关于SY/T 6163—2018中试块抗压强度测试方法探讨

评定射孔试验中混凝土靶试块抗压强度的测量不确定度,分析各分量大小,探讨了减小不确定度分散性的方法,以降低试块抗压强度测试结果的分散性。按SY/T 6163—2018规定制作、测试试块抗压强度,建立不确定度计算的数学模拟,计算各因素带来的不确定度分量和合成不确定度。SY/T 6163—2018标准中给出的方法其抗压强度测量结果在(47.0±6.1)MPa区间的概率为95%,其中标准中规定的受压面积处理方法引入的相对不确定度为6.4%,影响最大;改用实测边长计算抗压强度测量结果在(44.2±1.4)MPa区间的概率为95%,明显降低了结果的分散性,为标准的修订提供了依据。

射孔压实带研究

聚能射孔弹射孔后产生射孔孔道 ,同时形成射孔压实带 ,压实带是射孔损害最重要的组成部分 ,严重影响油井产能。用实验手段对压实带进行了研究 ,实验用靶为标准贝雷砂岩靶 ,在APIRP4 3(第五版 )标准中第四章的标准实验条件下进行负压射孔 ,并进行流动测试。射孔流动实验后对靶体做了核磁共振、扫描电镜、电子探针、粒度分析等实验。结果证实 ,压实带区域颗粒接触紧密 ,孔隙连通性变差 ,小碎屑大量增加 ;由孔道入口到顶端压实带颗粒直径有增大的趋势 ,表明射孔损害程度降低 ;压实带中未发现爆轰残留物 ,杵体的主要成份为铜的氧化物。研究工作不仅进一步认识了压实带 ,并对聚能射孔弹的研制。

复合射孔检测技术现状及其发展趋势

介绍了复合射孔技术的原理及检测技术的现状。为了保证复合射孔器的安全性、可靠性和有效性,需检测它的耐温性能、耐压性能、穿孔性能、破坏性及做功能力。目前常用的检测技术有地面混凝土靶射孔试验、地面抗爆试验、井下动态测试、地面复合射孔单元测试和地面1 m复合射孔器测试技术。结合油田现场对复合射孔器性能的要求,提出了地面动态测试技术、耐温耐压检测技术、检测技术与优化设计相结合及检测技术标准化等复合射孔器检测技术的发展方向。

射孔器模拟井射孔试验套管内毛刺高度评价探讨

射孔器模拟井射孔试验在套管上产生内毛刺,SY/T 6163—2018《油气井用聚能射孔器材通用技术条件及性能试验方法》中给出的评价方法存在瑕疵。分析了模拟井射孔试验中套管内毛刺高度检验样本量匹配的计数抽样方案及对应检验结果,检验48个射孔孔眼处的内毛刺时,接收质量限(AQL)取10.0、检验水平取S-2、样本量取5、合格判定数取1时,取样位置不同则结果不同,可出现合格与不合格两种结果;接收质量限取4.0、检验水平取I、样本量取48、合格判定数取5时,判定结果唯一。结果表明:新的抽样方案更科学合理,提高检验水平、增加检验样本量与实际射孔孔眼对应,能反映产品的实际质量水平,结果一致性好,将有助于标准的修订。

射孔弹间干扰消除方法初探

射孔枪中装配射孔弹的密度达到某一界限时会出现穿深减小并显著波动的现象,其原因是弹间干扰。改变射孔器结构和导爆索性能,按行业标准SY/T 6297-1997《油气井射孔器材评价的推荐作法》进行了地面混凝土靶射孔试验,测量它们对穿深的影响,研究弹间干扰产生的原因。试验结果分析显示,弹间距、导爆索长度和爆速是引起弹间干扰的主要原因;视起爆速度与弹间距及导爆索爆速之积成正比,与弹间导爆索长度成反比,其值过小时则出现明显的弹间干扰;降低弹间起爆时间是消除弹间干扰的有效方法。该定量分析方法可为射孔器的优化设计提供参考。

聚能射孔弹在不同砂岩上的射孔效果研究

在实验室条件下,用同种聚能射孔弹在3种不同砂岩上进行负压射孔,然后进行流动测试。通过实验结果的对比分析,揭示了同种聚能射孔弹在不同砂岩上形成的孔道体积、损害程度不同,而组成砂岩的颗粒、胶结物性质的差异是造成这种现象的主要原因。通过研究对聚能射孔弹在不同砂岩上产生的射孔损害有了进一步的认识,希望为射孔优化设计提供理论依据。

等孔径射孔器穿孔性能评价方法探讨

等孔径射孔技术在非常规油气压裂施工中取得较好效果,应用规模逐步扩大,但还没有统一的评价方法和评价指标。通过对等孔径射孔器试验结果的对比分析,提出利用孔径相对偏差、孔径相对标准偏差评价等孔径射孔器的孔径一致程度的方法。给出了评价指标,相对标准偏差为6%、孔径差异度为10%,为等孔径射孔器的检验和评价奠定了基础。希望该方法能为形成更加科学的评价方法提供参考,并在形成共识的基础上为标准的制修订提供依据。

