油气井射孔完井技术.pdf

油气井射孔完井技术油气井射孔完井技术 油气井射孔完井技术油气井射孔完井技术 The Perforated Completion Technique for Oil Wells 李海涛李海涛 西南石油大学石油工程学院 The Perforated Completion Technique for Oil Wells 李海涛李海涛 西南石油大学石油工程学院 西南石油大学 souwest petroleum university 引言引言 射孔工艺技术及其发展射孔工艺技术及其发展 射孔损害评价射孔损害评价 油井产能与射孔参数的规律研究及影响分析油井产能与射孔参数的规律研究及影响分析 射孔负压设计方法射孔负压设计方法 油井射孔完井优化设计方法油井射孔完井优化设计方法 稠油油藏射孔完井设计稠油油藏射孔完井设计 射孔对套管强度的影响射孔对套管强度的影响 引言引言 射孔工艺技术及其发展射孔工艺技术及其发展 射孔损害评价射孔损害评价 油井产能与射孔参数的规律研究及影响分析油井产能与射孔参数的规律研究及影响分析 射孔负压设计方法射孔负压设计方法 油井射孔完井优化设计方法油井射孔完井优化设计方法 稠油油藏射孔完井设计稠油油藏射孔完井设计 射孔对套管强度的影响射孔对套管强度的影响 油气井射孔完井技术油气井射孔完井技术油气井射孔完井技术油气井射孔完井技术 西南石油大学 souwest petroleum university 油井产能与射孔表皮系数的关系油井产能与射孔表皮系数的关系 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 -505101520 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 -505101520 射孔表皮系数 油 井 产 能 比 射孔表皮系数 油 井 产 能 比 西南石油大学 souwest petroleum university 2.1 射孔完井与油层保护射孔完井与油层保护 2.2 聚能射孔器聚能射孔器 基本结构基本结构 炸药的使用炸药的使用 成孔机理成孔机理 影响聚能射孔弹性能的主要因素影响聚能射孔弹性能的主要因素 2.3 射孔枪类型及其特征射孔枪类型及其特征 2.4 现代射孔工艺现代射孔工艺 2.1 射孔完井与油层保护射孔完井与油层保护 2.2 聚能射孔器聚能射孔器 基本结构基本结构 炸药的使用炸药的使用 成孔机理成孔机理 影响聚能射孔弹性能的主要因素影响聚能射孔弹性能的主要因素 2.3 射孔枪类型及其特征射孔枪类型及其特征 2.4 现代射孔工艺现代射孔工艺 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 西南石油大学 souwest petroleum university 聚能射孔技术的产生及发展聚能射孔技术的产生及发展 1 机械射孔器慢、费时、成本高、穿孔深度受限 2 子弹射孔器1926年获专利、1932年底首次使用，电缆 操作。1950年普及。 3 液压射孔器50年代由泵服务公司研制，施工较复杂 （喷砂） 4 聚能射孔器50年代初由军用转化，采用高能炸药而不 用推进剂。系列化发展程度很高（60余种枪型），射孔 完井主流产品（95以上）。 1 机械射孔器慢、费时、成本高、穿孔深度受限 2 子弹射孔器1926年获专利、1932年底首次使用，电缆 操作。1950年普及。 3 液压射孔器50年代由泵服务公司研制，施工较复杂 （喷砂） 4 聚能射孔器50年代初由军用转化，采用高能炸药而不 用推进剂。系列化发展程度很高（60余种枪型），射孔 完井主流产品（95以上）。 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 西南石油大学 souwest petroleum university 聚能射孔技术的产生及发展 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 西南石油大学 souwest petroleum university 2.1 射孔完井与油层保护射孔完井与油层保护 油气井生产地层能量损失主要集中在近井地带油气井生产地层能量损失主要集中在近井地带 2.1 射孔完井与油层保护射孔完井与油层保护 