王　帥 ，宋瑞河 ，譚偉雄 ，李　欣

1.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司　（天津　300459）

2.中海油田服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部?。ㄌ旖颉?00459）

射孔作業(yè)是油井順利投產(chǎn)的一個(gè)關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。油公司對(duì)一次成功率相當(dāng)重視，一旦射孔失敗，往往需要花費(fèi)大量時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本來(lái)彌補(bǔ)，更嚴(yán)重地會(huì)產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的巨大損失。在眾多射孔事故中，射孔槍斷爆所占比例最高。以渤海油田K井?dāng)啾鹿蕿槔醋鳂I(yè)工序，對(duì)射孔槍管串逐一進(jìn)行排查，篩選出潛在的問(wèn)題點(diǎn)，通過(guò)模擬試驗(yàn)，對(duì)問(wèn)題儀器的作業(yè)及故障狀態(tài)進(jìn)行還原，得出了導(dǎo)致事故發(fā)生的根本原因，總結(jié)出一般處理方式，以提高對(duì)射孔槍斷爆的整體認(rèn)識(shí)，促進(jìn)作業(yè)程序的規(guī)范，從而避免事故發(fā)生。

1　工程概況

K井采用上下雙壓力延時(shí)負(fù)壓射孔，射孔段108.6 m，彈槍加空槍共25根（自下而上編號(hào)1號(hào)、2號(hào)……25號(hào)）。作業(yè)步驟：下槍、校深、坐封封隔器、再校深、點(diǎn)火、放噴、起槍[1]。射孔數(shù)據(jù)見(jiàn)表1和表2。

射孔激發(fā)完畢后，起出射孔槍至井口，觀察槍串狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)25號(hào)至4號(hào)槍，未被引爆。21號(hào)槍距其底部2.79 m處一盲孔破裂，如圖1所示。3號(hào)槍底部0.86 m射孔異常，上部發(fā)射正常，下部未正常穿孔，且槍管膨脹。

表1　射孔數(shù)據(jù)表

2　事故調(diào)查及分析

2.1　事故調(diào)查

具體槍串狀態(tài)：①上部壓力點(diǎn)火頭未動(dòng)作，剪切銷釘正常。下部點(diǎn)火頭動(dòng)作，剪切銷被剪斷。②4號(hào)射孔槍未發(fā)射，底部導(dǎo)爆索爆燃1.5 m，頂部導(dǎo)爆索正常。③5號(hào)至19號(hào)射孔槍進(jìn)水，傳爆系統(tǒng)無(wú)異?，F(xiàn)象。④20號(hào)射孔槍頂部中接頭處扶正塞被擠爛，如圖2、圖3所示，部分扶正塞殘片堵在中接頭中心孔處，中接頭3個(gè)旁通孔均有堵塞現(xiàn)象，導(dǎo)爆索被壓至彈架管內(nèi)。⑤22號(hào)至25號(hào)射孔槍進(jìn)水，傳爆系統(tǒng)無(wú)異?，F(xiàn)象。

表2　射孔基本參數(shù)

圖1　21號(hào)槍盲孔異常情況

2.2　事故分析

綜合上述調(diào)查結(jié)果，歸納出圖4所示事故分析圖，并進(jìn)行分析。

2.2.121號(hào)槍盲孔破裂分析

從調(diào)查結(jié)果得出的結(jié)論很多，但其中21號(hào)槍一盲孔破裂是至關(guān)重要的疑點(diǎn)。射孔槍未引爆，但是盲孔破裂。事后對(duì)該盲孔進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)該盲孔加工偏深,盲孔剩余壁厚1.7~1.8 mm，而設(shè)計(jì)要求為4.59 mm以上。由于該盲孔加工偏深，導(dǎo)致其耐壓極限降低，在靜液柱壓力的作用下，盲孔破裂，射孔槍柱進(jìn)水[2]。因此，射孔槍盲孔破裂導(dǎo)致射孔槍進(jìn)水可能是該井發(fā)生事故的直接原因。

圖2　20號(hào)射孔槍頂部中接頭

2.2.2下點(diǎn)火頭動(dòng)作而上點(diǎn)火頭未動(dòng)作分析

首先需要驗(yàn)證工具本身的質(zhì)量是否存在問(wèn)題。對(duì)該點(diǎn)火頭進(jìn)行拆卸檢查，發(fā)現(xiàn)點(diǎn)火頭結(jié)構(gòu)完好，剪切銷釘可自由取出，外觀完好。延時(shí)火藥和撞擊雷管未起爆，延時(shí)火藥外觀無(wú)異常，撞擊雷管輸出端有明顯向內(nèi)凹陷的痕跡。

圖3　20號(hào)射孔槍彈架管頂部

試驗(yàn)驗(yàn)證：把延時(shí)火藥和撞擊雷管拆卸后，復(fù)原剪切銷釘（與下井排布相同，并使用原銷釘）進(jìn)行檢查試驗(yàn)，該井設(shè)計(jì)使用1個(gè)剪切銷釘，單顆銷釘?shù)募羟兄禐?.62 MPa，地面剪切壓力為37.83~41.81 MPa。地面連接手壓泵，進(jìn)行剪切試驗(yàn)，打壓至40 MPa時(shí)，銷釘被剪切（圖 5）。

通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，該點(diǎn)火頭在正常壓力范圍內(nèi)被擊發(fā)，該點(diǎn)火頭不存在質(zhì)量問(wèn)題。在井下未正常擊發(fā)的原因分析：

1）通過(guò)負(fù)壓開(kāi)孔裝置正常開(kāi)孔的現(xiàn)象說(shuō)明，負(fù)壓開(kāi)孔裝置傳壓管等傳壓通道暢通（圖6），幾次加

