应用技术问题分析之一
枪与套管匹配问题
国外资料表明对于任何射孔器，当枪身和套管之间 存在间隙时，其穿透深度都将受到影响。当采用子弹式 射孔器进行射孔时，枪身和套管之间的间隙超过12㎜时， 子弹的射出速度和穿透能力将产生较大的损失。计算结 果表明，当间隙为零时，其穿深比间隙为12㎜时的穿深 增加15%；当间隙增大到25㎜和50㎜时，相应的穿深比间 隙为12㎜时的穿深降低25%和30%。采用聚能射孔器进行 射孔时，如果射孔枪与套管间隙过大，其穿深、孔径和 孔眼形状都将受到影响（即界面效应，它是射流穿过枪 体与套管内的液体造成的）。因此枪与套管应当合理匹 配。
射 孔 技 术
王 志 信
目 录
聚能射孔的原理及射孔几个应用技术 问题分析 双复射孔器 问题与建议
射孔是利用高能物流（即高温、高压、高速的 物质流）在油气井中给岩层造孔，为流体提供通道的 技术。 射孔技术是一个没有明确归属哪个学科的“学 问”。在高等院校里按学问性质划分的门类里没有射 孔学科。但在油田生产中缺少不了“射孔”这项技术。 射孔技术的研究和应用跨联着地质、采油、测井、火 工等多个学科，可以说是一门综合性技术。
应用技术问题分析之二
射孔弹技术指标与实用条件相差悬殊
穿深 210 (mm)180 150 120 90 60 30 0 0 10 20 30 40 50 60 70 炸高(mm)
炸高
17mm
40mm
1、射孔器是在常温、常压下验收，与井下 高温、高压条件相差甚远。 2、以5-1/2″套管内普遍通用的102射孔弹 为例， 102弹的验收炸高为40mm，钢靶上 的平均穿深169mm。102弹在102枪内的实际 炸高只有17mm。试验证明，在这个炸高下 102射孔弹在钢靶上的穿深平均为132.7mm， 降低了36.3mm，下降21.5%。
小直径射孔器在套管内射 孔时枪与套管匹配间隙示 意图
选用小直径射孔器射孔后，由于射孔枪 与套管间隙过大，导致射孔后： 射流的界面效应影响增大，射流的 能量损失增大，穿孔深度下降 ； 孔眼在套管上分布不均匀； 孔眼大小不一； 孔的深浅差异较大； 降低套管的承载能力。 可见在大井眼内用小直径枪射孔弊 选用小直径射孔器射孔 多利少。 后孔眼在套管上的分布 图
随着油田勘探开发难度的加大，对射孔技术 的需求更高，同时由于射孔新技术在生产中见到 了显著成效，因此射孔技术越来越广泛的被人们 所重视。地质家和采油工程专家们从岩层物性及 采油工程方面不断提出了新的要求，把射孔技术 作为高效开发和提高采收率的重要措施。有人说 射孔是“一锤定音的买卖”，有人说射孔是“实 现钻井目的的临门一脚 ”。总之，在油田勘探开 发的系统工程中，射孔是一项不可或缺的技术。
穿深620mm
入口孔径 12 mm
穿深690mm
入口孔径 14mm
火药熏黑痕迹 地点：山西新建机器厂，时间：2003年8月20日
102金属球双复弹打混凝土靶试验：
穿深690mm
入口孔径 15mm
地点：山西新建机器厂，时间2003年8月20日
在解剖三块靶样时，102双复射孔弹与102金属 球双复弹的靶样明显比普通102弹的靶样容易剖开， 可以从前两者靶块入口周围明显观察到有裂纹产 生，这说明他们的前仓火药发挥了功效。通过三 幅照片可以看出102双复射孔弹与102金属球双复 弹射孔后孔道有明显火药熏黑的痕迹，剖开的靶 样上有一些裂缝，并且孔道长度也大于普通102弹 产生的孔道。而且通过在复式弹前仓火药中添加 少量金属球（金属球双复弹）射孔后有部分金属 球进入了孔道，验证了火药在射孔时的推进作用， 这样才有可能起到在孔道中造缝的效果。
↖泄压孔
示意图
外包裹式复合射孔器
枪头
射孔弹
火药 枪尾
外包裹式
外包裹式复合射孔器是对一体式 复合射孔器的改进。其结构是把火药 包裹在射孔枪外边，目的是为了增加 火药（推进剂）的装量，提高火药的 作用。 这种射孔器存在的问题是： 1.外包火药由射流引发，形成低速爆轰， 易破坏射流的完整性 ； 2.外层装药虽然药量加大，但燃速不宜过 快，峰值压力不能过高，否则套管受损； 3.外层装药枪径减小，弹的穿深下降。
“双复射孔器”的枪型参数设计及独特的枪体结构和弹体结构，是在 分析研究各种“聚能射孔器”和“复合射孔器”各自利弊的基础上经 过系统研究全面的综合分析后优化设计的。其特点是：
● 1、加大复式射孔枪外径，最大限度利用套管空间，减小射孔枪与套管间隙，提高各方位 上穿深和孔径的一致性，改善油气的流动特性，减小套管的损伤。 2 、采用双层结构，外枪减薄，内枪加厚，外枪采用小直径薄底盲孔，最大限度地利用 枪内空间。提高了射孔弹在枪内的炸高，减小了射流穿过盲孔时的损耗 ,充分发挥射孔弹的 威力如双复108射孔器穿孔深度比通用102射孔器提高15%。 3、射孔弹采用肩台式装药，提高了孔道总容积，减小了油气流入的阻力。如双复108射 孔器孔道总容积，比通用的102射孔器增加30%。 4、轴向复合装药改为径向复合装药，在P-T曲线上射孔弹爆炸时的高压峰值与推进剂产 生的峰值间隔时间较短，充分利用射孔弹的剩余能量，强化高压燃气的作用。 5、外枪上不设置泄压孔，内枪与复式射孔弹封闭式装配，枪内剩余能量得到充分利用， 有利增强扩孔、延缝、疏松孔道压实带的作用 6、比常用增效射孔器有更高的孔密。