油气井生产地层能量损失主要集中在近井地带油气井生产地层能量损失主要集中在近井地带 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 油井平面径向稳定渗流时,压力分布规律为油井平面径向稳定渗流时,压力分布规律为 r r pp pp e r r wfe er w e ln ln − − r, m MPa Pe Pwf 有污染 说明 1 井底附近3米内的压力降为全 程压力损失之半 2 油层伤害将带来额外的能量损失 说明 1 井底附近3米内的压力降为全 程压力损失之半 2 油层伤害将带来额外的能量损失 西南石油大学 souwest petroleum university 2.1 射孔完井与油层保护射孔完井与油层保护 射孔是沟通地层与井底的重要手段， 优化射孔是 提高油气井一次完井效率的有效途径， 射孔是沟通地层与井底的重要手段， 优化射孔是 提高油气井一次完井效率的有效途径，也是提高 勘探开发综合效益的重要技术之一。 也是提高 勘探开发综合效益的重要技术之一。 2.1 射孔完井与油层保护射孔完井与油层保护 射孔是沟通地层与井底的重要手段， 优化射孔是 提高油气井一次完井效率的有效途径， 射孔是沟通地层与井底的重要手段， 优化射孔是 提高油气井一次完井效率的有效途径，也是提高 勘探开发综合效益的重要技术之一。 也是提高 勘探开发综合效益的重要技术之一。 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 射孔过程中的储层保护思路 （ 射孔过程中的储层保护思路 （1）使用优质射孔液 （ ）使用优质射孔液 （2）进行合理射孔压差设计 （ ）进行合理射孔压差设计 （3）优化射孔参数 （ ）优化射孔参数 （4）使用合适的射孔工艺）使用合适的射孔工艺 射孔过程中的储层保护思路 （ 射孔过程中的储层保护思路 （1）使用优质射孔液 （ ）使用优质射孔液 （2）进行合理射孔压差设计 （ ）进行合理射孔压差设计 （3）优化射孔参数 （ ）优化射孔参数 （4）使用合适的射孔工艺）使用合适的射孔工艺 西南石油大学 souwest petroleum university 2.2 聚能射孔器聚能射孔器2.2 聚能射孔器聚能射孔器 聚能射孔器简介 基本构成 聚能射孔弹的结构 射孔弹的安装方式 聚能射孔器简介 基本构成 聚能射孔弹的结构 射孔弹的安装方式 炸药的使用炸药的使用 聚能弹聚能效应与成孔过程聚能弹聚能效应与成孔过程成孔机理成孔机理 影响聚能弹性能的主要因素影响聚能弹性能的主要因素 聚能射孔器简介 基本构成 聚能射孔弹的结构 射孔弹的安装方式 聚能射孔器简介 基本构成 聚能射孔弹的结构 射孔弹的安装方式 炸药的使用炸药的使用 聚能弹聚能效应与成孔过程聚能弹聚能效应与成孔过程成孔机理成孔机理 影响聚能弹性能的主要因素影响聚能弹性能的主要因素 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 西南石油大学 souwest petroleum university 2.2.1 聚能射孔器简介聚能射孔器简介2.2.1 聚能射孔器简介聚能射孔器简介 基本构成（基本构成（ Basic Components） 弹架、射孔弹、导爆索、雷管 说明 ） 弹架、射孔弹、导爆索、雷管 说明 （1）3米枪从引爆到成孔--大约需要3毫秒 （2）800米枪从引爆到成孔--大约需要0.25秒 引爆可以忽略枪长度的影响引爆可以忽略枪长度的影响 基本构成（基本构成（ Basic Components） 弹架、射孔弹、导爆索、雷管 说明 ） 弹架、射孔弹、导爆索、雷管 说明 （1）3米枪从引爆到成孔--大约需要3毫秒 （2）800米枪从引爆到成孔--大约需要0.25秒 引爆可以忽略枪长度的影响引爆可以忽略枪长度的影响 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 西南石油大学 souwest petroleum university Liner Liner Case of container Case of container Main explosive charge Main explosive charge Prime Charge Prime Charge Detonating Cord Groove Detonating Cord Groove 组成金属罩．