圖4　事故結(jié)果分析圖

壓壓力均作用在頂部壓力延時(shí)點(diǎn)火頭剪切滑套的頂部[3]。

圖5　點(diǎn)火頭動(dòng)作后的狀態(tài)

圖6　負(fù)壓開(kāi)孔裝置原理示意圖

2）通過(guò)撞擊雷管輸出端明顯向內(nèi)凹陷的現(xiàn)象說(shuō)明有壓力作用在撞擊雷管的輸出端，而雷管室上下不密封，該壓力必然作用在剪切滑套的底部。

3）21號(hào)射孔槍盲孔破裂導(dǎo)致射孔槍進(jìn)水，靜液柱壓力通過(guò)射孔槍作用在了剪切滑套的底部導(dǎo)致地面加壓時(shí)剪切滑套上下兩端的壓差不足于剪斷剪切銷釘,壓力延時(shí)點(diǎn)火頭結(jié)構(gòu)原理[4]如圖7所示。

圖7　壓力延時(shí)點(diǎn)火頭結(jié)構(gòu)原理示意圖

2.2.3射孔槍斷爆及射孔異常分析

1）由于21號(hào)射孔槍盲孔破裂，導(dǎo)致射孔槍柱進(jìn)水，靜液柱壓力作用在20號(hào)射孔槍頂部中接頭中心孔處，擠壓傳爆管橡膠扶正塞，擠爛橡膠扶正塞，并把導(dǎo)爆索擠進(jìn)彈架管。

2）射孔液通過(guò)20號(hào)射孔槍頂部中接頭中心孔或旁通孔慢慢滲入下部射孔槍，導(dǎo)致在3號(hào)射孔槍的底部積水。

3）加壓擊發(fā)底部壓力延時(shí)點(diǎn)火頭時(shí)，因3號(hào)射孔槍底部積水，導(dǎo)致射孔彈爆燃，未聚能發(fā)射，底部射孔槍膨脹[5]。

4）由于3號(hào)射孔槍底部積水，可使導(dǎo)爆索爆速降低，傳至4號(hào)射孔槍底部傳爆管時(shí)能量不足，導(dǎo)致導(dǎo)爆索爆燃直至斷爆，4號(hào)射孔槍射孔彈未發(fā)射。

2.2.41、2號(hào)射孔槍正常的原因分析

由于20號(hào)射孔槍頂部中接頭堵塞嚴(yán)重，射孔液只能慢慢滲入下部射孔槍，靜液柱壓力未作用到20號(hào)射孔槍以下的射孔槍柱，1、2號(hào)射孔槍沒(méi)有大量積水，底部壓力延時(shí)點(diǎn)火頭未受到影響，在井口加壓時(shí)可正常擊發(fā)。

3　試驗(yàn)驗(yàn)證

為證明上述事故分析的正確性，模擬了射孔槍進(jìn)水射孔試驗(yàn)。

1）試驗(yàn)方法：按正常裝槍狀態(tài)裝配射孔彈5發(fā)，將尾部3發(fā)彈浸泡入清水中3 h后起爆射孔槍，觀察槍身上的穿孔情況，過(guò)程如圖8所示。

圖8　模擬射孔槍進(jìn)水試驗(yàn)方案

2）試驗(yàn)結(jié)果：空氣中2發(fā)彈穿孔正常，3發(fā)浸水彈穿孔異常，如圖9所示。由此可知，射孔彈在水中浸泡一定時(shí)間后，導(dǎo)致射孔彈功能部分失效，此時(shí)引爆的射孔彈會(huì)出現(xiàn)穿孔異常現(xiàn)象，此試驗(yàn)結(jié)果與本次斷爆事故現(xiàn)象相符。

圖9　試驗(yàn)后穿孔情況

4　結(jié)論

綜上分析，盲孔加工的誤差導(dǎo)致了這次斷爆事故。21號(hào)槍一盲孔壁加工過(guò)薄，下井過(guò)程中受靜液壓力破裂，井筒液體進(jìn)入射孔槍，在20號(hào)槍以上形成靜液柱，使得井口打壓點(diǎn)火時(shí)，點(diǎn)火頭上下壓力差不足以剪切銷釘，故上點(diǎn)火頭沒(méi)有動(dòng)作，井中液體進(jìn)入21號(hào)槍后慢慢向下滲漏至3號(hào)槍，在底部積水造成了部分射孔彈爆燃，未聚能發(fā)射，致使槍體膨脹，導(dǎo)爆索的爆速降低，無(wú)法引爆4號(hào)以上的所有射孔槍，造成了斷爆事故，同時(shí)由于1號(hào)、2號(hào)槍受影響較小，得以正常射孔。

由此得出射孔斷爆事故分析的一般處理方式：首先需要對(duì)故障器材做認(rèn)真詳細(xì)的調(diào)查，搜集原始加工資料，從中尋找到突破口；其次將事故現(xiàn)象按照作業(yè)原理及步驟，將可能的疑點(diǎn)一一梳理，并將線索串聯(lián)起來(lái)，以試驗(yàn)還原驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)問(wèn)題；最后劃清事故責(zé)任，減少損失。減少事故發(fā)生的建議：從源頭裝備器材抓起，嚴(yán)格把控質(zhì)量，促進(jìn)產(chǎn)品的制造升級(jí)；同時(shí)按照可能出現(xiàn)的潛在問(wèn)題，推敲作業(yè)程序，完善作業(yè)細(xì)節(jié)，減少類似事故的發(fā)生，為油公司提供安全、經(jīng)濟(jì)、高效的射孔服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

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