TCP射孔技術介紹

海洋石油測井公司

2001年4月20日

介紹內容測井公司射孔器材廠簡介產品介紹射孔技術介紹點火頭與井下工具現場作業能力介紹射孔器材檢測射孔器材廠簡介

海洋石油測井公司射孔器材廠是生產石油勘探、開發所需要的射孔槍和配套工具以及附件的專業廠家，地處河北省三河市燕郊鎮，距北京30公里，交通便利。射孔器材廠于1990年開始研制和生產射孔槍系列產品，并于1998年通過由射孔專家和用戶代表組成的專家組的鑒定，現已形成年生產30000米射孔槍的能力。經過多年的努力和發展，所生產的射孔槍系列可以與JRC、GOEX、OWEN、HALLIBURTON以及大慶等多家中外射孔彈廠生產的射孔彈配套，配套過的射孔彈包括有：深穿透、超穿深、大孔徑、超大孔徑和低碎屑以及無碎屑射孔彈。海洋石油測井公司射孔器材廠的服務宗旨是“質量第一，信譽至上”，企業在射孔器材的加工、配套和服務方面，在國內處于領先的水平，與國外同類產品相比處于同一水平。現有目前國外比較先進的數控激光加工彈架管設備兩臺（其中有一臺是德國進口的大功率數控激光機），加工射孔槍的數控螺紋管床一臺和加工接頭和配套附件的數控車床兩臺。企業將以先進的設備、一流的技術和工藝、可靠的質量、優質的服務來回報用戶。幾年來，海洋石油測井公司射孔器材廠生產的各種型號的射孔槍分別為渤海、南海、東海、新疆塔里木油田、新疆克拉瑪依油田以及國外油公司提供服務，也為中油測井公司和大慶測井公司在國外進行射孔作業提供配套射孔器材，得到中外油公司的認同，并在中外用戶中贏得較高的信譽。射孔器材廠槍管加工車間7”射孔槍（8方位，40孔/米）激光切割彈架管車間

全自動激光切割彈架管過程用戶參觀彈架管檢測過程彈架管產品介紹

海洋石油測井公司生產的射孔槍系列以及相應的附件，是吸取國外多家公司的先進技術，結合現場的使用條件進行開發的，是按總公司頒布的射孔槍技術標準進行設計和生產的。我廠生產的射孔槍系列有：73槍、89槍、102槍、114槍、127槍、159槍、178槍和89、102內定向水平井槍。既有高孔密也有低孔密，既有大孔徑也有深穿透。根據不同的彈型配套的孔密有：8孔/米、10孔/米、13孔/米、16孔/米、20孔/米、25孔/米、36孔/米和40孔/米；布彈方式有單螺旋和雙螺旋，方位有：60°、72°、90°、150°180°、30°/150°和45°/135°等多品種供用戶選擇。在射孔器材方面，海洋石油測井公司已具備了科研和開發能力，可根據用戶提出的要求研制新的產品，以滿足用戶的需求。產品特點：?配套能力強，系列化程度高。?采用激光切割彈架管，裝彈牢固、可靠、方便。?槍間傳爆采用隧道效應，安全可靠。?傳爆附件統一，操作簡便。?采用雙公接頭聯接射孔槍，增加有效射孔長度。?接頭采用美制T型扣，便于聯接。300mm50mmTCP射孔火工器材一.射孔火工器材常用的幾種炸藥

1.黑索金（RDX）

耐溫：155°C/5小時107°C/200小時

爆速：8750m/s2.澳克托金（HMX）

耐溫：190°C/5小時142°C/200小時

爆速：9110m/s3.六硝基芪（HNS）

耐溫：262°C/5小時224°C/200小時

爆速：8750m/s4.二硝基吡啶（PYX）

耐溫：288°C/5小時251°C/200小時

爆速：8750m/s

二.TCP配套火工器材

TCP射孔的火工器材包括：射孔彈、雷管、導爆索、傳爆

管和延時火藥等。

1.射孔彈功能：穿透槍身管壁、套管、水泥環和地層，形成油氣流通道。特性：屬于二類炸藥，靈敏度和危險性低于導爆索，但由于用量多，危險性大。結構：聚能射孔彈的結構由外殼、主炸藥、起爆藥和藥錐形襯套四部分組成。影響射孔彈的聚能的因素這些因素有：炸藥質量、聚能穴形狀和壁厚、聚能穴使用的材料、炸藥柱的對稱性、藥柱的密封情況、起爆能以及加工技術和裝配工藝等。

