射孔基础及新技术

聚 能 射 流 的 形 成 过 程
射流的温度在900～1000℃左右，压力3万MPA。
射 流 对 钢 靶 破 甲 后 形 成 的 孔 道
射流对靶板的侵彻
射孔的基础知识
一、炸药、爆炸现象及特征 二、聚能效应 三、聚能射孔弹 四、射孔器材 五、常规电缆射孔 六、普通油管传输射孔
从美国欧文公司引 进的射孔弹生产线
2.射孔弹装药及其技术指标
油气井射孔弹所用炸药属于高能混合炸 药。由于射孔弹在井下高温高压的条件下进 行作业，因此射孔弹的所用炸药要求能适应 不同井深的耐热炸药。射孔弹装药按耐热性 划分为三个等级：普通装药射孔弹装药，它 是采用黑索金耐热混合炸药，传爆药采用纯 黑索金（RDX），最高耐热可达180℃；高温 级射孔弹装药，它采用奥克托今耐热混合炸 药，用纯奥克托今（HMX）传爆药，最高耐 热可达230℃；超高温射孔弹装采用六硝其芪 （HNS）或二苦氨基吡啶（PYX）耐热混合 炸药，传爆药采用纯六硝基芪，最高耐热可 达250℃。
6、射孔方式分类
应当根据油藏和流体特性、地层伤害状况、套 管程序和油田生产条件，选择恰当的射孔工艺，其 工艺可分为正压和负压工艺，用高密度射孔液使液 柱压力高于地层压力的射孔为正压射孔；将井筒液 面降低到一定深度，形成低于地层压力建立适当负 压的射孔为负压射孔。按传输方式又可分为电缆输 送和油管（或钻杆）输送射孔，从技术工艺趋势来 看，油管输送射孔将会越来越广泛使用。
（2）、无枪身射孔弹：指自身可承受井下压力和温 度，不使用密封枪体的射孔弹，主要部分有壳体、药型 罩、炸药和密封壳四个部全组成。
3、各部分的主要功能以及对射孔穿深的影响
（1）、壳体。主要有三个方面的作用：支撑、确定装药结构、 减缓稀疏波的入侵及产生一次反射波。深穿透射孔弹壳材料 均采用钢壳。钢壳的材料和加工方法及热处理方式，对壳体 裂解时间和一次反射波的强度都有一定的强度。 （2）、炸药。炸药是聚能穿孔的能源。尽可能地选用高性能 的炸药，这是提高射孔弹穿深效果的有效途径。 爆压、爆温、 爆速，同种炸药装药密度越高越好。 （3）、药型罩。影响射孔弹性能的重要部件，可以说提高性 能药型罩起到了70%以上的作用。所以提高射孔弹的性能， 重点是加大对药型罩的研究，在对药型罩的材料、配方及工 艺方法进行深入研究的同时，对其结构的改进或结其结构新 的探索也是提高射孔穿深所要做的重要工作。
1.72
8390
1.81
8500
1.65
7100
炸药在高温条件下，热分解速度加快，并产生体积膨胀。装 药体积膨胀，要挤压药型罩，并产生装药结构变化，将引起 装药密度、爆速、爆压的降低，导致射孔弹穿透深度降低， 当温度超过其耐温极限时，射孔弹将产生自爆。
射孔的基础知识
一、炸药、爆炸现象及特征 二、聚能效应 三、聚能射孔弹 四、射孔器材 五、常规电缆射孔 六、普通油管传输射孔
（ 5）、井筒温度 射孔弹、雷管和导爆索中装药的性能实际上都在缓慢
地随着井筒内的温度变化而变化。目前国内射孔弹、雷管和 导爆索常用炸药性能见下表。
分类 常温 高温 超高温
装药类型 RDX HMX PYX
耐温极限 180℃ 2h 220℃ 2h 250℃ 4h
爆速（m / s） 密度（g / cm）3