主爆药柱．起爆药 饼．外壳．导爆索。 类型无枪身射孔弹，有枪身射孔 弹 组成金属罩．主爆药柱．起爆药 饼．外壳．导爆索。 类型无枪身射孔弹，有枪身射孔 弹,无杵堵射孔弹，有杵堵射 孔弹。 说明导爆索由氯乙烯塑料管内充 填黑索金炸药而成，引爆速 度可达 无杵堵射孔弹，有杵堵射 孔弹。 说明导爆索由氯乙烯塑料管内充 填黑索金炸药而成，引爆速 度可达8400米米/秒。秒。 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 2.2.1 聚能射孔器简介聚能射孔器简介2.2.1 聚能射孔器简介聚能射孔器简介 聚能射孔弹的结构聚能射孔弹的结构聚能射孔弹的结构聚能射孔弹的结构 西南石油大学 souwest petroleum university 单个射孔弹从引爆到完成射流共需50us, 只有25的药形 罩材料转化为射流, 其余的只形成尾部段塞, 对成孔无贡献, 反 而造成堵塞. 现代高性能射孔弹药形罩采用压制金属粉末, 大 大地降低了对地层的伤害. 大孔径射孔弹,药形罩面常常采用 半球形或抛物线形。 单个射孔弹从引爆到完成射流共需50us, 只有25的药形 罩材料转化为射流, 其余的只形成尾部段塞, 对成孔无贡献, 反 而造成堵塞. 现代高性能射孔弹药形罩采用压制金属粉末, 大 大地降低了对地层的伤害. 大孔径射孔弹,药形罩面常常采用 半球形或抛物线形。 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 2.2.1 聚能射孔器简介聚能射孔器简介2.2.1 聚能射孔器简介聚能射孔器简介 聚能射孔弹的引爆聚能射孔弹的引爆聚能射孔弹的引爆聚能射孔弹的引爆 西南石油大学 souwest petroleum university 说说说说 明射孔弹由导爆索串联在一起，其弹头有一定明射孔弹由导爆索串联在一起，其弹头有一定明射孔弹由导爆索串联在一起，其弹头有一定明射孔弹由导爆索串联在一起，其弹头有一定 方向性，弹与弹之间的夹角有方向性，弹与弹之间的夹角有方向性，弹与弹之间的夹角有方向性，弹与弹之间的夹角有0 0 o o 3030 o o 4545o o 90 90 o o 120120 o o 和和和和180180 o o 等。等。等。等。 相相相相 位相邻弹与弹之间在平面上投影的夹角。位相邻弹与弹之间在平面上投影的夹角。位相邻弹与弹之间在平面上投影的夹角。位相邻弹与弹之间在平面上投影的夹角。 排列方式平面布孔排列方式平面布孔排列方式平面布孔排列方式平面布孔交错布孔交错布孔交错布孔交错布孔螺旋布孔螺旋布孔螺旋布孔螺旋布孔 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 2.2.1 聚能射孔器简介聚能射孔器简介2.2.1 聚能射孔器简介聚能射孔器简介 射孔弹的安装方式射孔弹的安装方式射孔弹的安装方式射孔弹的安装方式 西南石油大学 souwest petroleum university 2.2.2 炸药的使用炸药的使用2.2.2 炸药的使用炸药的使用 炸药的分类炸药的分类 低爆和高爆低爆和高爆 Low and High Explosive 低爆炸药低爆炸药也称推进剂也称推进剂 Propellant 反应速度相对较低450-1300m/s,如弹药、烟花、火箭助推燃料。 高爆炸药高爆炸药 反应速度高4500-9000m/s,根据其对引爆的敏感性分为易挥发类和不 易挥发类。 易挥发类称主爆炸药，对烟花、摩擦、冲击十分敏感，只有点火头 雷管）才会用到。 不易挥发类称次级主爆炸药，对烟花、摩擦、冲击不敏感，需要高压 或电流才会引爆，相对较安全，射孔弹和导爆索都采用此 类炸药。 炸药的分类炸药的分类 低爆和高爆低爆和高爆 Low and High Explosive 低爆炸药低爆炸药也称推进剂也称推进剂 Propellant 反应速度相对较低450-1300m/s,如弹药、烟花、火箭助推燃料。 高爆炸药高爆炸药 反应速度高4500-9000m/s,根据其对引爆的敏感性分为易挥发类和不 易挥发类。 易挥发类称主爆炸药，对烟花、摩擦、冲击十分敏感，只有点火头 雷管）才会用到。 不易挥发类称次级主爆炸药，对烟花、摩擦、冲击不敏感，需要高压 或电流才会引爆，相对较安全，射孔弹和导爆索都采用此 类炸药。 