新型高能气体压裂电点火装置的研制.pdf

第 “ 卷 第 期 年 “ 月 爆 破 “85 31;708 ,*1;-*A.,-* “ ,AB ’C D-,8-, 78E 4,-8’’FB，6789’; 023， G87； G,H-7 I8E;AB I8AA;A, ’C J78;， 6789’; 02， G87） B1 4, K’L M8-M,，A;-A;,，A,-8-7 -77-A,A- 78E 7MM,E C,E ,N7HM, ’C 7 8,K ABM, ’C ,O ,-A’OM’AC, K- K7 7MM,E A’ F ,8,FB F7 C7-A;8F 7, 8A’E;-,E， 78E A 7C,AB，,7PAB 78E M,C,-A ’C 7A 78E -7CA -’8A;-A 7, M,,8A,E 4, HM,H,8A7A’8 ’C F ,8,FB F7 C7-A;8F ,8-,E C*5 4-;D F ,8,FB F7 C7-A;8F；,,-A- M’AC,；H7F8,A’,,-A- E,A’87A’；7C,AB 收稿日期 .Q .““ 作者简介 刘春峰 （“Q0/ . ） ， 男； 兰州 兰州理工大学在读硕士， 甘肃 省化工研究院工程师 EF 概F 述 高能气体压裂是油田压裂解堵、 增产、 增效的一 项新型施工工艺。目前主要采用油管传输投棒点火 和电缆传输电点火 种施工工艺。其中电缆传输施 工工艺的点火方式有 种 一种是自制发火药， 用电 热桥丝点燃发火药的方式， 其不足之处是受井场周 围的静电、 各种杂散电流影响较大， 存在误点火导致 油井损坏、 人员伤害等事故隐患； 另一种是用各种普 通电雷管直接点燃压裂弹的电点火方式， 其不足之 处不仅是受到外界杂散电流影响， 易造成误点火， 而 且点火不可靠， 其点燃后产生的爆轰波极易炸开压 裂弹体， 使之燃烧不充分。这 种电点火方式的点 火装置体积较大， 安装复杂， 引燃后电缆易有大面积 的折断， 造成井下事故， 都不是理想的电点火装置。 这些因素使得电缆施工工艺的发展大大落后于油管 传输施工工艺， 新型电点火装置的研制已迫在眉睫。 磁电雷管在油田射孔作业中已得到广泛应用， 利用 了磁电雷管替换普通电雷管， 并对电点火装置进行 了较大的改进， 开发出了这种新型电点火装置， 其体 积小， 安全可靠性好， 在实际应用中取得了较好的效 果， 已对其申请了专利 ［“ R2S,。 GF 电点火装置的结构组成和工作原理 GH EF 结构组成 电点火装置是由座体 （“） 、 缓冲片 （） 、 锁紧螺 母 （2） 、 转换接头 （） 组成； 座体内开有内孔， 孔径从 上到下成阶梯状依次减小， 孔内从下至上依次装有 能量转换药柱 （3） 、 磁电雷管 （T） 、 弹性填充物 （0） 、 支撑垫片 （/） 、 密封胶塞 （Q） 、 压实垫片 （“）（见图 “） 。 万方数据 图 “ 电点火装置结构图 “ 工作原理 磁电雷管是点燃压裂弹体的发火点； 弹性填充 物是固定磁电雷管的活动空间； 支撑垫片和压实垫 片的共同作用使密封胶塞受力变形， 起到密封作用 防止井液渗漏造成点火电路短路， 同时， 支撑垫片也 是磁电雷管地线的连接点； 电发火装置和压裂弹体 由转换接头相连； 缓冲片和转换药柱可以减小磁电 雷管对压裂弹体的爆轰作用； 转换药柱对可靠引燃 压裂弹体也起到重要作用。 