關(guān)于SY/T 5562—2016中水平井射孔槍定位精度檢驗(yàn)、評(píng)價(jià)方法的探討

李東傳，姜彥東，郭春明

■標(biāo)準(zhǔn)化

關(guān)于SY/T 5562—2016中水平井射孔槍定位精度檢驗(yàn)、評(píng)價(jià)方法的探討

李東傳1，姜彥東2，郭春明3

1.石油工業(yè)油氣田射孔器材質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(黑龍江大慶163853)
2.大慶油田裝備制造集團(tuán)射孔彈廠(黑龍江大慶163853)
3.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠（黑龍江大慶163511）

闡述了水平井射孔槍定位精度檢測與評(píng)價(jià)方法。分析了SY/T 5562—2016《油氣井用射孔槍》標(biāo)準(zhǔn)中水平井射孔槍水平定位動(dòng)作試驗(yàn)方法、評(píng)價(jià)方法存在的問題，提出了在給定轉(zhuǎn)速條件下測量水平井射孔槍水平定位誤差的方法，并對現(xiàn)場使用水平井射孔槍進(jìn)行了水平定位誤差測試，表明不同旋轉(zhuǎn)速度條件下定位誤差差異很大，給出了更加合理的檢驗(yàn)方法、評(píng)價(jià)方法。希望有助于標(biāo)準(zhǔn)的修訂。

內(nèi)定向射孔器；定位精度；檢驗(yàn)方法；評(píng)價(jià)方法

水平井是油氣井鉆探的一種有效方法，具有在油層中延伸長、控油面積大等優(yōu)點(diǎn)，近年來在國內(nèi)大量出現(xiàn)。由于其水平段要求及射孔施工的特點(diǎn)，使用的射孔器與垂直井射孔器有很大不同，一般具有定向功能，可細(xì)分為內(nèi)定向、外定向2種[1-2]。內(nèi)定向射孔器由射孔槍和在重力作用下可自動(dòng)平衡彈架、射孔彈等部件組合而成，以實(shí)現(xiàn)射孔彈向預(yù)定方向射孔的目的。鑒于內(nèi)定向射孔器具有定位精度不受外部影響的優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用[3-4]。因此，以內(nèi)定向射孔槍為例探討水平井射孔槍的檢驗(yàn)、評(píng)價(jià)方法。

國內(nèi)檢驗(yàn)內(nèi)定向射孔器定位精度執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)是SY/T 5562—2016《油氣井用射孔槍》[5]。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了“水平定位動(dòng)作試驗(yàn)”，由于未給出轉(zhuǎn)運(yùn)速度等條件對試驗(yàn)結(jié)果的影響，且未對型式檢驗(yàn)的抽樣做詳細(xì)規(guī)定，因此內(nèi)定向射孔槍定位精度檢驗(yàn)、評(píng)價(jià)過程存在缺陷，無法以該標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)開展型式檢驗(yàn)。

1 問題來源

1.1水平井射孔槍檢驗(yàn)、評(píng)價(jià)方法簡介

SY/T 5562—2016《油氣井用射孔槍》中對水平井用內(nèi)定向射孔槍定位精度檢驗(yàn)的相關(guān)規(guī)定：

1）水平井射孔槍應(yīng)逐個(gè)進(jìn)行檢驗(yàn)，水平定位精度為±8°（SY/T 5562—2016（以下省略）4.13條）。

2）水平井射孔槍水平定位動(dòng)作試驗(yàn)。①在裝配工作臺(tái)上徒手轉(zhuǎn)動(dòng)彈架，并目測彈架在槍體內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)情況,要求無卡滯現(xiàn)象（5.5.1條）；②在裝配工作臺(tái)上徒手緩慢滾動(dòng)槍體，并目測彈架在槍體內(nèi)的擺動(dòng)情況，要求擺動(dòng)自如，不得有卡滯現(xiàn)象（5.5.2條）；③上述試驗(yàn)后,檢測彈架相對于水平面或垂直面的定位誤差不超過±8°（5.5.3條）。

3）型式檢驗(yàn)（6.3條）。①當(dāng)有下列3種情況之一時(shí)，應(yīng)進(jìn)行型式檢驗(yàn)：新產(chǎn)品試制定型；正式生產(chǎn)后，在結(jié)構(gòu)、材料及工藝有較大改變；規(guī)定的產(chǎn)品周期性檢驗(yàn)。②射孔槍應(yīng)按第5章進(jìn)行型式檢驗(yàn)，并應(yīng)符合第4章的規(guī)定。

4）抽樣方案與判定規(guī)則（6.4條）。①出廠檢驗(yàn)試驗(yàn)每支水平井射孔槍的水平定位動(dòng)作試驗(yàn)應(yīng)按5.5條要求進(jìn)行，有一項(xiàng)不合格則判該產(chǎn)品為不合格（6.4.4.2條）；②型式檢驗(yàn)試驗(yàn)應(yīng)逐項(xiàng)進(jìn)行，有一項(xiàng)不合格則判該產(chǎn)品為不合格（6.4.5條）。