常用射孔彈的類型按耐溫等級分有：常溫、高溫和超高溫三種。按穿透性能分有：深穿透和大孔徑二種。2.導爆索導爆索是由雷管產生的爆轟波引爆射孔彈的。因此，爆轟波的速度決定了導爆索的引爆方式是爆炸還是爆燃。功能：以每秒6000米以上的速度傳爆，并能引爆與它相接觸的炸藥、射孔彈和傳爆管等。特性：屬于二類炸藥，靈敏度高，危險性大。常用導爆索的類型按耐溫性能分有：常溫、高溫和超高溫三種。按按藥量分有：40谷/FT、70谷/FT、80谷/FT和100谷/FT等。按外皮材質分有：低收縮（LowShrink）和收縮二種。

4.傳爆管功能：繼爆、引爆。既能被雷管、傳爆管從外端引爆，也能被導爆索從管內引爆，傳爆管被引爆后，又能引爆導爆索。特性：同雷管一樣屬于一類炸藥，但不能自己引爆，目前TCP

用的傳爆管都是雙向傳爆管。

5.雷管射孔用的雷管分電雷管（承壓雷管、不承壓雷管）和撞擊式雷管兩類。功能：用于射孔起爆裝置。電雷管用于電纜射孔、鋼絲輸送射孔、過油管射孔和油管輸送射孔以及橋塞和解卡作業；撞擊式雷管用于油管輸送射孔。特性：屬于一類炸藥，靈敏度高，極易啟爆。

6.延時火藥延時起爆管由殼體、隔板起爆器、點火藥、延時火藥和猛炸藥構成，它是隔板起爆器和延時管的組合體。工作過程：由撞擊雷管、電雷管或傳爆管輸出爆轟波，引爆隔板起爆器，再引燃點火藥，并點燃延時火藥，經過一定的時間點燃起爆藥，引爆猛炸藥，輸出爆轟波。延時時間：5～7分鐘延時的目的：使射孔時構成負壓差。

除火藥延時外，目前我公司擁有的（或使用過的）延時裝置有：電子延時（延時時間可達幾個小時）液壓油延時（延時時間可達0.5～1個小時）

射孔技術一.射孔方式：（按輸送方式分）電纜輸送射孔過油管輸送射孔鋼絲輸送射孔油管輸送射孔（TCP）二.負壓射孔射孔時管柱壓力小于地層壓力，射孔后地層中的油氣流向井筒，能將射孔產生的碎屑沖出來，井液不會進入地層叫負壓射孔。三.TCP射孔優點

?

輸送能力強，作業效率高；

?能按設計要求構成負壓差，射孔時能充分清洗孔眼，消除二次污染；

?

能在射孔后立即投產，快速受益；

?

能在引爆前安裝好井口和井下安全裝置；

?

能與DST（DrillStemTesting）測試聯合作業，求準地層產能；

?

使用范圍廣：適合大斜度井、水平井、高壓油氣井和礫石充填井作業。四.負壓設計

合理選擇負壓值可以提高油井的產能，避免射孔孔眼出砂和管柱受損.1.TCP負壓設計原則

?確保射孔后孔眼不出砂。?確保射孔管柱的安全。?有利于射孔后油氣的誘噴。2.負壓值的確定對于負壓射孔來講，油氣層劃分為兩類：致密地層和費致密地層，致密地層射孔后不出砂，可以選取大的負壓值，而非致密地層射孔后容易出砂，要選擇比較小的負壓值。

