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)過程中，射孔彈瞬間釋放的爆轟波在井筒狹長密閉空間中會產(chǎn)生沖擊疊加，極易導致射孔槍及管柱、封隔器、套管及固井水泥環(huán)損傷，有可能對井筒安全造成嚴重的威脅。現(xiàn)有射孔減震技術(shù)主要采用被動減震方法，即采用液壓縱向減震器緩解射孔沖擊振動，而在主動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，對拉伸或者壓縮拉伸兼具情況下的射孔減震效果不佳。因此，亟待從主動減震和被動減震兩個方面，開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。這對于維護超深井井筒安全極為重要。

2.方法

針對單段射孔段長、射孔時沖擊載荷大的問題，筆者團隊在國內(nèi)首創(chuàng)了精準多級分段延時射孔管柱（圖1），按照預設(shè)時間（6 min、10 min、16 min）分段延時起爆，減少單次起爆藥量，降低射孔瞬時軸向與徑向沖擊載荷，從主動減震的角度，降低了超深小井眼井因射孔爆轟效應導致管柱變形斷裂的風險。另外，從被動減震的角度，研發(fā)了軸向雙向減震器（圖2）——采用雙限位自平衡減震機構(gòu)，解決了單向減震器不能降低拉伸沖擊載荷的問題。在每一級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度和抗拉安全系數(shù)，確保射孔作業(yè)時油管不會脫扣或斷裂。

圖1 精確分段延時起爆管柱示意圖

圖2 軸向雙向減震器示意圖

3.作用和效果

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