泵送式桥塞与射孔联做技术介绍n
泵送桥塞与分级射孔工艺分析
泵送桥塞与分级射孔工艺分析作者：丛颜来源：《科学家》2016年第06期摘要：泵送桥塞-分级射孔技术是目前页岩气开发过程中重要作业之一，在页岩气压裂实践中发挥了重要作用。
它是一种采用复合桥塞对拟改造目的层分段，每段分成若干簇，一次下井将射孔管串和复合桥塞输送至目的层完成桥塞坐封和多簇射孔联作，为后续分段压裂改造创造条件的射孔工艺技术。
然而，随作业环境复杂化，异常情况出现频率增多，分析和总结异常情况处置，可提高应对风险的能力。
关键词：泵送桥塞-分级射孔；关键点分析；异常处理中图分类号TE3 文献标识码A 文章编号2095-6363（2016）06-0200-01页岩储层具有典型的低孔低渗物性特征，国外页岩气开发成功经验表明，采用水平井分段多簇射孔分段压裂，在筒周围储层形成裂缝网络，对储层进行“体积改造”，单井产量增产效果明显。
众多井下作业中，泵送桥塞一分级射孔技术是页岩气开发过程一项重要措施。
一些异常情况如桥塞坐封不丢手、桥塞坐封时电缆不点火、电缆点火后桥塞不坐封等时有发生。
针对异常情况进行分析总结，可提高工作效率。
1.泵送桥塞-分级射孔技术优势1）封隔可靠性高。
通过桥塞实现下层封隔，通过试压可判断出是否存在窜层的可能性；2）压裂层位精确。
通过射孔实现定点起裂，裂缝布放位置精准。
可通过多级射孔，实现体积压裂；3）压后井筒完善程度高。
桥塞由复合材料组成，比重较小，钻磨后的桥塞碎屑可随油气流排出井口，为后续作业和生产留下全通径井筒；4）受井眼稳定性影响相对较小。
采用套管固井完井，井眼失稳段对桥塞座封可靠性无影响，优于裸眼封隔器分段压裂工艺；5）分层压裂段数不受限制。
通过逐级泵入桥塞进行封隔，与多级滑套投球转向相比，分压级数不受限制，理论上可实现无限级分层压裂；6）下钻风险小，施工砂堵容易处理。
与裸眼封隔器相比，管柱下入风险相对较小；7）施工砂堵发生后，压裂段上部保持通径，可直接进行连续油管冲砂作业。
2.复杂点及关键点分析随技术发展，水平井分段层数逐渐增多，作业时间变长、施工压力增高、操作环境复杂，对现有设备、工具性能及人员素质提出更高要求。
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安全可靠
由于采用泵送原理，避免了传 统桥塞在安装过程中可能出现 的卡塞、掉落等问题，提高了 作业安全性。
环保节能
泵送式桥塞采用密封设计，减 少了作业过程中对环境的污染 和能源的浪费。
适用范围广
泵送式桥塞适用于各种不同管 径和材料的管道，具有广泛的
适用范围。
泵送式桥塞的应用实例01来自02其他领域除油气田开发和煤层气开采外，该 技术还可应用于其他需要高效、安 全地实现桥塞和射孔联做的领域。
技术发展现状与趋势
技术发展现状
目前，泵送式桥塞与射孔联做技术已经得到了广泛应用和认可，成为油气田开发 领域的一项重要技术。
技术发展趋势
未来，该技术将继续朝着高效、安全、环保的方向发展，进一步提高施工效率和 降低对地层的伤害。同时，随着科技的不断进步和应用需求的不断提高，该技术 将不断优化和完善，以适应更广泛的应用领域和更复杂的地层条件。
02
泵送式桥塞技术
泵送式桥塞工作原理
泵送式桥塞是一种利用泵送原 理进行输送和定位的桥塞。
通过泵送系统将桥塞输送到预 定位置，然后通过触发机构使 其定位并实现密封。
泵送式桥塞通常与射孔枪配合 使用，以实现桥塞和射孔的一 体化作业。
泵送式桥塞的特点与优势
高效快速
泵送式桥塞能够快速准确地输 送到预定位置，减少了作业时
传统桥塞和射孔技术的局限性
传统的桥塞和射孔技术存在一定的局限性和不足，如施工周期长、对地层伤害 大等，无法满足现代开采的需求。
技术应用领域
油气田开发
该技术广泛应用于油气田开发领 域，尤其适用于海上油气田、复 杂地层和低渗透油气藏的开发。
煤层气开采
在煤层气开采领域，该技术也可用 于实现安全、高效、环保的煤层气 开发。
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境和人员的危害。
泵送式桥塞的应用实例
01
