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(jì)的四十年代，石油開采就已經(jīng)在使用射孔技術(shù)。在這樣的背景下射孔技術(shù)和射孔器材獲得了顯著進(jìn)步。在石油生產(chǎn)中射孔是非常基礎(chǔ)的活動，能夠提高油田采油率，讓產(chǎn)油層中的油流入產(chǎn)油井，保障收益和產(chǎn)量。采油工藝、石油地質(zhì)研究專家意識到了射孔技術(shù)重要性，射孔器材幾乎每隔十年就有一次技術(shù)上的重大突破[1]。在科技不斷發(fā)展的今天，該技術(shù)取得了顯著的成績。

1 國內(nèi)對射孔彈的研究情況

我國是在上個世紀(jì)60年代開始的對射孔技術(shù)開展研究，不過發(fā)展比較慢，直到80年代才取得了一定的成績。當(dāng)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(jīng)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(nèi)射孔彈已經(jīng)基本國產(chǎn)化，但一些海洋條件用的射孔彈則直至今日仍在使用進(jìn)口射孔彈。國家對此有投入很多的關(guān)心，并明確了射孔彈的國家級別標(biāo)準(zhǔn)與要求?？傮w來說雖然如今我國已經(jīng)取得了很不錯的成績，但是和一些發(fā)達(dá)國家仍有差距。

當(dāng)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(nèi)所用檢測手段落后，國外已經(jīng)實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)和檢測，這是我國需要引進(jìn)與學(xué)習(xí)的。另外國內(nèi)的射孔彈種類相對比較單一，并不能應(yīng)對每一種地質(zhì)環(huán)境。

2 影響產(chǎn)油率的因素

事實上射孔彈最大的作用和價值在于提高產(chǎn)油率。也就是說射孔彈的性能與產(chǎn)油率關(guān)聯(lián)十分密切。不論是國內(nèi)公司還是國外企業(yè)，在實踐中都認(rèn)為：影響油井產(chǎn)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(chǎn)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(zhì)地質(zhì)生產(chǎn)狀態(tài)，孔眼的清潔度與直徑同樣也會對最后的產(chǎn)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(chǎn)率比質(zhì)量。有研究顯示除非是在負(fù)壓射孔和無固相射孔液狀態(tài)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(chǎn)順利。孔眼帶給生產(chǎn)的影響非常明顯。通常情況下0°相位產(chǎn)率很低，90°相位則有著較高的產(chǎn)率[3]。這些都可以用調(diào)整設(shè)計槍結(jié)構(gòu)方法處理。射孔彈研究應(yīng)該朝著大孔徑、高密度、高穿深、無杵堵發(fā)展，要結(jié)合自身條件和性質(zhì)合理設(shè)計，從容應(yīng)對各種環(huán)境使用。

3 新型射孔彈構(gòu)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(xiàn)很高的熱量。其釋放熱量和反應(yīng)速度會超過普通金屬數(shù)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(jié)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(xì)直徑情況下，單位表面積會受到生產(chǎn)、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(xiàn)的就是激發(fā)機制本質(zhì)。此外由于金屬本身就非常的活躍。粒子群會出現(xiàn)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(fā)能量的同時，快速釋放能量，出現(xiàn)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(yīng)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(xiàn)大量的高溫與腐蝕，提高了孔徑和穿深。

(2)串聯(lián)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(dá)成射孔時間差，在前級結(jié)束后，后級繼續(xù)作用，提高穿深目標(biāo)。當(dāng)然傳爆實際上非常復(fù)雜，要有精準(zhǔn)結(jié)果和條件，實現(xiàn)非常麻煩。國內(nèi)軍品的串聯(lián)戰(zhàn)斗部武器已經(jīng)成功，將這種經(jīng)驗用在串聯(lián)射孔是很好的思路。當(dāng)然因為射孔彈體積太小，并且槍體限制性大，所以達(dá)成目的十分困難。為了解決問題，需要將射孔彈前級設(shè)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(dá)成。這種組合一定能提高產(chǎn)能。另外還要結(jié)合實際，充分考慮不同目的設(shè)計組合。這種設(shè)計有很好的發(fā)展前景。

(3)隨進(jìn)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(jìn)，隨進(jìn)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(zhàn)斗部。在火藥催動下進(jìn)入巖層并發(fā)生爆炸。此時巖層就會出現(xiàn)裂縫和空腔，極大的提升了產(chǎn)油率和產(chǎn)能。當(dāng)然設(shè)計中有個很重要的問題，那就是彈頭經(jīng)過巖石層的時候應(yīng)力不足以引爆裝藥，只有到了最大穿深后才會爆炸。

4 結(jié)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(gòu)想?？偨Y(jié)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。