多级火药装药技术在超正压复合射孔中的燃烧机理分析及试验研究

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测 井
与 射
孔
２０ ０ ６年 ・第 ４期
多级火药装 药技术在 超正 压复合射孔 中 的燃烧 机理分析及试验研 究
汪长栓 冯 国富 王宝兴 姚 元文 陈龙 李树奇
（ 中国兵器 工业第 ２４ ０ 研究所 ）
孔 枪下 部设 置 四级燃 气 动力装 药 。多级 装 药 的作
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第 ４期
汪长栓 、 国富 、 宝兴 等 ： 冯 王 多级 火药装 药技 术在 超正 压复 合射 孔 中……
．７ ． ５
用原 理是 ： 过撞 击 点 火 器 引燃 一 级 装 药 产 生高 通 温高 压气 体升 高井 筒环 空压 力到接 近地 层破 裂压 力 的 临界值 时 由延期 压力 起爆 装置起 爆 射孑 弹射 Ｌ
一
∞ ∞ 鲫 加 ∞ ∞ ∞
一
州㈤ ０
缓装 药
丹压 枪 管
延期 压力 起坶装 置
级装 药用 燃 速 较 慢 的复 合 推进 剂 浇 铸 而 成 ， 设
复合 射 孔枪
计 成 圆柱状 ， 表 面包覆 ， 工时一级 装 药装 于侧 外 施
面 开有 排气 孑 的 升 压枪 管 内 ， 装药 属端 面燃 烧 Ｌ 此 线 形装 药结 构 ， 药燃 烧 时 间 丁一Ｌ ｕ Ｌ为 装 药 火 ／（
撞 击 点火器
＾ 苫一
孑， Ｌ 同时 弹架 内外 的两级 装药顺 次点火燃 烧 ， 产生
两级 压力脉 冲沿 射 孔孑 眼 冲击 加载 ， 一定 时间 Ｌ 在 差内 ， 四级 装药 由爆 炸燃 烧 延 期 转换 装 置点 燃 产 生后续 随进 能 量 补充 压 力 损 失 。按 照 这 一 原 理 ，
摘
要： 分析 了超正压复合射孔 中多 级火 药装 药在井 下作 功的燃烧 机理 ， 简单 叙述 了试验 概 况。结
果表 明： 利用复合射孔枪上下位置 、 弹架 内外有 效空 间。 别安 置多级火 药装 药 ， 用不 同的点火 方式 和 分 采
装药结构 ， 控制每级装药不 同的发火 时间和点火 延迟期 ， 避免多 级装药 在井下 点火燃烧 过程 中产生 峰 可 值压力叠 加 ， 保护套管 ， 实现复合射孔较大 的火药装 药量 ， 较长 的燃气 压力 脉冲作 用时间 ， 达到 较理想 的 射孔延缝 深度 与宽度 。 关键词 ： 多级装药 点火 燃烧 机理 超正压 复合射 孔
和较 长周期 的增 产 。
３ 多级火药装药的点火燃烧机理
分析
超 正 压复 合 射 孔 的技 术 特 点 是 先 升 压 ， 射 后 孔 ， 压 裂 再 引。为 了 加 深 射 孔 通 பைடு நூலகம் ， 生 多 条 裂 产
缝 ， 使裂缝 进 一步延 伸扩 展 ， 射孔枪 上 部设 置 并 在
一
２ 火药装药 点火燃烧特点
火药 在井 下 的点 火 与 燃 烧作 用 ， 系到 复 合 关
射孔 的作 用 效 果 。火药 点火 通 常 采 用 点火 头 、 点
级燃 气 动力装 药 ， 射孔枪 内安置 二三 级装 药 ， 射
火管 或点火 药包 引 燃 ， 着增 效 射 孔 技 术 的成 功 随
复 合 射孔 技术 。
开展 了现场试 验 与应用 。为 了进 一步提 高射孔 质 量， 充分利用 射孔 与燃气 脉 冲的 复合 ， 多种装 药 将 技术 系统组 合可设 计 成一种 燃气 动力超 正压复 合 射孔 技术 ， 技术 能 够 实 现 射孔 造 缝 深 度 的最 大 该 延伸 ， 彻底清 除堵 塞与 污染 ， 实现 油气井 较大 幅度
一
实带、 延长 射孔 造 缝 深度 、 降低 表 皮 系数 、 提高 流 动 效率 的作 用 而受到 国内外各 大石 油公 司的高度
重 视和广泛 应用 。复 合射孔 技 术 的核心是火 药装
般 火 药在 井下 的燃烧 主要 有端 面 、 柱面 、 破
碎 三种燃 烧 方 式 。端 面 燃 烧 ， 位 时 间产 生 的 燃 单 气质量稳定 ， 压力 爬 坡 上 升 ， 易 产 生 辐 射 状 裂 不 缝 。柱 面燃 烧 ， 位 时 间 内燃气 质 量 正 比于 柱 面 单 半 径 的平 方 。 及 时 供 给足 量燃 气 ， 面规 则 ， 能 燃 燃
孔、 轴套式复合 射孔 等 多种技 术 ， 别在 有关油 田 分
烧 面 大 ， 及 时 提 供 足 量 高 压 燃 气 ， 燃 面 不 规 能 但 则， 燃烧 不稳 定 ， 装药 量大 时易发 生 燃烧 转爆轰 现 象 。文 中所 述 超 正 压 复合 射 孔 系 指 利 用 多 级 装 药 ， 端面 、 面 、 碎三种 火药 燃 烧方 式相 结合 ， 将 柱 破 采 用底 火 、 火药块 、 炸冲击 波 等多种 点火 方法 点 爆 及 燃 烧爆 炸相 互转换 技 术设计 的 一种性 能更 高 的
应 用 ， 火 药 与 射孔 弹 、 爆 索 同轴 装 配 、 将 导 同轴径
１ 前言
近年来 ， 复合 射 孔 技 术 因其 能 够 碎 解射 孔 压
向作 用应 用 到井 下 射孔 技术 当 中 ， 因此 出现 了 利
用爆炸冲击波或射孔弹爆轰波以及射流点火引燃
火药 的方 式 ［］但 其 点火 机 理 比较 复 杂 ， 今 还 １， 至 没 有系统 的理论 解释 。
烧 稳定 ， 易发 生燃烧 转爆 轰现 象 破碎 燃烧 ， 不 燃
药 技术 和射孔 器材 的有 效 结 合 ， 同性 能 的火 药 不 放 在射孔 器不 同 的位 置 ， 用 不 同的 点火 方 式 就 采
会 表现 出射孔 造缝效 果 的不 同 。采 用复合 射孔 技 术 的 目标 是在 保护套 管 的前 提下 实现地 层最大 的 造 缝深度 与 宽度 。 了实现这 一 目标 ， 内外有 关 为 国 单 位通 过改变装 药 类 型 与装 药 结构 ， 先后 研 制 开 发 了增 效 射 孔 、 脉 冲复 合 射 孔 、 体 式 复合 射 多 分