02
03
油气田开发
在油气田开发中，泵送式 桥塞可用于实现井下封堵 、分段压裂等作业，提高 油气开采效率。
水处理工程
在水处理工程中，泵送式 桥塞可用于实现管道分段 隔离，以便进行清洗、消 毒等处理。
化工行业
在化工行业中，泵送式桥 塞可用于实现管道分段输 送和密封，确保化学反应 的安全进行。
03
射孔技术介绍
射孔的定义与分类
射孔的定义
射孔是利用高能炸药爆炸形成的能量将地层射开，使油气层与井筒沟通的工艺 措施。
射孔的分类
根据不同的分类标准，射孔可以分为多种类型，如根据射孔方式可分为电缆射 孔和油管传输射孔；根据射孔深度可分为浅层射孔、中深井射孔和深井射孔等 。
05
技术展望与未来发展方向
技术发展面临的挑战与机遇
挑战
随着油气勘探开发难度的增加，泵送 式桥塞与射孔联做技术在应用过程中 面临着复杂的地质条件、高压气井、 长井深等挑战，需要不断提高技术的 适应性和可靠性。
机遇
随着科技的不断发展，数字化、智能 化技术的应用为泵送式桥塞与射孔联 做技术的发展提供了新的机遇，推动 了技术的不断创新和进步。
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技术在未来的应用前景与价值
应用前景
随着油气勘探开发领域的不断扩大和深入，泵送式桥塞与射孔联做技术在未来将广泛应用于各种复杂 油气田的勘探开发中，特别是在深层油气藏、致密气藏和非常规油气资源的开发中具有广阔的应用前 景。
价值
泵送式桥塞与射孔联做技术的应用将为油气勘探开发带来更高的效率和安全性，降低开发成本和风险 ，提高油气田的经济效益和社会效益。同时，该技术的应用也将推动相关产业的发展和技术进步，为 我国能源产业的可持续发展做出重要贡献。
泵送桥塞射孔联作常见问题分析与处理
泵送桥塞射孔联作常见问题分析与处理摘要:目前东北油气分公司在天然气水平井开发过程中，均采用泵送桥塞射孔联作工艺进行压裂施工。
该工艺虽然具有安全性高、施工快速、设备操作简单等优点，但在施工过程中也时常会出现井口压力泄漏、泵送桥塞工具串遇阻、桥塞坐封后未丢手、桥塞工具串落井等一系列问题。
本文列举了东北油气分公司在泵送桥塞射孔联作施工过程中出现的一些问题，并对其进行分析总结，制定了防范措施和解决方案，以供今后出现相同类型的施工情况时借鉴和参考。
关键词:水平井；泵送桥塞射孔联作；常见问题；分析处理前言东北油气分公司所属各油田储层孔隙度小（5.8—10.9%），渗透率低（0.06—0.62md），压力系数低(0.8—0.9MPa/100m)，属于低孔特低渗储层，储层非均质性强，井间气层厚度、渗透率、孔隙度变化大，因此目前绝大多数井采用大规模体积压裂工艺进行储层改造，而配合压裂施工所进行的泵送桥塞射孔联作技术以其施工速度快，成本低廉，现场设备操作简单，可灵活调整射孔枪簇深度等优势而被广泛应用。
但其在施工过程中也出现了一些问题，对施工进度、质量等造成了一定的影响，因此如何对出现的问题进行分析并能快速有效的解决显得尤为关键。
1工艺优点及工具性能1.1工艺优点（1）对于低孔低渗储层的改造，需要通过水力压裂扩大改造有效体积，这就需要采用大规模体积压裂+泵送桥塞射孔联作工艺，该工艺具有低施工摩阻、大排量系统造缝、精确且无限级的压裂分段等技术优势。
（2）相比固井滑套和水力喷射分段压裂可能存在滑套打不开的风险，泵送桥塞射孔联作分段压裂的可靠性更高；相比油套同注分段压裂,大通径免钻桥塞分段压裂后不需要钻塞，能够保证井筒通径；相比油管卡封压裂，泵送桥塞射孔联作分段压裂能实现不限级改造，大幅提高改造体积。
（3）泵送桥塞分段压裂工艺采用射孔、压裂联作方式，相比常规油管卡封压裂工艺能大幅提高施工时效。
1.2泵送桥塞射孔联作工具串结构及桥塞性能参数（1）工具串结构东北油气分公司目前在泵送桥塞射孔联作压裂施工过程中多采取精细分层，一段多簇方式射孔。
泵送射孔与快钻桥塞联作操作规程讲解
