油管传输射孔新型尾声弹.doc

油管 油管传输射孔新型尾声弹 尹庆文张维山 陈宇 (大港油田集团测井公司) 摘要本文叙述了现阶段尾声弹的应用状况．简要介绍了新型的尾声弹和试验情况以及实 际应用状况．重点介绍了炸药爆炸发生的原理．传声结构． 主题词TCP尾声弹发声原理爆炸发声 引 言 在石油天然气开采过程中．射孔完并方法是国内外常用的完井方法，射孔完井方式中，油 管传输射孔较其它的射孔作业有诸多优点，油管传输射孔应用较为广泛．一般情况下．油管传 输射孔枪串长，枪数多．为了在射孔作业时能正确判断整个枪串是否起爆，国内外普遍采用尾 声信号弹(见图1)来判断．枪串引爆后，地面监听到一个声音信号。枪尾传爆给尾声弹延迟一 定时间后，尾声弹主装炸药爆炸后，地面监听到第二个声音信号，由此判断枪串是否完全引爆． 国内使用的尾声弹在浅井会炸坏尾声弹，出现井内落物，深井听不到声音。这里介绍一种结构 上很有特点，使用效果非常好的新型尾声弹。 国内常用的两种尾声弹简介 以下简要介绍国内常用的两种 尾声弹结构： 第一种结构 延时部分 如图2所示，由枪尾输入起爆 能量，延时一定时间后起爆尾声弹 内主装药，主装药爆炸后产生的高 主装药 爆压作用在尾声弹内活塞上，剪销 剪断活塞撞击尾声弹尾端发出声音 弹体 传送到地面． 其发声原理：尾声弹内主装药 剪销 爆炸产生的爆压推动活塞撞击弹体 尾端．撞击的同时产生声能传送到 地面，但在爆炸能转换到声能过程 活塞 中．损失了大部分能量，没有达到理 弹尾 想的转换效果。增大药量，只能增大 对弹体的破坏，声音效果仍不理想． 囝1 圉Z ·16· 第二 第二种结构 如图3所示，由枪尾输入起爆 能量，推动击针撞击雷管，引燃延时药，延时一段时间后(约 再起爆撞针 20s)主装药爆炸产生的冲击波作用在尾声弹尾空腔内，再释放 到整个环空。 延时部分 由其工作原理，爆炸冲击波的能量集中在连接的薄弱环节 主装药 对弹体损害较大，从弹体内释放出的爆炸能已大为减弱，从窗口 释放出的能量在环空内上下传播。这种结构在浅井中( 弹体 1500m)由于压井液高度低，作用在尾声弹外部压力较小，尾声 弹爆炸时，对机械部分产生较大的爆压，造成机械部分被破坏后 落入井中。在深井中(3000re)，爆炸能不能得到有效利用，地 面监测不到声音． 传声孔 新型尾声弹设计 弹尾 设计依据 囝2 要研制更好的产品，我们对产品进行再设计。 声音是一种最直观的物理现象。因此，以声音作为对射孔质量的检测依据是较为科学的、 简单易行的。 尾声弹的声源来源于水下爆炸。水中爆炸与在空气中不同，与空气相比，水可以看作是不 可压缩的，它的压缩量只有空气的1／30000-,1／20000．因此，水积蓄能量的能力很低，对能量 的传递是很快的。当尾声弹在水中爆炸后，立即形成冲击波，以球面波的形式向周围传递，在一 定距离后，冲击波迅速衰减，转变为声波。在进入环空后，由于井筒的限制，声波以柱面波的形 式传递，这时，声波的几何衰减得到了控制。声波沿着通道传向井口。这时声波的传播介质为 压井液、油管、套管、空气，油管与套管的性质相同，这里只讨论井液、油管、空气中传播。 声波在一定介质中传递的快慢取决于该介质的特性。主要是密度和弹性系数，这两个量又 与温度和压力有关。对于理想气体，声速定量公式为： c=(rpo／p)1／2一(rRT／M)1／2 (1) 空气中声波传播速度为340m／s。式中，r为比热容比(定压比热容Cr／定容比热容C，)；po 为无声波时的气体静压力；P为密度；R为摩尔气体常数；M为摩尔质量；T为热力学温度。根 据公式，对于一定气体，声速与热力学温度的平方成正比。 对于声波在井液中的传播速度公式为： c=油／(入一a) (2) 传播为混合波，其速度公式为：纵波速度：V—E(i--e)／p(1—+a)(I--2(0，声波传递速度为5914m／s． 压井液是一种混合液体，取中间值压井液声波传递速度为：1600m／s；对于声波在钢中的 切变波速：∥G／p，声波传递速度为3251m／sI 棒中纵波速度：俪，声波传递速度为5250m／s， 主波为纵波速度． ·17。 我们 我们在井12听到射孔枪或尾声弹爆炸后发出的最明显声音是通过油管还是井液传递的 呢?这里，我们通过分析声波在不同介质中的衰减情况来分析声波的主要传送渠道． 由于声波在通道中有较好的传播特性，在传播中几何衰减很小．其衰减形式主要转化为 热，也称声波被介质吸收了．声波的吸收主要为三个方面：介质的粘性、导热性引起的经典吸收 和分子弛豫吸收． 经典吸收的定量计算公式