1.2方法中存在的缺陷

在執(zhí)行中發(fā)現(xiàn)水平井射孔槍水平定位動(dòng)作試驗(yàn)、型式檢驗(yàn)抽樣過程存在瑕疵。

1）操作過程。5.5.1條在裝配工作臺(tái)上徒手轉(zhuǎn)動(dòng)彈架，并目測彈架在槍體內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，要求無卡滯現(xiàn)象。該條存在如下問題：彈架裝在槍體內(nèi)時(shí)，需要兩端的連接頭（或中接器）組裝后才能懸在槍的中間（圖1、圖2），此時(shí)才能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，但手已無法轉(zhuǎn)動(dòng)彈架。實(shí)際操作時(shí)，按以下方法才能實(shí)現(xiàn)目測彈架在槍體內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)情況：在彈架上標(biāo)記垂直或水平方向，組裝彈架、連接頭和槍體，在彈架上按水平方向或垂直方向安裝指針等標(biāo)記（圖3），在水平操作臺(tái)上轉(zhuǎn)動(dòng)射孔槍，目測彈架在槍體內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)情況。

圖1 未裝連接頭

圖2 安裝連接頭

2）判定標(biāo)準(zhǔn)未定量。5.5.2條在裝配工作臺(tái)上徒手緩慢滾動(dòng)槍體，并目測彈架在槍體內(nèi)的擺動(dòng)情況，要求擺動(dòng)自如，不得有卡滯現(xiàn)象?！皵[動(dòng)自如、卡滯現(xiàn)象”為定性描述，不同的人判定時(shí)存在差別，建議改為生產(chǎn)中質(zhì)量控制環(huán)節(jié)。

3）試驗(yàn)條件規(guī)定不細(xì)。5.5.3條上述試驗(yàn)后，檢測彈架相對于水平面或垂直面的定位誤差不超過±8°。沒有定量給出射孔槍旋轉(zhuǎn)速度等條件，將影響試驗(yàn)結(jié)果，且無法復(fù)現(xiàn)，一旦出現(xiàn)不合格，極易產(chǎn)生爭議。

4）無型式檢驗(yàn)抽樣方法。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定出廠檢驗(yàn)對每支槍進(jìn)行水平定位動(dòng)作試驗(yàn)，而未規(guī)定型式檢驗(yàn)的抽樣方法。如進(jìn)行型式檢驗(yàn)則無依據(jù)。

圖3 用指針顯示擺動(dòng)情況

2 井下施工對射孔定位精度的要求

水平井射孔完井時(shí)，一般使用內(nèi)定向射孔器，以控制射孔方向。目前，國內(nèi)沒有針對定位精度的明確規(guī)定，不同施工單位/部門的要求有差別，一般認(rèn)為射孔孔道與設(shè)計(jì)方向控制在±5°以內(nèi)可以接受，也有要求±8°的。

實(shí)際射孔施工時(shí)，內(nèi)定向射孔槍中裝配了射孔彈等部件，組成內(nèi)定向射孔器，定位精度由內(nèi)定向射孔器的定位精度決定。其與只有射孔槍筒、彈架和接頭組成的射孔槍的定位精度是有差別的。目前，尚未檢索到射孔器定位精度檢驗(yàn)相關(guān)資料。一般認(rèn)為射孔槍定準(zhǔn)精度高，射孔器的定準(zhǔn)精度也高，且檢驗(yàn)射孔槍的定位精度較簡單。因此，生產(chǎn)廠家提供射孔槍的定準(zhǔn)精度指標(biāo)來描述產(chǎn)品性能。

3 試驗(yàn)方法

3.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

內(nèi)定向射孔器在井下的運(yùn)動(dòng)一般為：沿著井筒水平段軸向前進(jìn)，也有徑向不規(guī)律運(yùn)動(dòng)，但無法確定強(qiáng)度和幅度。試驗(yàn)室內(nèi)宜以固定轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)圈數(shù)旋轉(zhuǎn)，以保證試驗(yàn)結(jié)果的復(fù)現(xiàn)性。因此，試驗(yàn)裝置施加水平條件下的徑向旋轉(zhuǎn)并立即停止。設(shè)備主要由控制器、動(dòng)力系統(tǒng)、水平保證系統(tǒng)等組成（圖4）。以提供試驗(yàn)時(shí)射孔槍的同軸度和旋轉(zhuǎn)速度等條件。

3.2結(jié)果分析

對外徑89 mm、95 mm、102 mm的4支內(nèi)定向射孔槍進(jìn)行不同轉(zhuǎn)速條件下的水平定位動(dòng)作試驗(yàn)，為了保證結(jié)果的代表性，表中的誤差取3次試驗(yàn)結(jié)果的平均值（表1）。內(nèi)定向射孔槍在不同轉(zhuǎn)速條件下的誤差波動(dòng)（測量值/平均值）很大，且不同射孔槍影響規(guī)律不同。

