对多种新型石油射孔弹的讨论

2020-01-14朱杰辽河石油勘探局有限公司石油炼化工程分公司试采油分公司辽宁盘锦124010

化工管理 2020年2期

朱杰(辽河石油勘探局有限公司石油炼化工程分公司试采油分公司，辽宁盘锦 124010)

0 引言

早在上个世纪的四十年代，石油开采就已经在使用射孔技术。在这样的背景下射孔技术和射孔器材获得了显著进步。在石油生产中射孔是非常基础的活动，能够提高油田采油率，让产油层中的油流入产油井，保障收益和产量。采油工艺、石油地质研究专家意识到了射孔技术重要性，射孔器材几乎每隔十年就有一次技术上的重大突破[1]。在科技不断发展的今天，该技术取得了显著的成绩。

1 国内对射孔弹的研究情况

我国是在上个世纪60年代开始的对射孔技术开展研究，不过发展比较慢，直到80年代才取得了一定的成绩。当前最常用的集中射孔弹为89、102、127这三个类型[2]。这三种射孔弹已经取代了过去所用的陶瓷射孔弹。部分单位甚至有使用大孔径、大穿深的射孔弹。国内射孔弹已经基本国产化，但一些海洋条件用的射孔弹则直至今日仍在使用进口射孔弹。国家对此有投入很多的关心，并明确了射孔弹的国家级别标准与要求。总体来说虽然如今我国已经取得了很不错的成绩，但是和一些发达国家仍有差距。

当前射孔弹的理论方面研究实际上存在很大问题，尤其是射流侵彻岩心机理方面存在很大漏洞。此外国内所用检测手段落后，国外已经实现了自动化生产和检测，这是我国需要引进与学习的。另外国内的射孔弹种类相对比较单一，并不能应对每一种地质环境。

2 影响产油率的因素

事实上射孔弹最大的作用和价值在于提高产油率。也就是说射孔弹的性能与产油率关联十分密切。不论是国内公司还是国外企业，在实践中都认为：影响油井产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产率最有效的方法。另外孔密也是一个重要考虑条件。在提高孔密过程中一定要充分考虑好爆炸带给井筒和枪的影响。

面对非均质地质生产状态，孔眼的清洁度与直径同样也会对最后的产率比造成明显影响。要合理选择孔眼直径，这样才能够保障产率比质量。有研究显示除非是在负压射孔和无固相射孔液状态可以用9毫米孔径，其他时候都要用10毫米以上孔径才能够保障生产顺利。孔眼带给生产的影响非常明显。通常情况下0°相位产率很低，90°相位则有着较高的产率[3]。这些都可以用调整设计枪结构方法处理。射孔弹研究应该朝着大孔径、高密度、高穿深、无杵堵发展，要结合自身条件和性质合理设计，从容应对各种环境使用。

3 新型射孔弹构想

(1)高燃值纳米金属提高孔径与射孔深度。部分金属面对强冲击波荷载就会燃烧，此时出现很高的热量。其释放热量和反应速度会超过普通金属数倍。尤其是在将其变成纳米粉末以后，此时两种或是两种以上粉末就可以充分结合，变成一定体系。在强冲击荷载条件下放热。其原理是球形粒子在选择超细直径情况下，单位表面积会受到生产、制造、加工影响。表面积越大，那么它所能够释放的功率就越大，其体现的就是激发机制本质。此外由于金属本身就非常的活跃。粒子群会出现涡流、踹流，此时这些粒子相互融合到一起，就好像沸腾液体一般。在得到激发能量的同时，快速释放能量，出现大量热能。将金属粉末加入药型罩配方或是炸药配方，就能够应对高温，从而得到更高的射流温度。在地层岩石和高温射流高速碰撞时就会出现大量的高温与腐蚀，提高了孔径和穿深。

(2)串联射孔弹。这种射孔弹包括两级射孔弹，包括前级与后级，这两级的射孔弹在传爆中达成射孔时间差，在前级结束后，后级继续作用，提高穿深目标。当然传爆实际上非常复杂，要有精准结果和条件，实现非常麻烦。国内军品的串联战斗部武器已经成功，将这种经验用在串联射孔是很好的思路。当然因为射孔弹体积太小，并且枪体限制性大，所以达成目的十分困难。为了解决问题，需要将射孔弹前级设计的孔径更大，获得更大孔径效果。后者则要重视穿深，保障穿深目的达成。这种组合一定能提高产能。另外还要结合实际，充分考虑不同目的设计组合。这种设计有很好的发展前景。

(3)随进子弹射孔弹。早期研制时候，俄罗斯所用的就是子弹式样的射孔弹。因为弹头用了实体金属，后来被射流射孔弹取代。作为对其的改进，随进射孔弹的弹头不是实心弹头，并且有很多的装药，可以看做是战斗部。在火药催动下进入岩层并发生爆炸。此时岩层就会出现裂缝和空腔，极大的提升了产油率和产能。当然设计中有个很重要的问题，那就是弹头经过岩石层的时候应力不足以引爆装药，只有到了最大穿深后才会爆炸。