泵送射孔与快钻桥塞联作作业规程Operating regulations of pumping-conveyed plug setting and clustering perforating编号：HSE W3001-2014编制：彭兆强审核：姚志中批准：任延忠2014-10-28发布2014-10-30实施西安通源石油科技股份有限公司前言本标准按照GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。
本标准由中原石油工程有限公司测井专业标准化委员会提出并技术归口。
本标准起草单位：西安通源石油科技股份有限公司。
标准主要起草人：彭兆强、姚志中。
泵送射孔与快钻桥塞联作作业规程1范围本标准规定了水平井水力泵送射孔与快钻桥塞联作施工的作业条件、作业准备、现场作业程序和HSE要求。
本标准适用于水平井水力泵送射孔与快钻桥塞联作施工过程控制和现场监督。
2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
SY/T 5325-2005 射孔施工及质量监控规范SY/T 5726-2004 石油测井作业安全规程Q/SH 1025 0473-2007 电缆输送射孔施工作业规程Q/SH 1025 0686.3-2010 测井作业安全规程第3部分：射孔作业Q/SH 0291-2009 射孔作业质量控制规范3施工条件3.1资料要求相关单位应予提供泵送射孔与快钻桥塞联作施工通知单、测井综合图、固井质量测井图、井斜数据表（连斜测井图）、套管程序表、《XX井易钻桥塞分段压裂/完井试油（试气）工程设计》。
3.2设备要求3.2.1绞车1台(配备φ8mm单芯电缆1盘，长度大于5500m)；3.2.2数控射孔系统1套、可选择正负供电点火面板1套（或电子选发点火系统1套）；3.2.3天滑轮张力计1个、地滑轮张力计1个；3.2.4绞车面板（可现实深度、张力）1套；3.2.5射孔工程车1台；3.2.6井口电缆防喷装置1套（至少耐压70MPa，防喷管长度至少15米，配备各规格的转换法兰）。
泵送桥塞-射孔作业中“砂卡”的原因分析及处理方法
·中石化经纬有限公司中原测控公司河南濮阳 457001摘要:水平井泵送桥塞-射孔作业过程中容易出现“砂卡”现象，如何避免“砂卡”是目前急需解决的技术难题。
对造成“砂卡”的原因进行分析，简要叙述“砂卡”处理方法。
通过减少密封脂的注入量、降低井筒残留压裂砂、优化阻流管结构降低泵送过程中“砂卡”发生的概率。
关键词:泵送射孔,“砂卡”,水平井,阻流管引言随着我国页岩气勘探开发的发展，泵送桥塞-射孔作业被广泛应用于水平井分段压裂技术中。
由于泵送桥塞-射孔作业施工过程中井口处于高压状态。
为了满足电缆施工要求，需要在井口安装一套电缆防喷装置，如图1-1电缆在防喷装置中的运行示意图。
在施工过程中，如果上提电缆时张力持续增加，停止上提电缆缓慢下放电缆，控制头上端电缆无下行迹象，则判断为电缆在阻流管内发生了“砂卡”。
“砂卡”发生后进行解卡处理工序复杂，风险高，耽误施工进度，直接影响下一步压裂施工进度。
图1-1 防喷装置示意图1“砂卡”的原因在起下电缆的过程中电缆吸附防喷管中堆积的密封脂，密封脂粘附井筒内悬浮的压裂砂进入电缆与阻流管之间的间隙，压裂砂在阻流管与电缆之间的间隙内堆积，导致“砂卡”的形成原因。
1.1密封脂注入量大在泵送桥塞-射孔作业中，为保证井口油气不泄漏，采用向电缆与阻流管环空间隙注入密封脂的方式进行密封。
工作原理为：电缆穿过井口防喷装置中的阻流管，阻流管内壁和电缆外壁的间隙只有0.2mm左右甚至更小，用林肯泵向间隙内注入密封脂，形成一个平衡井口压力的“高压带”。
由电缆注脂密封压力控制模型公式可知[1]，(1)为密封脂动力粘度系数，Pa.s；l为阻流管长度，m；d为阻流管内径，m；h为阻流管与电缆之间的间隙，m；Q为注脂泵流量，m /s。
施工过程中根据井口压力实时调整注脂压力，确保井口压力不失封。
如果注脂压力调节过高，则注脂泵注入的密封脂量大，这样密封脂更容易在防喷管堆积。
1.2井筒内残余压裂砂压裂后顶替不充分：在顶替阶段由于种种原因造成的顶替液量不足，排量不足从而导致压裂砂不完全进入地层，在井筒内残留。
水平井泵送桥塞分层射孔压裂技术
三、工艺特点
1、使用可钻式桥塞
2、使用防喷装置