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 射孔弹炸类型射孔弹炸类型 常规 RDX、HMX, 特殊炸药高温深井 HNS、PYX 常规引爆速度分别为7800、9000、6900、7500m/s。 射孔弹炸类型射孔弹炸类型 常规 RDX、HMX, 特殊炸药高温深井 HNS、PYX 常规引爆速度分别为7800、9000、6900、7500m/s。 西南石油大学 souwest petroleum university 2.2.3 聚能弹聚能效应与成孔机理聚能弹聚能效应与成孔机理2.2.3 聚能弹聚能效应与成孔机理聚能弹聚能效应与成孔机理 利用爆炸时具有方向性的特点，将炸药作成凹槽状，爆 炸是迅速的物理化学热反应，温度高达2000o5000o。由于温 度极高，产生了极热的气态物质，该物质迅速膨胀到原体积 ２００～９００倍，将处于强烈压缩状态的势能瞬间变成动 能该动能冲击波的速度可达200M800M/S，使爆炸点周围压 力急剧升高，可达几万～几时万个大气压，由于锥形凹槽的 聚焦作用，在焦点上聚能射流具有最大的密度和最大的穿透 能力，很容易穿透套管、水泥环，并在地层中形成孔眼。 射孔完成后，射孔孔道中将会填有弹药碎屑、岩屑、水 泥碎屑等残留物，同时会形成一个低渗透损害带。 利用爆炸时具有方向性的特点，将炸药作成凹槽状，爆 炸是迅速的物理化学热反应，温度高达2000o5000o。由于温 度极高，产生了极热的气态物质，该物质迅速膨胀到原体积 ２００～９００倍，将处于强烈压缩状态的势能瞬间变成动 能该动能冲击波的速度可达200M800M/S，使爆炸点周围压 力急剧升高，可达几万～几时万个大气压，由于锥形凹槽的 聚焦作用，在焦点上聚能射流具有最大的密度和最大的穿透 能力，很容易穿透套管、水泥环，并在地层中形成孔眼。 射孔完成后，射孔孔道中将会填有弹药碎屑、岩屑、水 泥碎屑等残留物，同时会形成一个低渗透损害带。 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 机理描述机理描述机理描述机理描述 西南石油大学 souwest petroleum university 2.2.3 聚能弹聚能效应与成孔机理聚能弹聚能效应与成孔机理2.2.3 聚能弹聚能效应与成孔机理聚能弹聚能效应与成孔机理 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 西南石油大学 souwest petroleum university 深穿透射孔弹射流过程深穿透射孔弹射流过程 大孔径射孔弹射流过程大孔径射孔弹射流过程 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 西南石油大学 souwest petroleum university 国内深穿透射孔弹性能分析国内深穿透射孔弹性能分析国内深穿透射孔弹性能分析国内深穿透射孔弹性能分析 900 796 1100 986 1085 1080 986 1053 0 200 400 600 800 1000 1200 最大穿透深度mm 山东泰安 吉林双林 山西新建 川南机械 双龙 四川 大庆 大庆 DP52RDX 127DP38 127DP37 5-SDP41NMX-55 DP48RDX-1胜利胜利 SDP43RDX-55-127 DP52RDX-2127 DP54RDX-1140 西南石油大学 souwest petroleum university 国外国外国外国外深穿透射孔弹性能分析深穿透射孔弹性能分析深穿透射孔弹性能分析深穿透射孔弹性能分析 1138 1223 1201 1367 829 1019 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 最大穿透深度mm Halliburton OWEN Schlumberger TITAN GOEX INNICOR 45/8“5SPF HMX SDP45/8“5SPF HMX SDP SDP-5000-400SDP-5000-400 51J UJ HMX51J UJ HMX EXP-4539-324TEXP-4539-324T 34gECG-TAL-TMDP-325F34gECG-TAL-TMDP-325F 