橋塞隔板點火器的開發與EBW點火頭的組合應用

倪新華 邢仁東 宋瑞和 徐競赟 吳 帆 陳治霖

（中海油服油田技術事業部，天津 300452）

一﹑概述

目前，在油田的前期勘探及后期開采中一般都會遇到下橋塞或者下生產封隔器的作業，這樣的作業是利用鉆桿﹑油管或電纜輸送來完成的。因為油公司有降本增效的需求，所以時常采用電纜輸送的方式來完成下橋塞作業，這種作業方式的優點在于快速并且定位準確，可以節約占用井口時間。由于甲方的要求越來越高，對作業時間的控制越來越嚴格，因此對常規下橋塞作業中進行無線電靜默的這一要求有很大的不滿。由于我們使用的是普通電雷管，在作業中需要關閉高頻﹑停止電吊﹑關閉對講機﹑船只不許靠近﹑停止一切熱工作作業﹑禁止直升機起落等等；而且無線電射頻電壓﹑人體靜電﹑雷電等都可能會引起雷管的爆炸，造成地面人員傷亡或作業失敗，所以在下橋塞作業過程中對平臺上的自然環境要求很高，必須進行無線電靜默。這樣的作業方式缺點在于：一旦平臺上無線電靜默，那么就會導致其它服務商或船只失去正常的通訊，致使其它的作業推遲或者暫停，這樣就會影響了整個平臺的作業進度。

為了實現無線電照常使用并且又能安全順利的完成電纜下橋塞作業的任務，EBW起爆裝置和EBW雷管就應運而生了。然而EBW點火頭與橋塞點火頭如何結合的問題又擺在了我們的面前，通過對橋塞點火頭及一級火藥的結構重新設計，隔板點火器為EBW雷管與橋塞二級火藥之間的正常傳爆搭起了一座橋梁。有了二者之間的配合在作業期間就不需要進行無線電靜默了，在雷雨天氣同樣可以繼續作業（而以往這種方式是被禁止的），這樣便提高了整個平臺作業的時效，節約了成本。目前，這種優化后的方式已成為整個渤海地區橋塞作業的主要模式，它必將引領著其它作業區域下橋塞作業的一次技術變革。

圖1 電纜下橋塞作業的連接示意圖

圖2 組合點火頭示意圖

為了開發這種隔板點火器，川南機械廠及油田技術事業部相關人員付出了很大努力。他們在較短的時間內完成了從技術討論﹑繪圖﹑加工﹑測試﹑到最后投入使用，整個過程都很順利。這種隔板點火器的設計難度主要在于從爆轟波到燃燒火焰的能量遞減，并且達到隔板點火器在點火后仍然可以上下密封的要求。最終我們以完美的產品應用征服了客戶，而且此產品已經申請了國家技術專利。

圖3 EBW起爆電雷管結構圖

圖4 EBW 高壓電子起爆裝置

圖5 EBW點火頭組裝示意圖

圖1是電纜下橋塞作業的連接示意圖。

二﹑隔板點火器的介紹

（一）概述

在電纜輸送下橋塞的作業中，為了保證地面的安全，不受射頻的影響，我們需要采用安全性極高的EBW雷管來完成對橋塞工具的點火動作。但是EBW雷管輸出的是爆轟，而爆轟不能直接點燃橋塞的一級火藥，因此廠家重新設計了一個可以接收爆轟并且可以輸出火焰的過渡性產品（替代一級火藥）來引燃二級和三級火藥并完成橋塞的坐封動作。

（二）原理

橋塞隔板點火器的外形與橋塞一級火藥的外形基本相同，只是內部結構不同。隔板點火器的內部結構主要由施主端﹑隔板﹑受主端及輸出端構成。當EBW電雷管引爆后輸出爆轟并引爆EIG 5-1隔板點火器的施主端，再由隔板將爆轟進行衰減，形成弱爆轟；此時，受主端將弱爆轟進一步衰減成火焰，最終在輸出端以持續時間更長﹑溫度更高的火焰形式輸出，從而引爆橋塞二﹑三級火藥。

三﹑隔板點火器的優點和應用

（一） EIG 5-1隔板點火器配合EBW點火頭使用來提高橋塞作業中的安全性；

（二） 可以消除因普通一級火藥點火后被刺穿而引起的CCL竄壓問題，從而保證橋塞坐封后的安全釋放和地面拆卸工具的安全。

（三）EIG 5-1隔板點火器外形尺寸與普通橋塞一級火藥完全相同。在使用中不需要修改橋塞工具的結構；同時EBW點火頭可以替代橋塞工具點火頭，只需要把一﹑二級火藥室直接連在EWB點火頭的下部即可。整個操作簡單﹑方便﹑快捷。組裝方式，如圖2所示。