（3）火药：是一种用于做抛射功的炸药。通常装在炮弹药筒、迫击炮尾部以及 火箭发动机内作发射药和推进剂。它的主要特点是：能在没有外界助燃剂 （如氧气）进行有规律地快速燃烧。常用有黑火药、无烟火药、溶塑火药等。
（4）烟火剂：烟火剂包括照明剂、信号剂、电光剂、燃烧剂及烟幕剂等。它的 变化特点与火药一样，其用途在于利用它的燃烧变化造成各种烟火效应。
几种炸药耐热极限温度与时间关系
射孔的基础知识
一、炸药、爆炸现象及特征 二、聚能效应 三、聚能射孔弹 四、射孔器材 五、常规电缆射孔 六、普通油管传输射孔
聚能效应：如果炸药块(装药)的一端有空穴，当
炸药从另一端开始起爆后，有空穴这端对周围介质的 局部破坏作用将会大大地增强。这种利用装药一端有 空穴来提高装药对周围介质局部破坏作用的效应称为 炸药的聚能效应。
聚能射孔器是利用炸药爆轰的聚能效应产 生的高温高压高速的聚能射流完成射孔作业射 孔器。
1、有枪身系列 由聚能射孔弹、密封的钢管(射孔枪)、弹架、 起爆传爆部件(或装置)等构成的射孔总成。
有 枪 身 聚 能 射 孔 系 列
超深穿透射孔器
目前,射孔的穿深越来越受到人们的重视。这是因 为一方面穿透深度超过污染带后能使产能有较大幅度的 增加,另一方面尽可能提高穿深可以降低压裂酸化的破 裂压力且提高压裂酸化的增产效果。
1、适用于各种复杂地层，因此世界上大 部分油、水、气井均采用射孔完井。
2、能分隔油、气、水层； 3、可任意选择储层、分层开采； 4、增产措施。 5、能有效地防止井壁坍塌。
5、射孔技术的发展历程
在石油与天然气工业中，采用射孔完井技术已有 80多年的历史。
1、机械切割器在套管上打孔。 2、30年代开始采用子弹式和鱼雷式射孔器射孔。 3、40年代末聚能射孔弹射孔。 4、复合射孔。 5、激光射孔、水力射孔、层间爆炸等。
因大部分油气是储存于地层的孔隙中，在 井筒的周围地层由于受钻井液的污染，完井液 的损害和射孔的压实作用等，将使地层的产能 降低。所以射孔质量的优劣直接关系到油气的 开发。在射孔完井的油气井中，射孔孔眼是沟 通产层和井筒的唯一通道。如果采用恰当的射 孔工艺和正确的射孔设计，就可以使射孔对产 层的伤害最小，完善系数高，从而获得理想的 产能。
提纲
一、射孔的基础知识 二、射孔新工艺新技术 三、安全注意事项
射孔的基础知识
一、炸药、爆炸现象及特征 二、聚能效应 三、聚能射孔弹 四、射孔器材 五、常规电缆射孔 六、普通油管传输射孔
一、爆炸现象及特征
1.爆炸基本概念 爆炸是物质急剧的物理或化学变化。在变化
的同时，伴随着该物质含有的能量急剧地转变为 压缩能和运动能。
高孔密大孔径射孔器
满足稠油层和疏松砂岩地层的油气勘探开发需要
解决了弹间干扰、考虑高孔密对套管水泥环强度 的影响以及防砂、压裂、产量等方面取得了进展，形 成了系列化产品。
• 178枪最高可装40孔/米（127型深穿透弹） • 127枪最高可装40孔/米（89型深穿透弹或大孔径弹） • 114枪可装40孔/米（89型深穿透弹或大孔径弹） • 102枪可装25孔/米（89型深穿透弹或大孔径弹）
射孔简介
射孔：油气井下套管固井后，采用 某种方式将射孔器下入目的层位射穿套 管、水泥环，到达地层内一定深度，沟 通地层与井筒,为地层的油气流入至井 筒，提供一个畅通的通道。