10.360110.3601 西南石油大学 souwest petroleum university 国内大孔径低碎屑射孔弹性能分析国内大孔径低碎屑射孔弹性能分析国内大孔径低碎屑射孔弹性能分析国内大孔径低碎屑射孔弹性能分析 17.0 18.8 28.6 18.5 27.2 18.5 0 5 10 15 20 25 30 最大孔径，mm 山东泰安 川南机械 双龙 四川 大庆 山西新建 BH48RDXBH48RDX 41/2“-BH43RDX-5041/2“-BH43RDX-50 BH61RDX-1BH61RDX-1 BH43PYX-50-114BH43PYX-50-114 BH64RDX-1127BH64RDX-1127 114DP23114DP23 西南石油大学 souwest petroleum university 国外国外国外国外大孔径大孔径大孔径大孔径射孔弹性能分析射孔弹性能分析射孔弹性能分析射孔弹性能分析 28.4 28.728.7 28.2 28.4 26.7 25.5 26.0 26.5 27.0 27.5 28.0 28.5 29.0 最大孔径，mm Halliburton OWEN Schlumberger TITAN GOEX INNICOR 7“12SPF RDX BH7“12SPF RDX BH TAG-7250-312TAG-7250-312 64C CP RDX64C CP RDX 10-7055-31310-7055-313 7“12SPF ECG CML BH7“12SPF ECG CML BH 20.300120.3001 西南石油大学 souwest petroleum university 国内外深穿透射孔弹性能对比国内外深穿透射孔弹性能对比国内外深穿透射孔弹性能对比国内外深穿透射孔弹性能对比 1100.00 986.02 1085.00 1080.00 1137.92 1222.50 1201.42 1366.50 1019.05 1053.00 02004006008001000120014001600 山西新建 川南机械 双龙 四川 大庆 Halliburton OWEN Schlumberger TITAN INNICOR 混凝土靶穿透深度API RP43,mm 国内国内KS1060 KJ13 国外国外KS1189 KJ10 西南石油大学 souwest petroleum university 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 0102030405060 射孔弹装药量,g 混凝土靶穿透深度,mm 大庆 四川 双龙 川南 新建 Halliburton Schlumberger OWEN TITAN GOEX INNICOR 国内外深穿透射孔弹性能对比国内外深穿透射孔弹性能对比国内外深穿透射孔弹性能对比国内外深穿透射孔弹性能对比 西南石油大学 souwest petroleum university 国内外大孔径射孔弹性能对比国内外大孔径射孔弹性能对比国内外大孔径射孔弹性能对比国内外大孔径射孔弹性能对比 17.00 18.80 28.60 18.50 18.50 28.45 28.70 28.70 28.19 28.45 26.67 27.20 05101520253035 山东泰安 川南机械 双龙 四川 大庆 山西新建 山东泰安 川南机械 双龙 四川 大庆 山西新建 Halliburton OWEN Schlumberger TITAN GOEX INNICOR 混凝土靶最大孔径API RP43,mm 西南石油大学 souwest petroleum university 国内外大孔径射孔弹性能对比国内外大孔径射孔弹性能对比国内外大孔径射孔弹性能对比国内外大孔径射孔弹性能对比 0 5 10 15 20 25 30 35 010203040506070 射孔弹装药量,g 混凝土靶穿透深度,mm 全国 大庆 Halliburton Schlumberger OWEN TITAN GOEX INNICOR 西南石油大学 souwest petroleum university 2.2.3 聚能弹聚能效应与成孔机理聚能弹聚能效应与成孔机理2.2.3 聚能弹聚能效应与成孔机理聚能弹聚能效应与成孔机理 1 “压实带压实带”并非被压实并非被压实 2 “压实带压实带”的孔隙度基本不变的孔隙度基本不变, 渗透率的降低是由于射孔造 成的微裂隙和大量小孔隙 渗透率的降低是由于射孔造 成的微裂隙和大量小孔隙, 大孔隙的破坏降低了渗透性能大孔隙的破坏降低了渗透性能. 