悬挂式复合射孔器
枪 头
这种射孔器把火药（推 进剂）装在射孔枪的上端 或下端，或上下两端同时 装药。
这种射孔器存在的问题是： 火药与孔眼不在同一 深度,火药能量利用率低。 火药装药量与射孔孔 数合理匹配问题有待研究。
（如：16孔装火药量，32孔装火药量以 及中间带有夹层时的火药装量问题等）
射 孔 枪
二 双复射孔器
1、双复射孔器的分类
2、双复射孔器的规格及指标
3、双复射孔器的特点 4、双复射孔器的性能实验（地面）
双复射孔器的分类
根据双复射孔器的结构可分为： 1、双复式射孔器
2、复式射孔器
双复式射孔器结构
外枪 内枪 导爆索 盲孔
截锥装药
肩台式装药
增效药
双复式射孔器结构示意图
复式射孔器结构
外枪 内枪 导爆索 盲孔
一 聚能射孔的原理及射孔几个应用技术问题分析
1、聚能射孔弹的作用原理 2、射孔参数对产能的影响 3、几个应用技术问题的分析 ► 枪与套管匹配问题 ► 射孔弹技术指标与实用条件相差悬殊 ► 枪与弹匹配问题
► 复合射孔器的应用效果需要进一步探讨
聚能射孔弹的作用原理
如果炸药块的一端有空穴，当炸药从另一 端开始起爆后，有空穴的这一端对周围介质 的局部破坏作用将会大大增强，如果空穴内 有覆盖物（药型罩），比没有覆盖物的破坏 作用大，炸药离开被破坏物一段距离，破坏 作用更大。这就是聚能射孔弹的作用原理。
复式射孔器结构示意图
双复射孔器的规格及指标
双复射孔器根据井眼条件可选用双复式或复式射孔器：
如：双复式102型、复式102型、双复式108型、复式108型 等 主要技术指标：
枪型 双复式102 复式102 双复式108 复式108 双复式140 复式140 适用套管mm 139.7 139.7 139.7(新井7.72) 139.7(新井7.72) 177.8 177.8 药量g 34 34 34 34 48 48 90 40 火药量g 60 混凝土靶穿深mm 690 690 630 630 1000 1000 入口孔径mm 11 11 11 11 12 12 孔密（孔/m） 16 16 16 16 15 15 耐压MPa 100 100 100 100 80 80 耐温℃ 150 120
一体式复合射孔器
这种射孔器存在的问题有三点：
2、射流完成射孔只需几十微秒的时间， 这种射孔器火药（推进剂）装在 此时火药刚刚点燃，高压气体一部分经 弹与弹之间。火药靠导爆索和射孔 过枪上的孔眼释放到井筒，另一部分通 弹的爆压、爆温点燃。 过预制的泄压孔释放到井筒，由于泄压 1、火药的燃速及火药的装量都难以 路线曲折、时间延长，峰值高压得不到 确定，当装药量大、燃速过高时， 充分利用，火药能量主要作用在枪体及 枪内压力过大容易发生炸枪事故； 套管上，而射孔孔道受益较小。 当装药量小、燃速过低时，起不到 3 、一体式复合射孔器弹间装药（推进剂） 应有的压裂、延缝效果。多大装药 方式还存在火药装量与装弹密度顾此失彼 量、多高的燃速对岩层合适也是难 的矛盾。 以确定的。 火药 ↖盲孔
射孔参数对产能的影响
根据高频等参数感应测井资料可以定量确定某一条件 下的泥浆侵入深度，而且已经在优化射孔应用中做了大量 统计分析。据分析资料表明：当泥浆密度增大时，侵入半 径随之增大，当其他条件一定时，侵入半径与孔隙度成负 性；在压实带程度不高，地层孔隙度大于20%时，侵入半径 随孔隙度增加而减小；在压实带程度高，地层孔隙度小于 20%时，侵入半径随孔隙度增加而增加。 如：梁 9 — 4 井是口低孔、低渗油井，该井油层侵入半径一 般为0.8m,有些超过1.0m。由此可见越是低孔、低渗油层受 钻井液污染越严重，越需要深穿孔射孔器。
火药炮 尾悬挂式源自复合射孔压裂效果需要进一步分析
射孔器
水泥靶
水
7〃 套 管
套管
水
9 -5 /8 〃 套 管
3 米 4 米
有些资料以能够破裂5米的水泥靶为依据，宣传复合射孔在地层内造缝5米， 这一观点还需探讨。比如：射孔器打单层套管与打双层套管的试验结果完全不 同，用单层套管（枪与套管之间加水）易造成射孔枪、套管的破裂。但用双层 套管（中间加水）结果是射孔枪、套管完好。再如：用3米的水泥靶外面加水后 能否破裂？在地层这个无限元内能否造缝尚需研究。
双复射孔器与普通射孔器 药量与环孔面积关系对比
指标 性能
类型
装药量 （g/m)
孔密 环空面积 （孔/米） （cm² )
单位面积 药量 （g/ cm² )