套管 水泥环
射孔孔道
地层污染带
1、射孔在油气田勘探与开发中的应用
射孔是目前主要的完井方法。在钻井完成 后，应用测井、录井等方法发现地下的油气层 并确定其位置，然后在井内下入套管，用水泥 将套管与井壁的环形空间全部封固，防止井身 跨塌和不同层位的油、气、水串槽，然后通过 射孔建立井筒与目的层之间的油气通道，进行 试油或求产。
射孔基础理论 及新工艺新技术培训
2 0 0 8. 9 ·成都
序言
射孔完井是目前国内外使用最广泛的完井方法。射 孔被誉为油气勘探开发过程中的“临门一脚”，是试油 作业的关键环节,直接影响到油气井产能以及油气层的 保护问题。
同时,射孔作业涉及到爆炸物品的使用,是一项风险 性很高的作业, 广大试油工程技术人员了解、掌握一些 基本的射孔常识和新工艺技术是十分必要的。
（1）起爆药：它主要作为引爆剂，用来激发次级炸药的爆轰，有时又称为初级 炸药。起爆药是一种对外界作用十分敏感的炸药，它不但在比较小的外界作 用（热或机械作用）下就能发生爆炸变化，而且反应速度很快，能在很短时 间内增至最大值。常用的起爆药有叠氮化铅、雷汞、二硝基重氮酚等。
（2）猛炸药：是一种用于做巨大爆炸功的炸药。通常用于装填各种弹丸和爆破 器材（如射孔弹的装填用药）。它的特点是比较钝感。常用猛炸药有梯恩梯、 黑索金、硝铵炸药、胶质炸药等。
选，减少研制工作中的盲目性 • 减少试验次数，降低研制成本，缩短研制周期
参数输入界面 计算结果图形显示（穿深－时间曲线）
1、射孔弹的基本结构
壳体
炸药 药型罩
2、射孔弹分类 射孔弹按结构可分为有枪身射孔弹和无枪身射孔弹：
（1）、有枪身射孔弹：指装入密封的射孔枪内的使 用的射孔弹，主要部分有炸药、药型罩、壳体三部分组 成。由于有射孔枪的保护，射孔弹不接触井液，不承受 外压。
装药量 (g) 12 16 23 25 25 19 28 32 43 43 39 43
API混凝土靶穿深 (mm) 330 382 528 525 539 455 592 672 828 877 749 1080
孔径 (mm) 7.6 8.2 9.7 9.5 9.5 9.3 10.1 10.4 11.9 11.7 10.6 13.6
爆炸最重要的特征是爆炸点周围介质发生剧 烈的压力突跃。爆炸做功的根本原因在系统中原 有的高压气体或爆炸瞬间形成的高温高压气体骤 然膨胀，导致在爆炸点周围介质中压发生急剧的 突跃，从而产生爆炸破坏作用。
放热性、快速性和产生大量的气体产物是炸 药发生爆炸的三要素，是发生爆炸的必要条件。
2.炸药分类
炸药按用途分为：起爆药、猛炸药、火药和烟火剂四类。
激光切割机
射孔弹设计计算软件
• 输入射孔弹结构参数、装药参数和靶板参数 • 计算射流侵彻参数、射孔参数及终点效应参数 • 输出射孔参数及终点效应参数相关性曲线图形 • 可实现钢靶、API标准混凝土靶和四川砂岩靶及
三者之间任意组合形式的复合靶的侵彻计算 • 预测和评估射孔弹穿深性能，实现设计方案的优
2、射孔的目的和要求
➢ 有一定射孔穿透深度，能够射穿地层的污染带。 ➢ 射孔孔眼干净。干净的孔眼可减小射孔对地层的
污染，提高产能。 ➢ 优化射孔参数。根据地层需要，选择最佳的孔密