专用起爆仪在通电后起爆磁电雷管， 通过能量 转换药柱和缓冲片的综合作用， 削弱了爆轰作用， 并 利用爆轰产生高温能量使转换药柱燃烧， 随后经有 延时作用的点火药形成可靠的燃烧。 技术特点 “ 安全性和可靠性 此电点火装置体现的特点有以下几点 首先， 它 使用的是磁电雷管， 它的优点是具有抗静电、 抗杂散 电流、 抗工频电流、 耐高温等性能， 其中抗静电 ； 抗工频电流 脚’脚加交流电压 * 不发火， 且 必须用专用起爆仪才能起爆， 彻底避免了误点火； 其 次， 为避免磁电雷管引爆后生成的爆轰波炸断压裂 弹体造成燃烧不充分， 在点火装置上设计了缓冲片 和能量转换药柱， 以减小爆轰波对弹体的损伤， 使之 能顺利的点火， 形成正常的燃烧； 最后， 电点火装置 是通电来引燃， 电点火装置内部的绝缘性和密封性 显得尤为重要， 由此设计了压紧螺母、 支撑片、 压实 垫片、 密封胶塞和弹性填充物。 “ 耐温、 耐压性 高能气体压裂是井下的一项施工工艺，压裂弹 必须在井下点燃， 我国油田井深大多为*** *** , 左右， 最高井温在 * -左右， 因此井下的 高温、 高压的环境对电点火装置提出了很高的要求， 经过实验， 密封胶塞耐温 * -、 耐压 * ./0， 能量 转换药柱耐温1* -， 点火药柱耐温 1* -， 安全雷 管耐温 * -， 装置材质为 23钢； 完全满足我国井 下环境要求。 工程应用 “ 应用实例 ** 年 月 1 日在某油田山 *’2 井进行新 型电点火装置的现场应用， 施工简图见图 所示。 图 “ 新型电点火装置施工简图 该井是 ** 年 * 月 1 日完钻的一口注水井， 人工井底 425 * ,，射孔段 4*65 * 4*45 *、 45 * 45 *、 4*5 * 45 *， 共 4 ,， 最大 井斜 7。设计用高能气体压裂施工增注。现场装 配 ,89， 电缆下入深度 415 1 ,， ** ,89 下入完 毕， 一次点火成功引燃， 起出电缆， 电缆完好； 整个施 工用时 ,89。若用油管传输施工， 最少耗时 。电缆施工的应用不但减少了劳动强度而且提高 了工作效率。施工后效果统计， 注水压力在 * ./0 时注水量 * ,， 达到了设计要求 ［2］。 “ 工程效果 新型电发火装置研制出来后， ** 年在某油田 对新元西 ’1、 山 *’2、 北 ’ 等十几井次的试用， 均为一次性安全点火引燃， ** 年全面推向市场， 至此已在各油田应用百余井次， 高能气体压裂电缆 传输施工工艺已成为一个成熟的施工工艺， 它的现 场连接简便， 装置内部密封可靠， 点火成功 率 **， 未出现误点火或炸断压裂弹体燃烧不充分等 现象。体现了它的安全、 可靠的优点， 取得了较好的 效果。 “ 现场分析 ）在压裂弹正常点燃后， 井下形成很高的温度 和压力， 这时电缆相当于淬火， 装置相当于活塞， 燃 烧后气体产物越来越多， 推举液体、 装置、 电缆一起 往复运动， 使电缆和发火器相互缠绕、 挤压、 拉伸等， 在这些力的作用下， 造成电缆极易折断， 为了解决这 个问题， 采用柔韧性较好的单芯电缆来传送和引燃 *第 卷“ 第 2 期“ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ 刘春峰“ 等“ 新型高能气体压裂电点火装置的研制 万方数据 压裂弹， 且在不影响点火的情况下尽量减小电点火 装置的体积和重量， 以减小电点火装置的活塞作用 和对电缆的破坏作用。 ）压井液为满井口压裂施工时， 由于气体对液 体、 电缆、 装置的上举， 极易造成电缆跳出天滑轮的槽 子， 给后续工作带来不必要的麻烦， 解决的方法有 种（“） 可以降低液面， 使电缆在套管内自由运动。 （） 在点燃前可以用绳索固定井口电缆， 捆绑成网状， 阻挡井内电缆窜出井口， 使向上运动的惯性减弱。 ） 在电点火装置导线和电缆连接时， 注意密 封， 不能使其在井下与水直接接触， 否则将无法起爆 磁电雷管。 “ 结“ 论 压裂施工属于危险作业， 安全工作尤其重要， 新 型电发火装置的实际应用， 体现了安全、 可靠、 方便、 快捷等优点， 达到了改进电点火装置的目的， 是一个 设计合理的电点火装置。但是在施工工艺上还需要 进一步完善的地方。新的电点火装置的应用需要新 的施工工艺与之配合， 新的施工工艺的完善还有待 于以后的实践总结， 使电缆传输施工工艺更加完善， 能够在油田中得到更广泛的应用。 参考文献 ［“］ 邵明炬 高压可爆气体在起爆体中的应用 ［］ 爆破， ’’， ’ （） “ ［］ 王为 导爆索法测试炸药爆速的几点经验 ［］ 爆 破， ’’， ’ （） ** * ［］ 陈宏安 一起爆破事故的调查与分析 ［］ 爆破， ’’， ’ （） ** ’ ［］ 刘殿中 工程爆破实用手册 ［,］ 北京 冶金工业出版 社， “ （上接第 - 页） （.） 测试结果 引爆后收集并观测每个传爆结 点从动导爆管的传爆情况， 结果发现除有一根未爆 外， 其余均全爆。即得到数据 /’’ 根， “ /“ 根。 “ 传爆结点的可靠性指标 按上述所得到的数据， 并利用前述所编制的 01234 语言程序， 上机逐一求解， 得到传爆结点的可 靠性指标， 详见表 “。 表 “ 导爆索与导爆管传爆结点的可靠度 序号元件及结点名称可靠度置信度备 注 “导爆索与导爆管现用型’ * 5’ -搭接长度大于 “-’ 66 导爆索与导爆管缩短型’ *“ ’ -搭接长度等于 ’ -’ 66 导爆索 （单） 与导爆管垂直型’ 57 -’ -每个连接点 根导爆管 “ 结“ 论 通过上述试验、 统计分析及计算， 初步确定了导 爆索与导爆管传爆结点的可靠度。从测试与计算的 结果可知， 当采用地表导爆索与孔内导爆管 68 雷 管的起爆网路时， 其导爆索与导爆管传爆结点的可 靠性具有以下特点 “） 当采用正向搭接 （即导爆管 的传爆方向与导爆索的传爆方向相同） 时， 在保证 其连接质量的前提下， 传爆结点的连接长度由大于 “-’ 66 缩短为 ’ -’ 66， 其传爆的可靠度近似相 等， 即同样具有较高的可靠性； ） 当导爆管与导爆 索垂直连接即 “点击发” 时， 其传爆的可靠性也较 高， 这说明 “点击发” 方法可行； ） 应用 “点击发” 方 法， 可更加经济、 合理地设计和应用导爆索与导爆管 雷管起爆网路， 如采用导爆索与导爆管雷管闭合 “点击发” 传爆起爆网路则更可靠。通过在南芬露 天矿及工程爆破中测试与应用的结果也得已证明 “点击发” 方法具有实用价值。 参考文献 ［“］ 祝文化， 程康 非电毫秒差起爆网路在百色水利枢 纽工程开工爆破中的应用 ［］ 爆破， ’’， “ （“） ’ ［］ 南芬露天矿采矿工艺技术规程 ［2］ “9“’9’“ 7 ［］ 谢高第 火工品可靠性的评估 ［］ 兵工学报， “*， （“） ［］ 姜良闽 塑料导爆管接力起爆技术在深孔微差爆破中 的应用 ［］ 爆破， ’’， “ （） * ’ ’“爆 破 ’’ 年 “ 月 万方数据