聚能射孔器爆炸气体损害机理研究

聚能射孔弹爆轰产生金属射流的同时也生成爆炸气体。爆炸气体形成的高压可在射孔孔道形成的瞬间进入孔道,引起孔道内压力升高,甚至造成损害。通过对爆炸气体产生的过程、压力影响因素、损害过程的分析认为,降低爆炸气体压力、扩大泄压空间和减少气体作用时间等方法可以降低爆炸气体造成的损害;射孔优化设计时应综合考虑聚能射孔器产生的气体压力低、井简介质密度低和地层孔隙压力等因素。提高聚能射孔弹的效率降低装药量,在不影响射孔器性能的情况下降低爆炸气体压力是最理想的方法;降低聚能射孔器内温度降低爆炸气体压力也是既经济又方便的方法。保持孔道壁的孔隙压力高于进入射孔孔道内的压力则可以避免气体损害。聚能射孔器爆炸气体造成的损害是可以预防的。

复合射孔器压裂能力评价方法的探讨

为评价复合射孔器的作用效果,根据在相同靶体、试验条件下复合射孔器的压裂能力决定作用效果,探讨采用压裂能力指标评价复合射孔器性能的方法。通过对复合射孔器测试技术、复合射孔作用过程、裂缝形成机理和储层对复合射孔器性能的要求等方面进行研究,得到在实验室条件下可以用复合射孔器产生高能气体的有效压力、有效作用时间来评价复合射孔器性能的结论,为建立一套完整的复合射孔器评价体系打下基础。

砂岩油藏常用射孔技术适用性分析

通过对聚能射孔损害机理分析得出射孔损害可分成射流撞击损害、爆炸气体冲击损害和射孔液冲击损害3部分,损害程度由聚能射孔器、井筒中射孔液和油气层特点3方面因素决定,并给出了不同条件下射孔损害形成规律。在此基础上分析了油气层、井筒中射孔液等因素对几种常见射孔技术的影响规律,定性给出了不同射孔技术的适用条件。希望为射孔优化设计提供参考。

混凝土靶养护时间与抗压强度和聚能射孔器穿孔深度的关系初探

混凝土靶是检验聚能射孔器穿孔性能的标准物质，其性能波动影响试验结果。通过对2组聚能射孔器混凝土靶试验结果的分析，认为随养护时间的增加混凝土靶抗压强度逐渐增加，同时聚能射孔器穿孔深度相应降低。抗压强度每增加10MPa，平均穿孔深度降低约为6%～12％。为消除混凝土靶抗压强度变化对试验结果的影响，应尽可能在混凝土靶养护28d、抗压强度不小于34．5MPa后，在最短时间内完成试验。

复合射孔器射孔后环空压力分布试验研究

提出了一种内置式复合射孔器地面测试方法,可对油田现场常用的1m复合射孔器进行压力-时间曲线(p-t曲线)测试。将内置式复合射孔器放置在加固的套管试验装置中,在内置式复合射孔器的第1发弹射孔孔眼、第16发弹射孔孔眼位径向90°位置安装压力传感器,环形空间注满清水后密封、起爆。试验结果表明,内置式复合射孔器产生的环空压力是不均匀的,第16发弹射孔孔眼位置的压力比第1发弹射孔孔眼位置高11%左右。可为复合射孔器评价、优化设计提供依据。

复合射孔器在不同靶体上作用效果的试验研究

在实验室条件下,用同种内置式复合射孔器单元在4种不同的靶上进行射孔并测试环形空间p—t曲线,然后检测靶体。通过实验结果的对比分析表明:相同的内置式复合射孔器单元在不同的靶上射孔时的p—t曲线不同,靶越致密则气体的峰值压力越高,持续时间越长,在孔隙度18.4%、渗透率0.102μm2的砂岩靶上形成了3条长裂缝。靶的性质决定p—t曲线特点,可以利用p—t曲线判断复合射孔效果。

聚能射孔器同孔重复射孔作用效果试验研究

现有技术条件下很难在砂岩靶上大幅提高聚能射孔深度,基于砂岩比水对射流影响更大的实际,模拟井下条件,开展了三次重复射孔试验。按GB/20488-2006要求干燥、饱和砂岩并固结在钢壳内,将DP44RDX38-3型聚能射孔弹放置在砂岩靶上射孔,然后将孔道内注满清水,对准孔道重复射孔。在40 mm炸高条件下,初次射孔深度为384～394 mm,二次重复射孔后穿孔深度增加28%～46%,孔容增加220%～367%;在模拟外径102 mm射孔器、139.7 mm套管居中条件下,做砂岩靶试验,初次射孔深度452～534 mm,重复射孔穿孔深度增加8%～11%,孔容增加176%～185%。试验表明,同孔重复射孔能够提高穿孔深度和孔容,用铝柱模拟水泥环后穿孔深度增加明显,但重复射孔增加幅度相对减少。该试验为提高聚能射孔弹的射孔性能做了有益探索,有望应用于生产实际。

