對多種新型石油射孔彈的討論

朱杰(遼河石油勘探局有限公司石油煉化工程分公司試采油分公司，遼寧 盤錦 124010)

0 引言

早在上個世紀的四十年代，石油開采就已經在使用射孔技術。在這樣的背景下射孔技術和射孔器材獲得了顯著進步。在石油生產中射孔是非常基礎的活動，能夠提高油田采油率，讓產油層中的油流入產油井，保障收益和產量。采油工藝、石油地質研究專家意識到了射孔技術重要性，射孔器材幾乎每隔十年就有一次技術上的重大突破[1]。在科技不斷發展的今天，該技術取得了顯著的成績。

1 國內對射孔彈的研究情況

我國是在上個世紀60年代開始的對射孔技術開展研究，不過發展比較慢，直到80年代才取得了一定的成績。當前最常用的集中射孔彈為89、102、127這三個類型[2]。這三種射孔彈已經取代了過去所用的陶瓷射孔彈。部分單位甚至有使用大孔徑、大穿深的射孔彈。國內射孔彈已經基本國產化，但一些海洋條件用的射孔彈則直至今日仍在使用進口射孔彈。國家對此有投入很多的關心，并明確了射孔彈的國家級別標準與要求。總體來說雖然如今我國已經取得了很不錯的成績，但是和一些發達國家仍有差距。

當前射孔彈的理論方面研究實際上存在很大問題，尤其是射流侵徹巖心機理方面存在很大漏洞。此外國內所用檢測手段落后，國外已經實現了自動化生產和檢測，這是我國需要引進與學習的。另外國內的射孔彈種類相對比較單一，并不能應對每一種地質環境。

2 影響產油率的因素

事實上射孔彈最大的作用和價值在于提高產油率。也就是說射孔彈的性能與產油率關聯十分密切。不論是國內公司還是國外企業，在實踐中都認為：影響油井產油率最大的因素就是射孔的深度。所以提高射孔的穿深是提高和保障油井產率最有效的方法。另外孔密也是一個重要考慮條件。在提高孔密過程中一定要充分考慮好爆炸帶給井筒和槍的影響。

面對非均質地質生產狀態，孔眼的清潔度與直徑同樣也會對最后的產率比造成明顯影響。要合理選擇孔眼直徑，這樣才能夠保障產率比質量。有研究顯示除非是在負壓射孔和無固相射孔液狀態可以用9毫米孔徑，其他時候都要用10毫米以上孔徑才能夠保障生產順利。孔眼帶給生產的影響非常明顯。通常情況下0°相位產率很低，90°相位則有著較高的產率[3]。這些都可以用調整設計槍結構方法處理。射孔彈研究應該朝著大孔徑、高密度、高穿深、無杵堵發展，要結合自身條件和性質合理設計，從容應對各種環境使用。

3 新型射孔彈構想

(1)高燃值納米金屬提高孔徑與射孔深度。部分金屬面對強沖擊波荷載就會燃燒，此時出現很高的熱量。其釋放熱量和反應速度會超過普通金屬數倍。尤其是在將其變成納米粉末以后，此時兩種或是兩種以上粉末就可以充分結合，變成一定體系。在強沖擊荷載條件下放熱。其原理是球形粒子在選擇超細直徑情況下，單位表面積會受到生產、制造、加工影響。表面積越大，那么它所能夠釋放的功率就越大，其體現的就是激發機制本質。此外由于金屬本身就非常的活躍。粒子群會出現渦流、踹流，此時這些粒子相互融合到一起，就好像沸騰液體一般。在得到激發能量的同時，快速釋放能量，出現大量熱能。將金屬粉末加入藥型罩配方或是炸藥配方，就能夠應對高溫，從而得到更高的射流溫度。在地層巖石和高溫射流高速碰撞時就會出現大量的高溫與腐蝕，提高了孔徑和穿深。

(2)串聯射孔彈。這種射孔彈包括兩級射孔彈，包括前級與后級，這兩級的射孔彈在傳爆中達成射孔時間差，在前級結束后，后級繼續作用，提高穿深目標。當然傳爆實際上非常復雜，要有精準結果和條件，實現非常麻煩。國內軍品的串聯戰斗部武器已經成功，將這種經驗用在串聯射孔是很好的思路。當然因為射孔彈體積太小，并且槍體限制性大，所以達成目的十分困難。為了解決問題，需要將射孔彈前級設計的孔徑更大，獲得更大孔徑效果。后者則要重視穿深，保障穿深目的達成。這種組合一定能提高產能。另外還要結合實際，充分考慮不同目的設計組合。這種設計有很好的發展前景。

(3)隨進子彈射孔彈。早期研制時候，俄羅斯所用的就是子彈式樣的射孔彈。因為彈頭用了實體金屬，后來被射流射孔彈取代。作為對其的改進，隨進射孔彈的彈頭不是實心彈頭，并且有很多的裝藥，可以看做是戰斗部。在火藥催動下進入巖層并發生爆炸。此時巖層就會出現裂縫和空腔，極大的提升了產油率和產能。當然設計中有個很重要的問題，那就是彈頭經過巖石層的時候應力不足以引爆裝藥，只有到了最大穿深后才會爆炸。

4 結語

本文涉及到了幾個影響射孔彈最后效果的因素，并列舉了多種新型射孔彈構想。總結起來就是射孔彈今后要突出無污染、大孔位、高孔密、高穿深要求。這樣才能夠獲得更好的效果。