一種降低超深井射孔沖擊載荷的措施

1.目的

深井超深井小井眼射孔作業(yè)過(guò)程中，射孔彈瞬間釋放的爆轟波在井筒狹長(zhǎng)密閉空間中會(huì)產(chǎn)生沖擊疊加，極易導(dǎo)致射孔槍及管柱、封隔器、套管及固井水泥環(huán)損傷，有可能對(duì)井筒安全造成嚴(yán)重的威脅。現(xiàn)有射孔減震技術(shù)主要采用被動(dòng)減震方法，即采用液壓縱向減震器緩解射孔沖擊振動(dòng)，而在主動(dòng)減震方面則研究較少，并且現(xiàn)有的液壓縱向減震器只能緩解壓縮振動(dòng)，對(duì)拉伸或者壓縮拉伸兼具情況下的射孔減震效果不佳。因此，亟待從主動(dòng)減震和被動(dòng)減震兩個(gè)方面，開(kāi)展超深井射孔沖擊載荷削減技術(shù)研究，合理分散射孔瞬間爆轟波產(chǎn)生的沖擊疊加。這對(duì)于維護(hù)超深井井筒安全極為重要。

2.方法

針對(duì)單段射孔段長(zhǎng)、射孔時(shí)沖擊載荷大的問(wèn)題，筆者團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)首創(chuàng)了精準(zhǔn)多級(jí)分段延時(shí)射孔管柱（圖1），按照預(yù)設(shè)時(shí)間（6 min、10 min、16 min）分段延時(shí)起爆，減少單次起爆藥量，降低射孔瞬時(shí)軸向與徑向沖擊載荷，從主動(dòng)減震的角度，降低了超深小井眼井因射孔爆轟效應(yīng)導(dǎo)致管柱變形斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。另外，從被動(dòng)減震的角度，研發(fā)了軸向雙向減震器（圖2）——采用雙限位自平衡減震機(jī)構(gòu)，解決了單向減震器不能降低拉伸沖擊載荷的問(wèn)題。在每一級(jí)起爆單元上部安裝軸向雙向減震器，并配以不同壁厚組合的入井油管，降低射孔瞬間油管柱所受的沖擊載荷，最大限度地提高射孔管柱的抗拉強(qiáng)度和抗拉安全系數(shù)，確保射孔作業(yè)時(shí)油管不會(huì)脫扣或斷裂。

圖1 精確分段延時(shí)起爆管柱示意圖

圖2 軸向雙向減震器示意圖

3.作用和效果

龍興1井應(yīng)用6 min—10 min—16 min三段式延時(shí)射孔工藝，射孔一次成功率達(dá)100%，射孔后試油測(cè)試管柱及封隔器完好，沒(méi)有產(chǎn)生明顯的變形，證實(shí)了多級(jí)分段延時(shí)射孔工藝對(duì)測(cè)試管柱和工具具有良好的保護(hù)效果；天府2井封隔器以下射孔管柱上帶雙向減震器，經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)射孔瞬間沖擊載荷的徑向加速度經(jīng)過(guò)雙向減震器后最大降低幅度達(dá)62.4%。結(jié)論認(rèn)為，超深井射孔沖擊載荷削減技術(shù)的實(shí)施，為超深小井眼井射孔管柱的安全性和完整性提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障。