1 “压实带压实带”并非被压实并非被压实 2 “压实带压实带”的孔隙度基本不变的孔隙度基本不变, 渗透率的降低是由于射孔造 成的微裂隙和大量小孔隙 渗透率的降低是由于射孔造 成的微裂隙和大量小孔隙, 大孔隙的破坏降低了渗透性能大孔隙的破坏降低了渗透性能. 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 压实带的新认识压实带的新认识压实带的新认识压实带的新认识 西南石油大学 souwest petroleum university 西南石油大学 souwest petroleum university 西南石油大学 souwest petroleum university 西南石油大学 souwest petroleum university 西南石油大学 souwest petroleum university 2.2.4 影响聚能弹穿深的因素影响聚能弹穿深的因素2.2.4 影响聚能弹穿深的因素影响聚能弹穿深的因素 影响内因影响内因 弹设计参数药形罩、炸药、炸高 影响外因 弹设计参数药形罩、炸药、炸高 影响外因 枪和套管间的间隙 地质应力和岩石力学性质 环境温度 射孔液的密度与井筒压力 套管和水泥环性能 现场射孔弹导爆索存放条件 枪和套管间的间隙 地质应力和岩石力学性质 环境温度 射孔液的密度与井筒压力 套管和水泥环性能 现场射孔弹导爆索存放条件 影响内因影响内因 弹设计参数药形罩、炸药、炸高弹设计参数药形罩、炸药、炸高 影响外因影响外因 枪和套管间的间隙 地质应力和岩石力学性质 环境温度 射孔液的密度与井筒压力 套管和水泥环性能 现场射孔弹导爆索存放条件 枪和套管间的间隙 地质应力和岩石力学性质 环境温度 射孔液的密度与井筒压力 套管和水泥环性能 现场射孔弹导爆索存放条件 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 西南石油大学 souwest petroleum university 2.2.4 影响聚能弹穿深的因素影响聚能弹穿深的因素2.2.4 影响聚能弹穿深的因素影响聚能弹穿深的因素 影响内因影响内因 药形罩 其值越大→形成的射流越多→孔径越大、孔越深。罩口夹 liner 角越小→射流速度越高→孔越深、但孔径小；相反，罩口 夹角越大→射流速度越小→孔越浅、但孔径大。 炸药主要是炸药的类型、密度及其分布。密度影响最大，也不易控制。 密度越大→射流速度越高。 炸高定义为药形罩口到靶面的距离。弹的构形确定后其值随之确定。 一般来说，最佳炸高为药形罩口径的2-5倍。射孔是提供的炸高越 大，弹穿透性能越好。炸高又随药形罩锥角的增加而增加, 由于 射孔枪尺寸的限制使炸高难以达到最佳值,应尽量选择锥角小的射 孔弹。 药形罩 其值越大→形成的射流越多→孔径越大、孔越深。罩口夹 liner 角越小→射流速度越高→孔越深、但孔径小；相反，罩口 夹角越大→射流速度越小→孔越浅、但孔径大。 炸药主要是炸药的类型、密度及其分布。密度影响最大，也不易控制。 密度越大→射流速度越高。 炸高定义为药形罩口到靶面的距离。弹的构形确定后其值随之确定。 一般来说，最佳炸高为药形罩口径的2-5倍。射孔是提供的炸高越 大，弹穿透性能越好。炸高又随药形罩锥角的增加而增加, 由于 射孔枪尺寸的限制使炸高难以达到最佳值,应尽量选择锥角小的射 孔弹。 影响内因影响内因 药形罩药形罩 其值越大→形成的射流越多→孔径越大、孔越深。罩口夹其值越大→形成的射流越多→孔径越大、孔越深。罩口夹 linerliner 角越小→射流速度越高→孔越深、但孔径小；相反，罩口 夹角越大→射流速度越小→孔越浅、但孔径大。 角越小→射流速度越高→孔越深、但孔径小；相反，罩口 夹角越大→射流速度越小→孔越浅、但孔径大。 炸药炸药主要是炸药的类型、密度及其分布。密度影响最大，也不易控制。 密度越大→射流速度越高。 主要是炸药的类型、密度及其分布。密度影响最大，也不易控制。 密度越大→射流速度越高。 炸高炸高定义为药形罩口到靶面的距离。弹的构形确定后其值随之确定。 