一种降低超深井射孔冲击载荷的措施

1.目的

深井超深井小井眼射孔作业过程中，射孔弹瞬间释放的爆轰波在井筒狭长密闭空间中会产生冲击叠加，极易导致射孔枪及管柱、封隔器、套管及固井水泥环损伤，有可能对井筒安全造成严重的威胁。现有射孔减震技术主要采用被动减震方法，即采用液压纵向减震器缓解射孔冲击振动，而在主动减震方面则研究较少，并且现有的液压纵向减震器只能缓解压缩振动，对拉伸或者压缩拉伸兼具情况下的射孔减震效果不佳。因此，亟待从主动减震和被动减震两个方面，开展超深井射孔冲击载荷削减技术研究，合理分散射孔瞬间爆轰波产生的冲击叠加。这对于维护超深井井筒安全极为重要。

2.方法

针对单段射孔段长、射孔时冲击载荷大的问题，笔者团队在国内首创了精准多级分段延时射孔管柱（图1），按照预设时间（6 min、10 min、16 min）分段延时起爆，减少单次起爆药量，降低射孔瞬时轴向与径向冲击载荷，从主动减震的角度，降低了超深小井眼井因射孔爆轰效应导致管柱变形断裂的风险。另外，从被动减震的角度，研发了轴向双向减震器（图2）——采用双限位自平衡减震机构，解决了单向减震器不能降低拉伸冲击载荷的问题。在每一级起爆单元上部安装轴向双向减震器，并配以不同壁厚组合的入井油管，降低射孔瞬间油管柱所受的冲击载荷，最大限度地提高射孔管柱的抗拉强度和抗拉安全系数，确保射孔作业时油管不会脱扣或断裂。

图1 精确分段延时起爆管柱示意图

图2 轴向双向减震器示意图

3.作用和效果

龙兴1井应用6 min—10 min—16 min三段式延时射孔工艺，射孔一次成功率达100%，射孔后试油测试管柱及封隔器完好，没有产生明显的变形，证实了多级分段延时射孔工艺对测试管柱和工具具有良好的保护效果；天府2井封隔器以下射孔管柱上带双向减震器，经试验证实射孔瞬间冲击载荷的径向加速度经过双向减震器后最大降低幅度达62.4%。结论认为，超深井射孔冲击载荷削减技术的实施，为超深小井眼井射孔管柱的安全性和完整性提供了强有力的技术保障。