使用油氣層的滲透率、聲波時差曲線、密度曲線來確定負壓值：

?確定最小負壓值不論是致密地層還是非致密地層，用以下公式計算最小負壓值。油層：3500/K0.37=

PSI

氣層：2500/K0.17=PSI

注：式中K為地層的滲透率，單位為：毫達西?確定最大負壓值

致密地層的最大負壓值取套管或下井工具破壞強度的75%。非致密地層的最大負壓值用下列公式計算：聲波時差法：用聲波曲線讀出射孔段上下圍巖的DT評價值，按公式確定最大負壓值。油層：3600－20×聲波時差＝PSI

氣層：4750－25×聲波時差＝PSI

體積密度法：用密度測井圖讀出射孔層的密度值，由下式確定最大負壓值。油層：2340×DEN－4000PSI＝PSI

氣層：2900×DEN－4700PSI＝PSI

?選用值的確定：求出最小負壓值和最大負壓值后，求出兩者的中間值。一般情況下，致密地層在中間值與最大值之間選取；非致密地層在最小值于中間值之間選取。五.水平井定向射孔

水平套管井射孔完井既有利于提高產量又有利于以后進行增產措施和封堵作業。但水平井射孔井段長達幾百米甚至上千米，要求射孔一次下井作業完成；要求長達幾百米的射孔槍順利通過造斜段下入和起出。1.技術特點：?采用液壓延時分段起爆方式引爆射孔槍。?采用彈架管旋轉的內定向方式。?槍體與接頭之間采用防退扣裝置，避免射孔槍落井的可能。?采用開孔起爆裝置可實現水平井的再射孔而不會將井液擠到地層中去。

2.主要技術參數?射孔槍外徑：89mm，102mm?最高工作壓力：89槍140Mpa，102槍130Mpa

?延時時間：5～7分鐘?定向方式：內定向?定向率：>95%?發射率：>99%?孔密：13～20孔/米?相位：180°或150°兩相位3.應用情況?新疆塔里木油田TZ16-1井

井深：4267米，射孔井段：4035米～4265.4米

槍型：HY89內定向水平井槍；孔密：13孔/米

相位：180°相位均布，射孔彈：大慶YD-89-3型彈

引爆方式：采用分級雙向壓力延時起爆。分兩組4點火頭組合方式，自上而下分為160秒和200秒延時，正壓射孔。?新疆塔里木油田LN-10-H1井射孔井段：4846米～4966米槍型：HY89內定向水平井槍；孔密：13孔/米

相位：180°相位均布，射孔彈：大慶YD-89-3型彈引爆方式：采用一個點火頭壓力延時起爆。六.張開式過油管射孔

原有的過油管射孔技術在使用中存在彈的裝藥量少、穿深淺的致命問題，為解決這一難題，我公司采用一種新型的張開式過油管射孔器。該射孔器能在通過油管時將彈閉合在彈架管中，通過油管后又將彈張開。這樣，在油管井中相當于在套管井中使用一種大直徑的射孔槍，其彈的裝藥量達25g，平均穿深大于400mm，使油氣產能得到較大提高。

1.主要技術參數?閉合外徑：48mm?張開直徑：104mm?耐壓：60Mpa

?相位：180°?孔密：13孔/米?耐溫：160°C/4h?穿深：>400mm?翻轉斜度：50°

七.隔板傳爆射孔技術

1.技術特點?采用隔板技術傳遞爆轟能量，射孔后夾層槍內不進油污，減少環境污染，有利于環保。?采用泄壓閥來泄壓，解決射孔中夾層槍憋壓的問題，使作業更加安全。?對射孔槍具有分段安全保護作用。?可用于89mm以上的有槍身射孔槍中。

2.技術參數?最大外徑：52mm?長度：78mm?耐壓：100Mpa

?耐溫：160°C?輸入/輸出方式：傳爆管爆轟輸入/10mm內可靠引爆傳爆管

八.負壓射孔－測試聯作工藝技術

油管輸送射孔（TCP）與地層測試工具聯合作業技術是將測試系統組合在TCP管柱中，一次下井可同時完成負壓射孔和地層測試兩項作業。由于是在負壓條件下射孔后測試，所以能提供最真實的地層評價和獲取動態條件下地層流體的