一般来说，最佳炸高为药形罩口径的2-5倍。射孔是提供的炸高越 大，弹穿透性能越好。炸高又随药形罩锥角的增加而增加, 由于 射孔枪尺寸的限制使炸高难以达到最佳值,应尽量选择锥角小的射 孔弹。 定义为药形罩口到靶面的距离。弹的构形确定后其值随之确定。 一般来说，最佳炸高为药形罩口径的2-5倍。射孔是提供的炸高越 大，弹穿透性能越好。炸高又随药形罩锥角的增加而增加, 由于 射孔枪尺寸的限制使炸高难以达到最佳值,应尽量选择锥角小的射 孔弹。 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 西南石油大学 souwest petroleum university 2.2.4 影响聚能弹穿深的因素影响聚能弹穿深的因素2.2.4 影响聚能弹穿深的因素影响聚能弹穿深的因素 图例说明图例说明弹设计参数对射孔弹孔深孔径的影响图例说明图例说明弹设计参数对射孔弹孔深孔径的影响 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 西南石油大学 souwest petroleum university 2.2.4 影响聚能弹穿深的因素影响聚能弹穿深的因素2.2.4 影响聚能弹穿深的因素影响聚能弹穿深的因素 图例说明图例说明射孔弹药密度与爆炸速度的关系图例说明图例说明射孔弹药密度与爆炸速度的关系 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 西南石油大学 souwest petroleum university 2.2.4 影响聚能弹穿深的因素影响聚能弹穿深的因素2.2.4 影响聚能弹穿深的因素影响聚能弹穿深的因素 图例说明图例说明图例说明图例说明 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 射孔弹炸高与孔深孔径的关系射孔弹炸高与孔深孔径的关系 西南石油大学 souwest petroleum university 2.2.4 影响聚能弹穿深的因素影响聚能弹穿深的因素2.2.4 影响聚能弹穿深的因素影响聚能弹穿深的因素 影响外因影响外因 枪套间隙枪套间隙影响外因影响外因 枪套间隙枪套间隙 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 枪套间隙 值越大,穿透深度越小,孔径也越小。 影响较大 最佳间隙 0-15mm 枪套间隙 值越大,穿透深度越小,孔径也越小。 影响较大 最佳间隙 0-15mm 枪套间隙 值越大,穿透深度越小,孔径也越小。 影响较大 最佳间隙 0-15mm 枪套间隙 值越大,穿透深度越小,孔径也越小。 影响较大 最佳间隙 0-15mm KS 间隙 mm 12 西南石油大学 souwest petroleum university 2.2.4 影响聚能弹穿深的因素影响聚能弹穿深的因素2.2.4 影响聚能弹穿深的因素影响聚能弹穿深的因素 影响外因影响外因 套管枪的枪套间隙试验结果1影响外因影响外因 套管枪的枪套间隙试验结果1 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 套管枪操作套管枪操作低枪套间隙常能获得较好结果，下图为两种 89枪的试验结果，说明孔径的变化最明显，不同的枪即使 尺寸相同，枪套间隙的影响是不一样的。 套管枪操作套管枪操作低枪套间隙常能获得较好结果，下图为两种 89枪的试验结果，说明孔径的变化最明显，不同的枪即使 尺寸相同，枪套间隙的影响是不一样的。 Gun 51/2“ 31/2“ 38mm 0 KJKS 600 300 400 500 13 7 10 间隙 5025 KS KJ A B A B 西南石油大学 souwest petroleum university 2.2.4 影响聚能弹穿深的因素影响聚能弹穿深的因素2.2.4 影响聚能弹穿深的因素影响聚能弹穿深的因素 影响外因影响外因 套管枪的枪套间隙试验结果2 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 砾石充填操作砾石充填操作由于砾石充填操作常常需要高孔密、大孔 径，枪套间隙是一个十分重要的参数对孔径影响最大。 