石油井射孔装置及耐热炸药选取

射孔是指将射孔器输送到井下目的层，并引爆射孔器，穿透水泥环，使目的层至套管内连通的作业过程（国家标准《民用爆破器材术语》）。

对于石油勘探过程中钻凿的探井、资料井和油田开采过程中钻凿的油气井、水井，在利用各种地质裸井方法和地球物理测井方法取得地质的物理参数以及目的层的位置后，要向裸井内下入套管，并用水泥将套管与井壁之间的环形空间封闭起来。完成上述工序后，应重新打开目的层，沟通油气层与套管内腔的通道，使石油和天然气最大限度地被开采出来，这时就需要用到爆炸射孔技术。金属射流对地层的作用如图4-9所示。

图4-9　金属射流对地层的作用

1—导爆索；2—炮架；3—石油射孔弹；4—枪身；5—井液；6—套管；7—水泥；8—孔道；9—地层

射孔技术不仅在新油（气）田完井作业中发挥着重要作用，而且在对老油（气）田的进一步开发利用过程中也是不可或缺的。大部分老油（气）田在进入高含水后期开发阶段，所需开发的地层条件越来越差，地下情况也越来越复杂，这对射孔技术提出的要求也变得更高。相比于新油（气）田，老油（气）田要求在准确射开油气层的基础上，进一步提高射孔完井效率。

射孔器是一种用来发射射孔弹的耐高温和高压的爆破装置。例如，国内常用的57-103型射孔器，由电缆帽、枪身主体、发火机构及配重等组成。数个射孔弹按不同方向和高低位置同时装在枪身的筒架上，并与其射孔窗对正。使用时，用起吊装置把射孔器吊入井中油层需要射孔的部位，然后再从地面通过特种导爆索引爆射孔弹。射孔设备主要由射孔器和射孔弹组成，如图4-10所示。

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图4-10　射孔设备

（a）射孔器；（b）射孔弹

射孔弹实质上是一种针对油（气）田岩土的聚能装药弹，其结构如图4-11所示。我国的油气层大多在1 000～4 000 m的油气井深处，少数超深井可达6 000～8 000 m。因此，油气井射孔弹所装的炸药应为高威力、耐热、耐压炸药。常用的有三氨基三硝基苯、六硝基芪和奥克托今。浅井（3 000 m以下）内所用的射孔弹由于温度不太高，也可用钝化黑索金炸药。三氨基三硝基苯是世界公认的钝感、耐热、使用性能最好的低易损性耐热炸药。六硝基芪是一种非常重要的性能优良的耐热炸药，在275℃下可保持2 h，在240℃下可保持48 h，并且仍具有良好的爆炸性能。此外，奥克托今也是性能良好的耐热炸药，可用于油气井导爆索和射孔弹装药，不过奥克托今价格较贵，耐热性能也不如六硝基芪。

图4-11　聚能射孔弹结构图

1—弹体；2—炸药；3—药型罩

以美国生产的射孔弹为例，大致分为三个等级：一级，普通射孔弹，主装药为黑索金混合炸药，传爆药为钝感黑索金，最高耐热温度为170℃；二级，高温射孔弹，主装药为奥克托今混合炸药，传爆药为纯奥克托今，最高耐温220℃；三级，超高温射孔弹，主装药为六硝基芪混合炸药或三氨基三硝基苯混合炸药，传爆药为六硝基芪单质炸药，最高耐温250℃。