由于射孔枪和工具推进过程中以及坐封和射孔时井口都是带 压的，所以必须使用电缆井口防喷装置。防喷管内径应大于桥 塞外径。
电缆井口防喷装置(下图是Elmar公司的图片)
盘根盒（防喷盒）
阻流管 密封脂注入头 球阀 上工具捕集器 防喷管 下工具捕集器
防喷器BOP
40cm
CCL 点火头 射孔枪 多级装置 射孔枪 多级装置 射孔枪 第一点火头 桥塞火头送进工具 桥塞 9.5cm+15.5cm
桥塞零长10.16m 第一枪：5.7m；第二枪：3.72；第三枪：1.78
3、压裂 每次射孔后都进行压裂。
4、钻塞 使用连续油管钻塞。
5、建页HF-1井射孔+压裂日志表格
时间 9月12日16:00 9月13日2:00 9月13日9:0011:00 9月13日17:00 9月14日上午
9月14日下午
9月14日晚上
9月15日3:07
工序 下第一层射孔枪 校深、打压点火 硫化氢溢流防喷演习和压裂演习
备注 13.5MPa 压降至5MPa 继续打压升至13.5MPa 稳压1min 泄压至0
17:19坐封桥塞 17:36射孔枪第一级点火、 17:40第二级点火、 17:43射孔枪第三 级点火
投球坐封 2000型压裂车传送凡尔到位，破裂压力33MPa 施工压力25-33MPa 停 泵压力16MPa 施工排量10.0-10.5m3/min 砂量59m3 前置液量332m3 携砂液量 1381.7m3 顶替液量21m3 平均砂比4.4% 入地液量1734.7m3 （入地总液量 3212.5m3）
射孔多级点火装置核心部件
4、无起爆药的爆炸桥丝起爆系统（EBWs）： 普通电火工品固有安全性低，含有敏感的起爆药或点
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地面设备 – 附属车辆
吊车一台
压裂泵车二台
井下工具
桥塞座封工具 Baker 20或者Shorty 3 ½”二支，带合适的 桥塞座封接头以及足够的慢速燃烧弹
射孔枪，3 3/8” HMX 6 SPF，深穿透射孔弹 枪体串高温导线 二极管压力开关（实现选择射孔） 二极管开关密封舱 FasDrill桥塞
Plug and perf operation
• 每段改造跨度: 300 ft – 500 ft • 簇间距离: 30 m – 50 m (150 ft.). • 每簇长度: 1 ft – 3 ft • 每段簇数: 2 – 6 (8) • 每口井4-12 段: 1- 4 天完成 (24 小时作业)
水平井多级分段压裂
“速钻桥塞射孔联作” 用在套管 固井中 • 每段改造跨度: 300 ft – 500 ft
• 簇间距离: 30 m – 50 m (150 ft.). • 每簇长度: 1 ft – 3 ft • 每段簇数: 2 – 6 (8) • 每口井4-12 段: 1- 4 天完成 (24 小时作业)
压裂部门和射孔部门的配合
• Do not go into red zone during pumping
国内成功施工案例
中石油大庆油田 中石油西南石油管理局 中石化华东分公司 江汉油田及河南油田
泵送式传输作业 -风险评估
配合不当会导致电缆头脱落 不确定的停泵会导致仪器无法继续下放 下部射孔段的出砂会导致仪器无法继续下放 不恰当的地面防喷接头会增大井控风险 射孔枪为串联，单枪的错误将导致整体无法工作 井下工具的组合将增加施工的不确定性 不合适的地面设备将会使施工更为复杂 工程师的熟练程度很大程度决定项目的成功与否
• 桥塞座封采用Baker20座封工具,慢速和安全.
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水平井多级分段压裂
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“速钻桥塞射孔联作” 用在套管固井中
每段改造跨度: 300 ft – 500 ft 簇间距离: 30 m – 50 m (150 ft.). 每簇长度: 1 ft – 3 ft 每段簇数: 2 – 6 (8) 每口井4-12 段: 1- 4 天完成 (24 小时作业)
