油气井中爆破工艺的设计.pdf

卷 fJ J 2 1 4 ． 0 6 规划设计 油气井中爆破工艺的设计 夏 国宏 中国 石化河南石油工程有限公司 测井公司 摘要 油气井中的爆破属于特种爆破作业类别 ，在选取雷管时，安全性、耐温抗压性是主 要 的检测项 目。油气井射孔作业 中出现的断爆 中途停爆 、拒爆 等事故都和导爆 索的质量有 关。因此要选择耐 温性 能高、装 药密度均 匀、无打扭断药的导爆 索。数码 电子免疫 雷管的应 用，很好地解决 了施工的安全 问题 。爆破技术和其他井下油气开采技 术的联合作业 ，也是新的 发 展 方 向。 关键词爆破 ；油气井 ；聚能射孔 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 6 - 6 8 9 6 ． 2 0 1 4 ． 6 ． 0 2 9 在爆破技术中 ，油气井 中的爆破属于特种爆破 作业类别 ，使用 的器材 与岩土爆破 和拆 除爆破不 同，要满足特定的环境要求 。油气井 中的爆破 ，主 要解决打开地层和井筒的连接、井下工程事故等作 业。具体体现为油气开采中的聚能射孑 L 作业、聚能 切割作业 、爆炸松扣作业 、高能气体燃烧压裂 、油 井清洁解堵和套管补贴等作业。以上的各种特种爆 破作业 ，都离不开爆破器材 ，根据爆破对象 、目的 的不 同需 要采 用专 用 的爆 破器 材 和特 种 的爆 破 工艺。 我 国陆地大部分油气井 ，都是以套管完井 的。 也就是在钻井钻 开地层后 ，下入套管 。下入套管 后 ，再进行固井作业 ，将特制的水泥固定在地层和 套管之间 ，防止地层之问沿套管壁外侧联通。一般 的爆破作业都是在内层套管中进行的 ，要通过爆破 作业打通套管 和水泥环 ，建立起井筒 和地层 的通 道 ，油气通过这个通道从地层进入井筒 。 1 爆破器材的选取 一 般 的油气 井 ，油气 层的埋藏深度 为 l 0 0 0 ～ 4 0 0 0 m，最高井温为 1 5 0。 C，压力为7 0 M P a ；超 深井为 6 0 0 0 ～ 8 0 0 0 m，压力为 1 4 0 MP a 。在这样高 温 、高压下实施爆破 ，爆破器材的发火感度 、热稳 定性 、爆炸威力等必须确保能够正常作用 ，以达到 工程设计 的要求。油气井燃烧爆破器材必须具有 良 好的密封 、绝缘性能。 1 起爆类器材 。目前选取的起爆类器材主要 是雷管。按照不同的施工方式分为电缆类射孔及其 他作业使用的安全磁电雷管、大电流安全雷管，油 管类射孑 L 及其他作业使用的撞击起爆雷管、压力起 爆雷管。在选取雷管时，安全性 、耐温抗压性是其 主要的检测项 目。选取时要求产品经过震动试验 1 5 0 mm ／ l O mi n 不得发火 ，结构不得破坏 ；静 电感 应试 验 抗 静 电 1 0 k V0 ． 5 k V；耐 温发火试 验 1 8 0。 C ／ 2 h 应能发火；输 试验 可靠引爆 D N 6 mm 长 5 0 mm导爆索。辅助起爆的压力开关导通压 力大 于 1 ． 8 m P a ；耐温达到A型 1 6 0。 C、6 0 MP a ／ 4 8 h ， B型 2 2 0。 C、6 0 MP a ／ 3 6 h ；安全电流 直流 达 到 1 A；发火电流达到 直流 2 A 。 2 传爆类器材。目前选取的传爆类器材主要 有传爆管和导爆索。这两种器材的药芯直接决定其 耐温性能 ，它的药芯 由黑索金 、泰安等高威力爆药 制成 ，围产导爆索 的爆速为 6 5 0 0～8 0 0 0 m／ s 。在 石油射孔系统中，主要用于射孔弹之问的联接并起 爆射孔弹作用。油气井射孑 L 作业中m现的断爆 中 途停爆 、拒爆 等事故都和导爆索 的质量有关 。因 此要选择耐温性能高 、装药密度均匀 、无打扭断药 的导爆索 。另外还要注意导爆索遇高温的收缩性 ， 一 旦导爆索收缩引起断裂，将会严重影响射孔质 量 。由于导爆索本 身就是一种威 力很强的爆 炸器 材 ，它也常常应用到油气井 的爆炸松开作业中，根 据计算药量 ，在钻井卡点实施松扣爆炸 ，解决卡钻 难题。 3 射孔弹。射孔弹是根据聚能原理由厂家生 产 的定型产 品，由弹壳 、聚能装药 、药形罩组成。 炸药是聚能射流的能源 ，孑 L 道容积 、射孑 L 深度 爆 轰压力有关 ，同时还应考虑炸药的耐热能力和温度 一 时间 曲线 。为了提高射孑 L 弹性能和井下耐温性 能 ，通常采用聚黑一l 6 R 8 5 2 炸药 、聚黑一1 4 R 7 9 1 炸药 、聚奥一6 J O 一6 炸药 和耐 高 温 9 9 2 炸药 、Y 9 7 1 炸药。药形罩的材 料一般是 由不 易被气化且射孔后不会形 成杵体堵塞孔道的材料 ， 如粉末冶金药形罩。