四﹑EBW點火頭的工作原理

EBW點火頭包括起爆電雷管和高壓電子引爆裝置。EBW電雷管是油氣井起爆裝置中較為安全的一種電雷管，其裝藥一般為比較鈍感的猛炸藥或點火藥，沒有裝敏感的起爆藥。其主要特點是點火能量高，抗無線電射頻干擾和抗雜散電流的能力強。

高壓電子起爆裝置是引爆EBW電雷管（如圖3所示）的點火裝置。其工作過程為：地面加電﹑輸入200-230V的直流電并輸出5000V的高壓脈沖電壓來引爆EBW電雷管。內部結構主要包括：安全電路，升壓電路和輸出電路。

（一） 安全電路：具有過濾交流電﹑屏蔽無線電信號和切斷低電壓直流電等功能。

（二）升壓電路：把經過過濾的200V以上的輸入直流電升壓到5000V，并對電容器充 電，貯存電能。

（三）輸出電路：當電容器的電壓達到5000V后，輸出電路中的電子開關快速接通放電電路，對EBW電雷管放電，引爆電雷管并輸出爆轟。如圖4所示。

五﹑EBW點火頭的組裝（如圖5所示）

（1） EBW點火頭主要分以下三部分：上接頭﹑高壓電子裝置托架﹑雷管筒；（2） 擰下高壓電子裝置托架，卸下壓板兩端的螺絲，并把高壓電子裝置如圖裝進托架內并固定兩端的螺絲；（3）將托架寧在上接頭的下部，連接EBW雷管的點火線和地線；（4） 把EBW電雷穿進絕緣套內并擰上蓋帽，然后把雷管導線插入托架的下端孔內；（5） 把雷管導線卡在高壓電子裝置的輸出端口；（6）連接雷管筒，完成EBW點火頭的組裝；

六﹑隔板點火器與EBW點火頭配合使用的優點

（1）EBW雷管沒有敏感炸藥，高壓電子裝置不屬于危險品，運輸和操作安全；（2）兩者配合使用后可以預防平臺漏電﹑電臺射頻﹑人體靜電和雷擊的安全風險；（3）在鉆井及生產平臺上，可以避免由于電氣焊作業﹑負極保護裝置引起的雷管誤引爆事故；（4）在整個下橋塞作業中，不需要無線電靜默，可以保證平臺上的正常通訊；（5）現場連接點火頭比較安全，工具組裝比較便捷，無需再使用橋塞點火頭；（6）消除了橋塞一級火藥竄壓的現象。

七﹑隔板點火器與EBW點火頭配合使用的成功運用

在渤海QK18-1優快鉆井項目中，利用兩者相結合的方式安全﹑高效地完成了21井次的下橋塞作業，成功率100%。作業過程中采取不占井口方式（井口鉆井作業正常進行）﹑無線電照常使用，沒有影響其余服務商的作業進度，真正實現了降本增效的目的。這種新的技術在QK18-1優快二次創新項目的成功應用得到甲方的充分肯定，并大力贊揚油技事業部的作業服務能力和創新能力。通過該技術在QK18-1項目的成功應用，渤海地區將這一技術在其它的項目中進行了推廣，先后在綏中36-1-F平臺﹑綏中36-1-N平臺﹑BZ35-2項目﹑PL19-3項目中累計完成了40多次的作業，成功率100%，這樣的數據更好的詮釋了該技術的安全性和可靠性。

八﹑結論

實踐證明，隔板點火器與EBW點火頭兩者的結合使用完全符合當今海洋石油降本增效的發展理念，作為一項新興的技術運用到實際作業中已經逐漸顯露出它的優勢。我們將其優勢歸結為以下3點。

（1）作業中不需要“無線電靜默”﹑更有效的保證了地面操作人員的人身安全﹑并且避免了因環境及人為因素造成的井口風險。

（2）解決了長期存在的“竄壓問題”----因一級火藥的質量問題常常會出現點火器被刺穿的現象，橋塞的推進壓力竄到CCL及馬龍頭處，從而坐封壓力減小導致橋塞無法脫手或者CCL竄壓﹑憋壓甚至損壞儀器。該項技術的誕生完美的解決了這一難題。

（3）操作簡便﹑快捷。降本增效。

結語

在石油行業中，“安全第一”永遠是我們生存的基礎，沒有安全作為前提保證，石油行業不會有今天的快速發展。為了安全我們應該孜孜不倦的去追求新技術的研發和應用，只要是能保證作業安全的技術革新就應該去推廣應用。希望這種橋塞隔板點火器與EBW點火頭相互配合使用的技術得以最大范圍的推廣使用，為作業人員的人身安全保駕護航，為海油事業的發展盡一絲微薄之力。

[1]邢仁東.QK18-1優快二次創新項目作業報告[R].2013.

[2]川南機械廠[R].火工品手冊，2005.

[3]陸大衛.油氣井射孔技術[M].石油工業出版社，2012.

[4]吳會龍.EBW雷管介紹[R].2011.

[5]吳志勇.EBWS-1安全電起爆系統地面測試報告[R]2013.