射孔枪，3 3/8” HMX 6 SPF，深穿透射孔弹
枪体串高温导线 二极管压力开关（实现选择射孔）
二极管开关密封舱
FasDrill桥塞
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泵送式传输作业 -风险评估
配合不当会导致电缆头脱落 不确定的停泵会导致仪器无法继续下放
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Plug and Perf operation
每段改造跨度: 300 ft – 500 ft 簇间距离: 30 m – 50 m (150 ft.). 每簇长度: 1 ft – 3 ft 每段簇数: 2 – 6 (8) 每口井4-12 段: 1- 4 天完成 (24 小时作业)
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地面设备 – 测井车
测井车一台，带 5/16” (79.4mm) 单芯电缆 可射孔，可提供 正负两种极性的 电压/电流 带CCL，可记录校深 带张力，深度记录
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地面设备 – 井口防喷
井口防喷，10,000 psi (70MPa) 5”内径防喷立管6根，底部立管带泄压阀
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泵送式传输作业程序
工具组合设计 • 长度 • 重量 • Cerberus模拟
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风险分析-桥塞射孔工具故障
原因 桥塞没座封 桥塞座封，所有射孔枪没 点火 桥塞座封，部分射孔枪没 点火 表现 桥塞做封后试压不行 1. 点火后压力没变化 2. 枪提出井口确认 1. 枪提出井口后确认 对策 另下一个桥塞 1. 无线电静默 2. 返球，重新泵送 3. 用连续油管下桥塞 1.与甲方商量，不补射 2. 破裂地层后重新泵送
水平井泵入式桥塞与射孔联做
内容 泵入式桥塞与射孔联做工艺 - 选发射孔 - 泵入式作业工艺 地面设备及井下工具 风险评估及施工作业实施 成功案例
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桥塞座封与射孔联作工艺
目的：一趟下井完成桥塞座封以及多级选择射孔联作
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国内成功施工案例
中石油大庆油田
中石油西南石油管理局
中石化华东分公司 江汉油田及河南油田
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表现 泵送是压力升高， 过顶替 电缆张力下降
对策
套管在下入时变形
总在同一个地方 遇卡
1. 在进行第一次泵送前刷管，下 趟钻，下特定尺寸通井规 2. 建议水平段用高强度套管
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射孔工具串遇卡的可能性
套管中存有积沙，出现沙堵
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泵车操作与射孔车绞车操作人员的配合 泵速和电缆下入速率保持平稳
Pump down rate > cable rate
Pump down rate < cable rate
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风险分析-泵送时遇卡
原因 套管水平段中有砂
套管变形
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连续油管在速钻桥塞多级压裂过程中的作业范围 带着钻塞工具通井探底（备选）. 对第一段进行射孔（备选）. 如果无法顺利泵送桥塞，连续油管可以冲洗井筒沉砂. 按设计磨钻所有桥塞.
