整个枪管的表面,排列规则,孔眼直径大

小不等,但均≤10 mm。

图1 枪管射孔示意图

1.2 枪管的焊接特性分析

枪管的材质为低合金高强度结构钢（亦可划归铬钼耐热钢类），钢中平均含碳量高达0.35%,因含Cr及Mo合金元素,更增加了钢的硬度。国际焊接学会推荐的反映合金结构钢淬硬倾向的碳当量公式及计算结果见式（1）。

(1)

据此判断枪管的淬硬和冷裂倾向大，焊接性极差。在焊接过程中,当淬火区的温度>Ac3线时,由于电弧的热循环和过大的冷却速度,奥氏体容易转变成脆而硬的高碳马氏体组织,淬

硬倾向极大(600HB～700HB)，更增加了焊接接头的脆性,加剧了HAZ（热影响区）裂纹的形成和产生。同时，即使采用碱性低氢型焊条，其焊缝金属中的含氢量也达6．8 ml/100 g，在