圖4 旋轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

4 檢驗(yàn)方法、評(píng)價(jià)方法

4.1檢驗(yàn)方法

試驗(yàn)條件影響、甚至決定試驗(yàn)結(jié)果，因此，試驗(yàn)方法中應(yīng)定量給出試驗(yàn)條件。

1）將裝置好的槍體安裝在試驗(yàn)裝置上，同軸度≤0.01 mm。

2）射孔槍以軸為中心旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速分為：10 r/min、20 r/min和30 r/min 3組。

3）在規(guī)定的轉(zhuǎn)速條件下轉(zhuǎn)動(dòng)100 r后，瞬時(shí)停止，檢測彈架相對于水平面或垂直面的定位誤差。

4）3種轉(zhuǎn)速條件下各進(jìn)行3次測試，計(jì)算每組算術(shù)平均值，取最大值為該產(chǎn)品的定位誤差。

表1 內(nèi)定向射孔槍在不同轉(zhuǎn)速條件下的誤差波動(dòng)

4.2檢驗(yàn)規(guī)則

1）抽樣方法。射孔槍可由1個(gè)生產(chǎn)批組成，也可由采用相同的材料、生產(chǎn)工藝和設(shè)備生產(chǎn)的幾個(gè)連續(xù)生產(chǎn)批組成，批量為26～150支[6]。采用GB/T 10111—2008[7]規(guī)定的隨機(jī)抽樣方法隨機(jī)抽取2支。

2）判定規(guī)則。檢驗(yàn)數(shù)量為2支，當(dāng)有1支射孔槍的定位誤差不合格時(shí)判定批不合格。

5 結(jié)論與建議

1）在射孔槍定位精度測試時(shí)，建議射孔槍同軸度≤0.01 mm，轉(zhuǎn)速為10 r/min、20 r/min和30 r/min。以保證試驗(yàn)結(jié)果的復(fù)現(xiàn)性。

2）給出了型式檢驗(yàn)時(shí)的抽樣方法和評(píng)價(jià)方法，為開展型式檢驗(yàn)提供了依據(jù)。

3）SY/T 5562—2016《油氣井用射孔槍》標(biāo)準(zhǔn)中給出的射孔槍定位精度檢驗(yàn)方法與現(xiàn)場實(shí)際情況差別大?，F(xiàn)場使用的射孔槍中裝配了射孔彈等火工品，組合成內(nèi)定向射孔器，無載荷和有載荷條件下的定準(zhǔn)精度有差別。建議在模擬井下條件下檢驗(yàn)內(nèi)定向射孔器定位精度，如安裝模擬射孔彈等部件再進(jìn)行檢測，或安裝真實(shí)的火工件在水平套管靶中進(jìn)行射孔檢測射孔孔道的垂直或水平誤差。

4）為了更加科學(xué)、合理地評(píng)價(jià)射孔器定位精度，建議對試驗(yàn)方法、評(píng)價(jià)方法進(jìn)行更加深入的研究。

[1]陸大衛(wèi).油氣井射孔技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2012.

[2]袁吉誠,陳鋒.水平井重力定向射孔方式研究[J].測井技術(shù),1999,23(1):57-61.

[3]孫海軍,周海濤,周紹民,等.水平井用內(nèi)定向復(fù)合射孔器研制[J].測井技術(shù),2008,32(2):114-117.

[4]楊平,潘勇.水平井射孔槍配重方式的改進(jìn)及應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù),2012（9）:232-234.

[5]全國石油鉆采設(shè)備和工具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).油氣井用射孔槍：SY/T 5562—2016[S].北京:石油工業(yè)出版社,2016.

[6]國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì).油氣井聚能射孔器材通用技術(shù)條件：GB/T 20489—2006[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2007.

[7]全國統(tǒng)計(jì)方法應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生及其在產(chǎn)品質(zhì)量抽樣檢驗(yàn)中的應(yīng)用程序：GB/T 10111—2008 [S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009.

The positioning precision inspection and Evaluation methods of perforating guns used on horizontal wells(PGHW)were elaborated.The problems in the test method and the evaluation method of the horizontal well perforating gun positioning in the standard of SY/T 5562—2016"perforating gun for oil and gas well"are analyzed,and a horizontal well perforating gun horizontal positioning error measuring method at given rotary speed is proposed.The on-site horizontal positioning error of horizontal well perforating gun is tested,and it is shown that the horizontal positioning error of horizontal well perforating gun is very different under different rotating speed.A more reasonable horizontal positioning error inspection and evaluation method of horizontal well perforating gun is given,which is hoped to contribute to the revision of the standard.

interior orientation perforator;positioning precision;inspection method;evaluation method

路萍

2017-02-03

李東傳（1969-），男，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事射孔器材檢驗(yàn)工作。