连续油管作业时其他人员保持距离
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压裂部门和射孔部门的配合 Do not go into red zone during pumping
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注脂头，注脂泵 相关扣型的法兰（与压裂井口连接）
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地面设备 – 附属车辆
吊车一台
压裂泵车二台
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井下工具
桥塞座封工具 Baker 20或者Shorty 3 ½”二支，带合适的 桥塞座封接头以及足够的慢速燃烧弹
• 下井管串由泵送方式到达目的点,CEBURUS模拟软件可预 测针对该井的泵下流量/流速. • 桥塞座封采用Baker20座封工具,慢速和安全.
• 桥塞/射孔枪串经过特殊设计，配备选择点火开关,可依 序进行桥塞座封及射孔枪串自下而上的点火操作. • 地面可控，ON. ALL RIGHTS RESERVED.
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爬行器推送射孔枪射孔 可以由地面实时控制 科技含量较高
受井况影响较大， 速度有限（20米/min) 费用高
泵送式桥塞与射孔联做 单趟完成多级射孔枪 泵送前需要由井筒到底层 与坐封压裂桥塞 的液体通道，通常需要管 输或连续油管事先打孔 泵入速度稳定，节省 从井口泵入液体（清水、压裂基液等 )将射孔枪串在水平段推送至目标 钻时 层位，通过射孔面板交替送正负直流电，引爆多级射孔枪以及坐封火 费用较低，不需夹层 枪 药，单趟完成坐封桥塞及多层射孔 施工程序较为灵活 4
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Plug and perf operation
每段改造跨度: 300 ft – 500 ft 簇间距离: 30 m – 50 m (150 ft.). 每簇长度: 1 ft – 3 ft 每段簇数: 2 – 6 (8) 每口井4-12 段: 1- 4 天完成 (24 小时作业)
下部射孔段的出砂会导致仪器无法继续下放
不恰当的地面防喷接头会增大井控风险 射孔枪为串联，单枪的错误将导致整体无法工作 井下工具的组合将增加施工的不确定性 不合适的地面设备将会使施工更为复杂 工程师的熟练程度很大程度决定项目的成功与否
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工艺原理
选用二极管以及配合特殊设计的压力开关实现选择性点火
枪体的长度由项目要求定制
在电缆承重范围内，选择次数无限制
枪体均以串联方式联接
可选滚轮短节以减少下井摩擦
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优势
常规TCP管输射孔 受井况影响程度小 技术成熟 枪型及弹型丰富，
劣势
消耗钻时 多级起爆技术较为不成熟 需夹层枪 不能实现射孔与桥塞联做 不能实现射孔与桥塞联做 由于软管的强度限制，下 入深度有限（3000米？） 费用较高
连续油管射孔
同TCP管输射孔 由挠性软管连续下入， 地面有动力推动