J2-14-5202井事故原因分析及改进措施

齐德鹏，门孟东

（中国石油长城钻探工程有限公司测井公司，辽宁盘锦124100）

J2-14-5202井事故原因分析及改进措施

齐德鹏，门孟东

（中国石油长城钻探工程有限公司测井公司，辽宁盘锦124100）

介绍了J2－14－5202井的基本情况和事故发生经过。J2－14－5202井射孔枪发射后在地面发生枪体崩脱事故的原因是射孔后枪身内未完全释放的高压气体在拆卸时气流瞬间泻出。分析了事故原因：夹层枪内的导爆索爆炸产生的高压气流；射孔弹做功；弹架固弹体和传爆杆意外地完全堵塞了上下接头中心孔；夹层枪尾部涨径；天气原因使螺纹连接强度减弱。总结射孔枪设计中存在的设计缺陷，提出了在夹层枪上下固弹体上分别开槽，在夹层枪上下接头分别打偏心泄压孔，便于射孔后泄压，以及增强螺纹连接强度等改进措施。

射孔技术；枪体崩脱；高压气流；压力释放；事故分析；夹层枪

0 引 言

射孔弹发射时枪管内射孔弹与导爆索爆炸产生的高压气流会通过射孔孔眼进入井筒内，从而降低射孔枪内部压力。在特殊井况下，如果射孔枪内的压力得不到完全的释放，产生的部分高压气体尚存于射孔枪内。枪身起出井口后，施工人员分解枪身接头时，由于枪内压力远大于外部压力，枪内气流瞬间泻出，就会出现接头突然崩脱现象。

油管传输射孔枪串中的夹层枪虽然没有有弹枪内的炸药量大，但传爆用的导爆索在传爆时也会产生一定量的高压气体。由于夹层枪上没有和外部沟通的孔眼，如果夹层枪接头的连通性不好，也会出现拆卸时接头崩脱现象。本文具体分析了J2－14－5202井的射孔枪地面崩脱事故的原因以及改进措施。

1 J2-14-5202井基本情况

表1为J2－14－5202井基本情况。这次射孔是该井的第5次射孔，上一层射孔井段为945.5～951.1 m，这次射孔层位属于兴隆台组稠油，原油黏度（50℃）为451～7 697mPa·s，射孔使用的压井液为清水。

表1 J2-14-5202井基本情况

2 施工过程及事故描述

2010年12月12日对J2－14－5202井进行射孔施工。由于井内油稠，不能进行电缆输送射孔施工。油管内也存在很多稠油，点火方式采用油管内加压点火。为防止点火前井内的稠油进入油管内影响校深测量、点火以后方便起管和处理突发情况，实现油套连通，采用了加压点火／开孔管柱结构；校深方式采用油管内测自然伽马校深定位方式。当日直接下入射孔枪，12月13日13时进行校深施工，15时进行油管内加压点火，射孔枪正常发射［1］。

12月13日开始上起射孔管柱，晚上9时起出所有射孔枪串。因为井架高度影响，把射孔枪串分成2段放在油管管排上，其中第①＋②＋③炮为一段；第④＋⑤炮为另一段（见图1）。

图1 J2-14-5202井管串结构图

12月14日早8点已起出的在油管管排上的第1段射孔枪串发生疑似爆炸，射孔枪串在第①炮的上接头处突然崩开，第②＋③炮（长约6.70m）枪串朝向井口方向窜出近10m后落地；第①炮朝相反方向的作业板房方向崩出，移动5m后砸在了作业板房下工具箱下沿，造成一个深度近2cm的凹陷。

现场调查认为最后1只射孔枪孔眼情况正常，确认射孔枪在起出井口之前已经全部正常发射，这点也得到了现场施工人员的认可；从管排和施工现场的情况看，可以排除射孔枪在地面发生爆炸的可能性。

3 事故原因分析

3.1 夹层枪内导爆索原因分析

最初考虑由于夹层枪内的导爆索爆炸产生的高压气流造成枪身崩出，枪内的导爆索密度为17～18 g／cm3，夹层枪使用单导爆索传爆，枪长为2m，整个夹层枪内的导爆索重量约为40g。通过计算，在2 m夹层空间内作用在接头上的力不会大于500kg，不会造成2段射孔枪串蹦出那么远，一定还会有其他的高压气流存在于夹层枪中。

3.2 射孔弹做功分析

射孔弹发射时，聚能射孔弹中炸药只有不到一半的能量用于聚能穿孔，其他剩余能量以高温高压气体形式向外释放。因为射孔弹在枪管内，能量的做功对象可能：① 作用在枪管内壁，使枪管发生形变；② 通过枪管两端的接头进入下部或上部的射孔枪；③ 破坏弹架等枪管内附件；④ 通过射孔孔眼泄放至枪管外。