砾石充填操作砾石充填操作由于砾石充填操作常常需要高孔密、大孔 径，枪套间隙是一个十分重要的参数对孔径影响最大。 0 KJ 25 10 15 20 间隙 36181262432 B 型127枪 A 型127枪 居中值说明 图为两种127枪居 于7“套管的偏心试验 结果，变化规律是不一 样的，偏心将使每一弹 的穿透参数不一样。 说明 图为两种127枪居 于7“套管的偏心试验 结果，变化规律是不一 样的，偏心将使每一弹 的穿透参数不一样。 西南石油大学 souwest petroleum university 2.2.4 影响聚能弹穿深的因素影响聚能弹穿深的因素2.2.4 影响聚能弹穿深的因素影响聚能弹穿深的因素 影响外因影响外因 套管枪的枪套间隙试验结果3影响外因影响外因 套管枪的枪套间隙试验结果3 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 过油管操作过油管操作过油管枪本身受油管尺寸限制，安装的弹穿 透能力较浅，偏心对弹的穿透性能影响很大，特别是多相 位，只有50的孔眼发挥设计能力（如下图）。 过油管操作过油管操作过油管枪本身受油管尺寸限制，安装的弹穿 透能力较浅，偏心对弹的穿透性能影响很大，特别是多相 位，只有50的孔眼发挥设计能力（如下图）。 Gun Gun KJ7.6 KS152 KJ4.1 KS94 0相位布孔相位布孔 KJ7.6 KS152 西南石油大学 souwest petroleum university 2.2.4 影响聚能弹穿深的因素2.2.4 影响聚能弹穿深的因素2.2.4 影响聚能弹穿深的因素2.2.4 影响聚能弹穿深的因素 影响外因影响外因 地质应力和岩石力学性质地质应力和岩石力学性质影响外因影响外因 地质应力和岩石力学性质地质应力和岩石力学性质 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 地层抗压强度、当地有效应力主要对孔深影响较大，孔径的影响相对 较小。打靶试验时靶径、边界条件、饱和液体情况对结果都有影响。 地层抗压强度、当地有效应力主要对孔深影响较大，孔径的影响相对 较小。打靶试验时靶径、边界条件、饱和液体情况对结果都有影响。 西南石油大学 souwest petroleum university 2.2.4 影响聚能弹穿深的因素影响聚能弹穿深的因素2.2.4 影响聚能弹穿深的因素影响聚能弹穿深的因素 影响外因影响外因 地质应力和岩石力学性质地质应力和岩石力学性质影响外因影响外因 地质应力和岩石力学性质地质应力和岩石力学性质 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 西南石油大学 souwest petroleum university 2.2.4 影响聚能弹穿深的因素影响聚能弹穿深的因素2.2.4 影响聚能弹穿深的因素影响聚能弹穿深的因素 影响外因影响外因 环境温度影响外因影响外因 环境温度 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 研究表明 射孔弹炸药在温度环境下（特别时高温）长时 间滞留会分解，使得炸药密度降低，降低弹的穿透性能。 研究表明 射孔弹炸药在温度环境下（特别时高温）长时 间滞留会分解，使得炸药密度降低，降低弹的穿透性能。 西南石油大学 souwest petroleum university 2.2.4 影响聚能弹穿深的因素2.2.4 影响聚能弹穿深的因素2.2.4 影响聚能弹穿深的因素2.2.4 影响聚能弹穿深的因素 影响外因影响外因 射孔液的密度与井筒压力影响外因影响外因 射孔液的密度与井筒压力 2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展2.射孔工艺技术及其发展 研究表明 井底压力50MPa, 聚能射孔弹在障碍物中射出的孔眼深度 和直径会随压力的增加而减小有时达2倍之多, 这种现象在低间隙时 更严重。下图是格里戈良的试验结果 研究表明 井底压力5mm, 但不会发生破裂。 无枪身射孔枪无枪身射孔枪 Non-Hollow-Carrier Guns （1）发射时套管将吸收大量能量，容易引起形变，有时十分明显，形变 程度主要依赖于装药量。 （2）形变量随装药量几乎呈线性变化，直至套管破裂。 （3）形变也随良好的管壁支撑、壁厚增加、屈服强度