随着现代工艺的发展 ，在药形 一 4 8一 油气田地面工程 h t t p ／ ／ w ww． y q t d r n g c ． c o rn 第 0 0 卷第 6 刘 2 0 ] 4 ． 0 6 规划设计 罩的研究上更先进 ，目前 的自清洁射孔技术 ，就是 利用在药形罩 中掺入有效成分 ，能形成在孔道 内的 二次燃爆 ，解决孑 L 道杵堵和扩 充孔容 。按照射孔弹 结构分类，可以选择不同尺寸的弹型，满足不同井 况 。D P系列射孑 L 弹具有强力 穿透性能 ，适用于低 孔 、低渗透 、致密层等复杂汕气井射孑 L 作业 ；B H 系列射孔弹具有大孔径 、高孑 L 密 、低碎屑等特点 ， 适用于稠油层、疏松岩层等复杂油气井射孑 L 作业。 4 切割弹。为了修井的需要 ，必须对一些油 管 、套管进行打捞 、修 复，这些措施都要用到爆炸 切割处理的方法。聚能切割弹和射孔弹聚能原理相 同，但 是平面对称线性装药 ，形成一个环形射流 平面，达到内切 目的，见图】 根据不同的油管或 套管 内径 ，选择切割 弹的尺 十，保 留一定 的炸高 炸高 选择 2 - 1 5 m m，效 果主 l 好 和 问 隙 ，比如 D N 5 5 m m切割弹切割 D N 7 3 iT I i1 “1 油管 ，D N 6 8 m l T l 切 割弹切割D N 8 9 t ri m油管等。 图 1 聚 能射 孔 弹 射 流 的 形 成 2 爆破工艺的设计 目前在油气中主要的射孔工艺，分为电缆传输 方式和油管传输方式 。电缆传输射孑 L 特点是施工简 便 、施 T周期短。 1 电缆传输射孔施工设计。首先要根据油气 层的厚度设计射孑 L 枪。射孔枪的长度一般 1 ～ 4 m， 南特 种钢管加工 而成 ，可 以耐压 7 0 ～ 1 4 0 mP a 。射 孑 L 枪内部弹架按照螺旋方 向布孔 ，一般孑 L 密为每米 8 - 2 0 孔 。射孔弹装入孑 L 中固定 ，再通过 导爆索将 每个射孑 L 弹连起来 ，导爆索头部安装磁电雷管，通 过上 、下接头将射孑 L 枪密封起来 ，留点火引线和井 下_T具连 接 ，再 由电缆 绞车将射孔枪送人 目的地 层 ，跟踪校深点火 ，实现射孔作业 。在电缆传输射 孑 L 的施工设计中，射孑 L 弹的选择对穿深、防砂有很 大影响，可以根据地层性质优化选择射孔。 2 油管传输射孔 T C I 施工设计。相对于 电缆传输的模式，油管传输可以一次射孔开几十米 甚至几百米的油层。因此对爆破器材 的要求也更高 些。除了在电缆射孔中用到的射孑 L 弹、导爆索外， 还要有连接射孔枪之间的传爆管和压力或撞击起爆 器。在使用压力起爆器时 ，需要合理计算压力值 。 3 爆破作业的现场施工 和其他爆破作业一样 ，油气井的爆破现场施 丁，最重要的还是爆破器材的安全问题。必须严格 遵守的规则有以下几点 1 油管传输方式下起爆器材和传爆器材的连 接必须在井 口完成 ，也就是起爆雷管的安装 ，要等 射孔枪 爆 炸杆 、切割器 下人井中后 ，再进行起 爆 雷管和导爆索 的连接 。同样道理 ，遇到哑炮时 ， 也要在射孔枪 爆炸杆 、切割器从井下起出至井 口时拆卸起爆雷管 ；若使用撞击起爆方式，未引爆 的 ，必须先打捞撞击投棒。 2 在电缆传输方式下 ，磁电雷管和导爆索连 接后 ，严格控制点火线的联通。必须在射孔器下人 井 中5 0 m以下再打开仪器电源 。严禁在地面联 炮 期间打开地面电源或校验仪器。遇到哑炮时，也必 须在起 出射孑 L 器前 ，关 闭电源 ，起 出后拆卸掉 雷 管 ，严禁雷管和爆破器材同时运输。 3 施T现场禁止使用无线通讯T具。 4 装配射孑 L 弹、导爆索、射孔枪时严禁用铁 器及其他硬物打击和冲撞。 4 结语 随着油田勘探开发的需要 ，爆破技术在油气井 中的应用得到了更进一步的发展。如多脉冲复合射 孔技术就是近几年推广应用 的新技术 ，它就是利用 多种组合的火药依次燃烧 ，产生的高温高压气体以 冲击加载 的形式沿射孔孔道冲击挤压地层 ，使射孑 L 孑 L 道以裂缝的形式延伸扩展，更有益于油气层内油 气的产出。再如数码电子免疫雷管的应用 ，很好地 解决 了施工的安全问题 。爆破技术和其他井下油气 开采技术的联合作业 ，也是新的发展方向，如射孔 一 测试联作技术 ，定方位射孑 L 技术等。爆破技术已 经成为了油田勘探开发不可或缺的一个方面 ，今后 的应用将更加广泛 。 [ 作者简介] 夏国宏 测井工程师，国家注册安全工 程 师，中级爆破工程技术人 员，长期从事油气井射 孔及相 关的爆破作业工作 。 1 3 9 3 7 7 9 6 6 1 7 、 R 7 6 9 3 0 s i n a ． c o rn 栏 目主持张秀丽 油气田地面工程 h t t p ／ ／ w w w ．y q t d m g c ．c 。 m 一 4 9