关于SY/T 5562—2016中水平井射孔枪定位精度检验、评价方法的探讨

李东传，姜彦东，郭春明

■标准化

关于SY/T 5562—2016中水平井射孔枪定位精度检验、评价方法的探讨

李东传1，姜彦东2，郭春明3

1.石油工业油气田射孔器材质量监督检验中心(黑龙江大庆163853)
2.大庆油田装备制造集团射孔弹厂(黑龙江大庆163853)
3.中国石油大庆油田有限责任公司第四采油厂（黑龙江大庆163511）

阐述了水平井射孔枪定位精度检测与评价方法。分析了SY/T 5562—2016《油气井用射孔枪》标准中水平井射孔枪水平定位动作试验方法、评价方法存在的问题，提出了在给定转速条件下测量水平井射孔枪水平定位误差的方法，并对现场使用水平井射孔枪进行了水平定位误差测试，表明不同旋转速度条件下定位误差差异很大，给出了更加合理的检验方法、评价方法。希望有助于标准的修订。

内定向射孔器；定位精度；检验方法；评价方法

水平井是油气井钻探的一种有效方法，具有在油层中延伸长、控油面积大等优点，近年来在国内大量出现。由于其水平段要求及射孔施工的特点，使用的射孔器与垂直井射孔器有很大不同，一般具有定向功能，可细分为内定向、外定向2种[1-2]。内定向射孔器由射孔枪和在重力作用下可自动平衡弹架、射孔弹等部件组合而成，以实现射孔弹向预定方向射孔的目的。鉴于内定向射孔器具有定位精度不受外部影响的优点，在国内外得到广泛应用[3-4]。因此，以内定向射孔枪为例探讨水平井射孔枪的检验、评价方法。

国内检验内定向射孔器定位精度执行的标准是SY/T 5562—2016《油气井用射孔枪》[5]。该标准规定了“水平定位动作试验”，由于未给出转运速度等条件对试验结果的影响，且未对型式检验的抽样做详细规定，因此内定向射孔枪定位精度检验、评价过程存在缺陷，无法以该标准为依据开展型式检验。

1 问题来源

1.1水平井射孔枪检验、评价方法简介

SY/T 5562—2016《油气井用射孔枪》中对水平井用内定向射孔枪定位精度检验的相关规定：

1）水平井射孔枪应逐个进行检验，水平定位精度为±8°（SY/T 5562—2016（以下省略）4.13条）。

2）水平井射孔枪水平定位动作试验。①在装配工作台上徒手转动弹架，并目测弹架在枪体内的转动情况,要求无卡滞现象（5.5.1条）；②在装配工作台上徒手缓慢滚动枪体，并目测弹架在枪体内的摆动情况，要求摆动自如，不得有卡滞现象（5.5.2条）；③上述试验后,检测弹架相对于水平面或垂直面的定位误差不超过±8°（5.5.3条）。

3）型式检验（6.3条）。①当有下列3种情况之一时，应进行型式检验：新产品试制定型；正式生产后，在结构、材料及工艺有较大改变；规定的产品周期性检验。②射孔枪应按第5章进行型式检验，并应符合第4章的规定。

4）抽样方案与判定规则（6.4条）。①出厂检验试验每支水平井射孔枪的水平定位动作试验应按5.5条要求进行，有一项不合格则判该产品为不合格（6.4.4.2条）；②型式检验试验应逐项进行，有一项不合格则判该产品为不合格（6.4.5条）。

1.2方法中存在的缺陷

在执行中发现水平井射孔枪水平定位动作试验、型式检验抽样过程存在瑕疵。

1）操作过程。5.5.1条在装配工作台上徒手转动弹架，并目测弹架在枪体内的转动情况，要求无卡滞现象。该条存在如下问题：弹架装在枪体内时，需要两端的连接头（或中接器）组装后才能悬在枪的中间（图1、图2），此时才能自由转动，但手已无法转动弹架。实际操作时，按以下方法才能实现目测弹架在枪体内的转动情况：在弹架上标记垂直或水平方向，组装弹架、连接头和枪体，在弹架上按水平方向或垂直方向安装指针等标记（图3），在水平操作台上转动射孔枪，目测弹架在枪体内的转动情况。

图1 未装连接头

图2 安装连接头

2）判定标准未定量。5.5.2条在装配工作台上徒手缓慢滚动枪体，并目测弹架在枪体内的摆动情况，要求摆动自如，不得有卡滞现象。“摆动自如、卡滞现象”为定性描述，不同的人判定时存在差别，建议改为生产中质量控制环节。

3）试验条件规定不细。5.5.3条上述试验后，检测弹架相对于水平面或垂直面的定位误差不超过±8°。没有定量给出射孔枪旋转速度等条件，将影响试验结果，且无法复现，一旦出现不合格，极易产生争议。