3.3 枪管内压力形成与保持分析

在该井中，夹层枪的上部和下部都有弹枪，射孔弹发射时，射孔枪外部油品性质黏稠，射孔弹发射产生的孔眼瞬间被黏稠的原油堵塞，从孔眼释放的气流很少，使枪管内保持较高压力且持续时间较长，上、下节射孔枪产生的高压气流大量挤入夹层枪。如果是水或是稀油，不会堵塞孔眼，使高压气体迅速释放，枪管内外压力很快平衡［2］。在射孔结束后，弹架固弹体和传爆杆意外地完全堵塞了上下接头中心孔（见图2），使高压气流和导爆索产生的气流无法从夹层枪内释放，致使夹层枪中残留有较高的压力。

图2 第1炮上接头中心孔完全被堵塞

图3 夹层枪下端涨径处

3.4 夹层枪尾部涨径分析

引爆射孔弹的导爆索的爆炸传播方向是由上向下传爆，爆炸波和爆炸产生的高压气流也必然向下传播。当受到下部固弹体的阻挡，即在此位置形成应力集中，引起螺纹连接处严重塑性变形，使该处夹层枪涨径达3.8mm（见图3），夹层枪正常外径为73 mm，射孔后最大处达到了76.8mm，从而使螺纹连接强度减弱［3］。

3.5 突然泄压形成事故

当射孔后的枪串被起出井口时，螺纹连接的强度虽然减弱，但还不致脱落，此时枪身整体温度较高；放置到油管排后，由于当晚温度较低，产生冷缩现象。第2日早，随着温度的逐步回升，枪管（内螺纹）首先开始升温膨胀，而内部的螺纹堵头（外螺纹）却升温较晚、较慢，没有开始膨胀，导致枪管的内外螺纹间隙加大，使螺纹连接强度进一步减弱。当接头上金属螺纹疲劳程度达到一定极限时，也就是螺纹的临界点时，在夹层枪中残留的较高压力最终导致枪体崩脱［4］。

4 事故启示

该井的地面枪体崩脱事故是许多巧合性因素共同作用的结果。为了防止类似事故的发生，针对事故的原因制定了相应的工艺方面的整改措施。

（1）在夹层枪上下固弹体上分别开槽，以增大夹层枪与上下枪身的连通孔径，便于射孔后泄压，原有的固弹体设计简单、体型厚实、笨重、无排气孔，改进后的固弹体不仅在厚度上变薄，而且在固弹体上加工了4个排气孔，以利于接头泄压（见图4、图5）。

（2）在夹层枪上下接头分别打偏心泄压孔，以增加泄压面积，保证接头间的压力传递。

（3）减少螺纹和密封面的外径或改变螺纹类型和螺纹长度，以增强螺纹连接强度。我们现在已经使用76夹层枪代替以往使用的73夹层枪，随着壁厚的增加和螺纹类型的改进，螺纹连接的强度也大大增强。

5 结束语

射孔安全技术是射孔作业中的第一技术，对事故进行严密科学的分析，旨在找出事故发生的各方面原因，推进事先预防的科学、系统的安全管理，促进射孔工艺的改进和完善。这不仅能规避或减少射孔事故的发生，还能推进射孔技术的革新和进步。

［1］ 长城钻探工程有限公司测井公司.J2－14－5202井事故分析会纪要［Z］.2010.

［2］ 门孟东.稠油井射孔研究［C］∥第3届测井新技术交流会论文集，2007：319－325.

［3］ 李东传，金成福，余海鹰.复合射孔器射孔后环空压力分布试验研究［J］.爆破器材，2009，38（1）：38－40.

［4］ 唐凯，陈华彬，陈锋，等.磨溪气田水平井射孔卡枪原因分析及防范措施［J］.石油钻采工艺，2009，31（6）：110－114.

Cause Analysis of J2-14-5202Well Accident and Its Improvement Measures

QI Depeng，MEN Mengdong
（Well Logging Company，CNPC Greatwall Drilling Company，Panjin，Liaoning 124100，China）

Introduced are the basic information of J2－14－5202well，the accident cause and process.The perforation gun broke off or sloughed off when it was pull out and put on the surface after perforating in J2－14－5202well.It is believed that the accident cause should be the high pressure gas which is not released in the gun after perforating，run off rapidly while disassembling the gun.Its cause analyses is as follows：①interlayer gun detonating fuses explore，and generate high pressure gas；②perforation bullet do work；③up and down joint center hole is accidentally blocked by gun body and explosion transfer stem；④interlayer gun end diameter augment；⑤screw connection strength is weakened by cold weather.Suggested are some improvement and prevention measures such as slotting in bullet holder，punching eccentric pressure relief hole in joint of interlayer gun for enhancing screw connection strength.

perforation technology，gun break off，high pressure flow，pressure release，accident analysis，interlayer gun

TE28 文献标识码：A

2011－09－13 本文编辑 王小宁）