各種參數。1.主要特點?不僅能與全通徑管柱聯合作業，而且能與非全通徑管柱聯合作業。?在高壓、高溫氣井或難度比較大的井中，可采用多種組合引

爆裝置，解決施工中引爆的難題。?減震器能有效保護井下工具和電子儀器正常工作。?提高作業時效。九.射孔－高能氣體壓裂復合技術該技術將聚能射孔和高能氣體壓裂兩項技術融為一體，利用炸藥的爆速和火藥的燃速差來實現射孔后氣體壓裂，射孔后對地層產生壓裂作用，使地層流體的流通通道得到改善，達到增產的目的。1.主要特點?與一般正壓射孔不同，它是在負壓條件下完成超壓射孔壓裂。?有將固體推進劑裝在槍體內和槍體外以及射孔槍的下部等幾種組合方式。?可根據不同井的地層和射孔情況選擇合理的壓裂藥量。?射孔后還可以反沖洗射孔孔道。點火頭與引爆方式

點火頭也叫起爆裝置，一般來講聚能射孔的全過程是雷管被引爆經過傳爆、導爆，最終使射孔彈釋放出其全部能量形成高壓、高速射流射穿目的靶。而引發這一系列爆轟波的產生，傳遞的源頭是雷管被啟爆。

TCP點火頭的類型

根據擊針受外力的作業分：有機械點火頭和壓力點火頭兩大類。一.機械點火頭

1.目前我公司使用的機械點火頭有兩種：一種是棒力直接擊發（機械點火頭）；另一種是由棒力解脫活塞擊針，由液柱壓力推動活塞擊針擊發雷管（安全機械點火頭）。安全機械點火頭分低壓（300psi）和高壓（2000psi）二種。

機械點火頭

特點：

?簡單、可靠，操作簡便。?可與雙引爆點火頭組合使用。?投棒引爆，可用于60°以內的斜井。2.機械（安全機械）點火頭使用條件：?射孔管柱必須是全通徑管柱；?井斜度小于60度；?液柱壓力必須大于300psi

或2000psi（高壓）。注意：使用機械點火頭時，必須接2米以上的安全槍。

二.壓力點火頭

1.工作原理：該點火頭為全承壓點火頭，管柱內的液體壓力直接作用在擊發活塞的上端，當液柱壓力（井口加壓）大于鎖定擊發活塞的剪銷的剪切力時，剪銷被剪斷，活塞向下運行撞擊雷管，使雷管引爆。2.要滿足負壓射孔的條件，需要接延時裝置（火藥延時），這樣成了壓力延時點火頭，否則，射孔的瞬間是正壓射孔。3.根據地層的壓力來選擇管柱內的液體（柴油或液氮）。4.新疆分公司的水平井作業，由于不下封隔器，是正壓射孔，一般采用這種點火頭并加延時裝置。

三.壓差點火頭

壓差點火頭主要用于聯作或必須負壓射孔的作業，一般須與封隔器、測試閥或液壓負壓閥配合使用。

1.工作原理：在擊發活塞上下兩個端面上，一端來自于傳壓孔的環空壓力，另一端受來自流通發的管柱內的壓力。下井時，由于測試閥是關閉的，則測試閥以下管柱內與環空是一個壓力系統，即擊發活塞上下端所受壓力相等，剪銷不受力。當封隔器坐封后，打開主發，管柱內外形成壓差，此時剪銷受力，在環空繼續加壓將剪銷切斷，擊發活塞向下運動，擊發雷管。2.因傳壓方式不同有：軟管傳壓；硬管傳壓；襯管傳壓。3.在點火頭下部裝延時火藥，成為壓差延時點火頭。4.點火壓力最好選擇在主閥與循環閥的工作壓力之間。壓力（壓差）點火頭使用的剪銷計算方法：?點火頭受管套管液柱壓力計算。?點火頭受管柱內壓力計算。?剪銷受井溫影響計算。?剪銷材質誤差計算。?引爆前點火頭預計承受的最高壓力計算。?剪銷數量計算。?點火頭擊發壓力計算。?地面加壓引爆點火頭的壓力計算。