4）无型式检验抽样方法。标准中规定出厂检验对每支枪进行水平定位动作试验，而未规定型式检验的抽样方法。如进行型式检验则无依据。

图3 用指针显示摆动情况

2 井下施工对射孔定位精度的要求

水平井射孔完井时，一般使用内定向射孔器，以控制射孔方向。目前，国内没有针对定位精度的明确规定，不同施工单位/部门的要求有差别，一般认为射孔孔道与设计方向控制在±5°以内可以接受，也有要求±8°的。

实际射孔施工时，内定向射孔枪中装配了射孔弹等部件，组成内定向射孔器，定位精度由内定向射孔器的定位精度决定。其与只有射孔枪筒、弹架和接头组成的射孔枪的定位精度是有差别的。目前，尚未检索到射孔器定位精度检验相关资料。一般认为射孔枪定准精度高，射孔器的定准精度也高，且检验射孔枪的定位精度较简单。因此，生产厂家提供射孔枪的定准精度指标来描述产品性能。

3 试验方法

3.1试验设计

内定向射孔器在井下的运动一般为：沿着井筒水平段轴向前进，也有径向不规律运动，但无法确定强度和幅度。试验室内宜以固定转速、旋转圈数旋转，以保证试验结果的复现性。因此，试验装置施加水平条件下的径向旋转并立即停止。设备主要由控制器、动力系统、水平保证系统等组成（图4）。以提供试验时射孔枪的同轴度和旋转速度等条件。

3.2结果分析

对外径89 mm、95 mm、102 mm的4支内定向射孔枪进行不同转速条件下的水平定位动作试验，为了保证结果的代表性，表中的误差取3次试验结果的平均值（表1）。内定向射孔枪在不同转速条件下的误差波动（测量值/平均值）很大，且不同射孔枪影响规律不同。

图4 旋转装置结构示意图

4 检验方法、评价方法

4.1检验方法

试验条件影响、甚至决定试验结果，因此，试验方法中应定量给出试验条件。

1）将装置好的枪体安装在试验装置上，同轴度≤0.01 mm。

2）射孔枪以轴为中心旋转，转速分为：10 r/min、20 r/min和30 r/min 3组。

3）在规定的转速条件下转动100 r后，瞬时停止，检测弹架相对于水平面或垂直面的定位误差。

4）3种转速条件下各进行3次测试，计算每组算术平均值，取最大值为该产品的定位误差。

表1 内定向射孔枪在不同转速条件下的误差波动

4.2检验规则

1）抽样方法。射孔枪可由1个生产批组成，也可由采用相同的材料、生产工艺和设备生产的几个连续生产批组成，批量为26～150支[6]。采用GB/T 10111—2008[7]规定的随机抽样方法随机抽取2支。

2）判定规则。检验数量为2支，当有1支射孔枪的定位误差不合格时判定批不合格。

5 结论与建议

1）在射孔枪定位精度测试时，建议射孔枪同轴度≤0.01 mm，转速为10 r/min、20 r/min和30 r/min。以保证试验结果的复现性。

2）给出了型式检验时的抽样方法和评价方法，为开展型式检验提供了依据。

3）SY/T 5562—2016《油气井用射孔枪》标准中给出的射孔枪定位精度检验方法与现场实际情况差别大。现场使用的射孔枪中装配了射孔弹等火工品，组合成内定向射孔器，无载荷和有载荷条件下的定准精度有差别。建议在模拟井下条件下检验内定向射孔器定位精度，如安装模拟射孔弹等部件再进行检测，或安装真实的火工件在水平套管靶中进行射孔检测射孔孔道的垂直或水平误差。

4）为了更加科学、合理地评价射孔器定位精度，建议对试验方法、评价方法进行更加深入的研究。

[1]陆大卫.油气井射孔技术[M].北京:石油工业出版社,2012.

[2]袁吉诚,陈锋.水平井重力定向射孔方式研究[J].测井技术,1999,23(1):57-61.

[3]孙海军,周海涛,周绍民,等.水平井用内定向复合射孔器研制[J].测井技术,2008,32(2):114-117.

[4]杨平,潘勇.水平井射孔枪配重方式的改进及应用[J].装备制造技术,2012（9）:232-234.

[5]全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会.油气井用射孔枪：SY/T 5562—2016[S].北京:石油工业出版社,2016.

[6]国防科学技术工业委员会.油气井聚能射孔器材通用技术条件：GB/T 20489—2006[S].北京:中国标准出版社,2007.

[7]全国统计方法应用标准化技术委员会.随机数的产生及其在产品质量抽样检验中的应用程序：GB/T 10111—2008 [S].北京:中国标准出版社,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

李东传（1969-），男，高级工程师，现从事射孔器材检验工作。