科技成果

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成果名称: 油气井用安全起爆装置

成果登记号: 9612013Y0007

第一完成单位: 西安物华巨能爆破器材有限责任公司

联 系 人: 门媛媛

成果类型: 应用技术

技术领域: 地球空间与海洋

成果简介:

 射孔作业在石油行业中是高危险性行业。射孔作业不同于一般的生产作业,往往动用大量的雷管、炸药等危爆品,因此对射孔作业中的器材的可靠性及安全性要求较高。而射孔安全技术是射孔技术中的第一技术。射孔爆炸器材的安全性关系到人员的生命和财产的安全,射孔安全不仅是一个经济问题,也是一个社会问题,意义十分重大。但随着油管输送射孔工艺的日益应用,射孔安全性问题也日益突出,特别是对起爆器材的安全性要求,主要体现在以下几个方面:(1)目前常规的撞击式TCP施工管串为:油管柱下接撞击式起爆装置和射孔枪,射孔管串下放到预定目的层后,经校深后,从井口投放一撞击棒,撞击棒沿油管内壁下行,撞击撞击式起爆装置的击针,激发火工品。若撞击棒撞击后,火工品未作用,此时需要先捞棒,然后提管串,整个过程存在很大的安全隐患。目前在此类施工中通常采用撞击式起爆装置下接安全传爆接头的方式来保证安全性,这种方式能在一定程度上满足安全施工的要求,但是增加了成本,也增加了不可靠性环节,目前只有个别油田采用这种射孔管串结构,如果研制开发出一种安全起爆装置:在撞击棒撞击击针后射孔枪未能正常引爆需要提枪情况,此时若不需要捞棒就可以进行上提管串,且操作过程安全、可靠,则不仅可以充分保障作业人员的人身安全和财产设备的安全,也节约了成本,提高了工作效率。(2)在TCP施工中,不管是撞击式起爆还是加压式起爆,若火工品未被激发,只有提管串,更换起爆装置和射孔弹后再次下放射孔管串,加大了劳动强度、增加了成本支出,更增添了不安全性因素。(3)近年来,在测试联作、负压射孔等射孔工艺中,由于压力起爆装置误起爆引起的误射孔事故时有发生,给油田和用户带来了很大的经济损失。经过事故分析及大量试验摸索,发现压力起爆装置误起爆的原因如下:一是承压销钉不准,二是射孔管柱下井时遇到的急停急放、镦钻等不正常作业方式时引起的波动压力超过压力起爆装置设置的安全压力。为了解决上述问题,消除事故隐患,满足油田用户对射孔器材安全性、可靠性、经济性的要求,我们自选研制了此项目。该项目由三个子项目组成,分别是:撞击解锁安全起爆装置、双效起爆装置、压差起爆装置。其性能指标如下:撞击解锁安全起爆装置(1)耐温  A型:160℃/48h或(140℃/100h);B型:220℃/48h(或200℃/100h)。(2)耐压 Ⅰ型:60MPa;Ⅱ型:100MPa。(3)输入:以质量为5.0±0.1kg的落锤自120±1cm处自由落下,作用于起爆装置,起爆装置应可靠解锁。①当井内无液体或压力小于1MPa时,装置处于安全不发火状态;②井内液压大于等于3MPa时,装置解锁后可靠发火。(4)输出:起爆装置发火后,A型应能可靠起爆油气井用耐温传爆管-Ⅱ(Q/AH0270-2009)或功能相当的符合《SYT6753-2009油气井用传爆管通用技术条件及检测方法》的传爆管;B型应能可靠引爆超高温传爆管(Q/AH0298-2009)。双效起爆装置(1)耐温  A型:160℃/48h或(140℃/100h);B型:220℃/48h(或200℃/100h)。(2)耐压 Ⅰ型:50MPa;Ⅱ型:100MPa;Ⅲ型:150MPa。(3)输入:①以质量为5.0kg±0.1kg的落锤自120cm±1cm处自由落下,作用于起爆装置,起爆装置应被可靠击发;②起爆装置在额定压力(额定压力≥12Mpa)下应能可靠击发。(4)输出:起爆装置发火后,A型应能可靠起爆油气井用耐温传爆管-Ⅱ(Q/AH0270-2009)或功能相当的符合《SYT6753-2009油气井用传爆管通用技术条件及检测方法》的传爆管;B型应能可靠引爆超高温传爆管(Q/AH0298-2009)。压差起爆装置(1)耐温:A型:140℃/100h;B型:200℃/100h (2)耐压:Ⅰ型:50MPa;Ⅱ型:100MPa;Ⅲ型:150MPa(3)单销剪切值:每只剪切销的剪切值为3.09×(1±4.5%)MPa;(4)输入:产品最小发火压力差:12MPa;(5)输出:起爆装置发火后,A型应能可靠起爆油气井用耐温传爆管-Ⅱ(Q/AH0270-2009)或功能相当的符合《SYT6753-2009油气井用传爆管通用技术条件及检测方法》的传爆管;B型应能可靠引爆超高温传爆管(Q/AH0298-2009)。技术进步点及创新点如下:   1.在撞击解锁安全起爆装置中设计了撞击解锁压力击发联动结构,采用投棒撞击解锁,再结合井液压力推动击发火工件的方式,为地面操作和作业人员提供了安全保障。   2.在双效起爆装置中设计了撞击和压力激发的活塞组件结构、双起爆火工组件,提高了起爆的可靠性,同时满足多种油气井耐温、耐压要求。   3.在压差起爆装置中设计了活塞两端压力平衡结构,避免了下井过程中压力波动对起爆器的冲击,提高了施工过程的安全性。该系列产品已成功应用于大庆、胜利、辽河等油田,可适用于各种井况及作业方式,应用前景广阔。该系列产品技术达到国际先进水平,下一步还需进一步提高剪切销的精度。