四.雙引爆點火頭

為確保一次管柱下井射孔的成功率，常常采用一次下井裝有二種不同類型的點火頭。如：機械點火頭與環空壓差點火頭組合在一起；槍頭裝機械點火頭，槍尾裝壓力點火頭；槍頭裝機械點火頭，槍尾裝壓力延時點火頭。

1.雙引爆點火頭由過封隔器裝置、機械點火頭和壓差式點火頭三部分組成。

五.延時點火頭

目前我公司使用的延時點火頭有三種：1.壓力（壓差）火藥延時點火頭這種點火頭是由壓力點火頭派生出來的，為保證射孔時是負壓狀態，加壓剪斷剪銷引爆雷管后，延時一定的時間，待壓力泄掉后再引爆射孔槍。2.電子延時點火頭（在南海W12－1油田使用過）壓力剪斷剪銷，擊針解脫向下撞擊觸點開關，開關接通后，延時電路工作，到達延時時間，一個9V的電池給雷管供電并起爆雷管。先延時后引爆雷管，延時時間長并可根據需要調整。

3.可回收式液壓油（機械）延時點火頭這種點火頭是靠加壓剪斷拉力棒并打開限流閥，由限流閥控制液壓油的流速來實行延時并引爆雷管。不需要延時火藥，延時時間長，但結構復雜。

壓力/電子延時點火頭壓力/液壓油延時點火頭井下工具

在TCP射孔作業中，除點火頭和射孔槍外，還配有井下工具，主要包括：棒擊（或壓力）開孔裝置、玻璃盤接頭、機械（或壓力）釋放接頭、減震器、放射性接頭、變扣接頭和點火棒等。一.棒擊開孔裝置（BPV）1.開孔原理

BPV（BarPressureVent）是由管柱內的壓力來開孔的。當棒通過BPV時，砸斷中空銷，露出中心孔，壓力通過中心孔傳到滑套底部，壓力推動滑套上移（滑套上部是一個大氣壓），打開流通孔。2.這種開孔裝置在投棒點火的生產井中普遍使用。

二.壓力開孔/點火頭裝置壓力開孔裝置有二種，一種是與壓力點火頭組合使用，另一種是在井口投入一個鋼球，在井口加壓，打開流通孔。

三.釋放裝置

釋放裝置有三種：機械釋放裝置、投球加壓釋放裝置和自動釋放裝置。釋放裝置的作用是在射孔后能釋放射孔槍柱。1.機械釋放裝置機械釋放裝置由外套、釋放頭和鎖套組成。鎖套與外筒間裝有三個銅剪切銷，當釋放工具用鋼絲下入井內并通過鎖套，上提震擊切斷剪銷，鎖套上移，鉤爪向內彈，釋放頭以下的射孔槍柱落入井內。2.壓力釋放裝置結構與機械釋放基本相同。工作過程見圖

四.減震器它是減弱射孔槍在引爆時產生的強烈震動的。能保護DST聯作電子壓力計，能防止封隔器受損和油管彎曲。減震器有兩種：分縱向減震器和徑向減震器。1.縱向減震器它的原理是利用橡膠筒或橡膠環的可壓縮性能來減震的。2.徑向減震器

五.放射性接頭、點火棒和NO－GO環、玻璃盤接頭

1.放射性接頭是用于校準射孔深度的記號。放射性接頭一般裝在油層上部80米處。2.點火棒是機械點火頭的配套工具，是用來打開負壓閥和撞擊機械點火頭。點火棒在以下介質的下落速度：空氣：83～90米/秒水或柴油：6.1～7.6米/秒在泥漿里主要取決于泥漿的比重，一般情況：4.6～7.6米/秒在液氮里：46～61米/秒3.NO-GO環

NO-GO環是用來防止校深GR儀器在校深過程中或其它落物撞擊點火頭的。注意：使用機械點火頭必須安裝NO－GO環，點火棒的最底部滾輪到棒頭長度要大于NO－GO環到點火頭釋放桿的距離。

射孔管柱

將射孔槍、起爆器、井下工具等用油管或變扣接頭連接在一起，

叫TCP射孔管柱。其作用：

?

便利于引爆射孔槍射開油氣層；

?

使油氣流順暢流入生產管柱；

?

使液柱壓力與地層之間形成負壓；