超高温超高压条件下聚能射孔试验装置研制与应用

为满足油田用户掌握超高温超高压条件下聚能射孔器性能的需求,推动射孔技术的发展,研发了超高温超高压条件下聚能射孔试验装置。该装置能够模拟井下温度、压力(围压、井压和孔隙压力)及储层靶进行射孔试验和流动测试,可以检测穿孔深度、穿孔孔径、流量等数据;额定工作温度300℃、额定工作压力210 MPa、单次连续工作时间超过180 h。完成了210℃、48 h、181 MPa条件下50 g(PYX)装药的聚能射孔弹射孔等试验,装置安全性好、操作性强,能够满足现场生产需要。为耐高温耐高压聚能射孔器的检验、评价和应用提供了条件。

射角对定射角射孔器穿深性能影响试验研究

射角影响定射角射孔器的穿孔性能。按GB/T 20488—2006标准要求对外径89、102mm的不同射角的定射角射孔器进行混凝土靶射孔试验。外径89mm定射角射孔器,15°射角与直射的聚能射孔弹的平均穿孔深度基本一致,30°、40°到45°射角的聚能射孔弹与各自射孔器中直射的聚能射孔弹比平均穿孔深度逐渐下降到80.7%、与15°定射角射孔器中直射的聚能射孔弹比平均穿孔深度逐渐下降到66.3%,且标准差逐渐增大;外径102mm定射角射孔器的平均穿孔深度大幅度下降且标准差增大。随着射角的增加对聚能射弹的平均穿孔深度影响逐渐增大,是带射角聚能射孔弹的导爆索槽、弹架与导爆索不匹配引起的,造成了整个射孔器内不同程度的弹间干扰,甚至影响到了正常射角的聚能射孔弹的穿深性能。建议针对性地设计定射角射孔器内部结构,以降低弹间干扰,希望有助于产品的改进和完善。

聚能射孔器混凝土靶穿深性能分析

基于对聚能射孔器地面混凝土靶的检验所获得的大量数据分析,得出在执行GB/T20488-2006《油气井聚能射孔器材性能试验方法》、GB/T20489-2006《油气井聚能射孔器材通用技术条件》后标准物质混凝土靶性质变化明显且对试验结果有一定的影响。通过与废止标准SY/T6297-1997《油气井射孔器评价的推荐作法》、SY/T5128-1997《油气井聚能射孔器通用技术条件》及国外先进标准APIRP19B《油气井射孔器评价的推荐作法》试验结果的分析对比,表明近几年国内聚能射孔器穿深略有提高,但产品整体水平不高且与国外同类产品差距大,因此急需进一步提高穿孔深度评价指标以促进产品的性能。希望有助于标准的修订。

关于SY/T5128-1997标准中穿孔深度判定方法所存在的系统误差

在SY/T 5 12 8- 1997油气井聚能射孔器通用技术条件的执行过程中 ,发现对不带扶正装置的射孔器混凝土靶穿孔深度指标的评价存在系统误差。通过对标准中的评价方法和试验结果的分析 ,指出了该问题存在的原因 ,并给出了修正方法 。

射孔压实带研究

该文用实验手段对射孔压实带进行了研究，实验所用的靶体为标准贝雷砂岩靶，在API RP43（第五版）标准中第四章的实验条件下进行负压射孔，并进行流动测试，射孔流动实验后对靶体做了核磁共振，扫描电镜，电子探针，粒度分析等实验，实验结果表明压实带区域颗粒接触紧密，孔隙连通性变差，小碎屑大量增加，由孔道入口到顶端压实带颗粒直径有谱大的趋势，表明射孔损害程度降低，压实带中未发现爆轰残留物，杵体的主要成分为铜的氧化物，通过以上研究对压实带有了进一步的认识。

聚能射孔器混凝土靶穿孔深度动态评价初探

GB/T 20489-2006《油气井聚能射孔器材通用技术条件》中聚能射孔器混凝土靶穿孔深度评价方法无法持续地促进产品质量的提高。通过对国内聚能射孔器产品在混凝土靶上的穿孔深度变化规律的分析,给出了穿孔深度增长规律——外径89mm的聚能射孔器2007-2013年增长约25%,提出了建立与产品整体水平联动的评价方法。用新的评价方法对监督检验结果进行分析,表明随着产品整体水平而相应提高的评价指标能更有效地促进产品质量的提高,同时提高了评价的合理性,为标准的修订提供了依据。