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[摘 要]随着我国油田勘测开采技术水平的提升，油气井射孔作业的安全性得到了技术保障，我国研发出来以测电雷管为主要装置的电缆射孔安全自控系统，可有效防止静电、射频及杂散电流，而且加装了安全隔离装置后，能够进一步保障射孔作业及返工的安全性。目前，在我国的油管输送安全起爆技术体系中，应用较为广泛的技术装置有撞击解锁安全起爆装置、安全传爆装置，而且，为了保障在遇到墩钻、溜钻等不正常作业情况下的安全性，还研发除了安全解锁压力起爆装置及投球压力起爆装置。
[关键词]油田井射孔安全起爆技术的研究
中图分类号：TE257.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）29-0012-01
随着社会的发展，我国的综合国力不断提升，对于煤炭、石油等能源的需求量也在不断扩大。石油，是一种粘稠的深褐色液体，被称为“工业的血液”，在工业生产中常被用作燃油和汽油，同时是化肥、杀虫剂、塑料等化学工业产品的原料[1]。在油田井射孔作业中，需要大量应用雷管、导爆索、射孔弹、传爆管等爆炸器材，风险极大，在以往油气井开发中，就层发生过多起爆炸事故，造成不可估量的人员伤亡及财产损失。目前，我国的石油勘探体系已逐步成熟，油田开发工艺不断改进，油田井射孔安全起爆技术体系也不断完善，为了规避误射孔、地面爆炸等安全事故的发生，技术人员从爆炸源头分析，优化了作业用起爆装置功能设置，从技术上保障了射孔作业的安全性。
1.电缆输送安全起爆技术
在以往的油气井射孔作业中，所用的爆炸器材多为8#雷管、耐温抗静电雷管等，这些装置功能性及安全性方面都存在一定不足，因此逐渐被现代化的磁电雷管、大电流安全雷管所取代[2]。
1.1 磁电雷管的安全特性
目前，在我国油气井射孔作业中，应用最为频繁的便是具备抗静电、抗工频电的磁电雷管，这些装置需要特制的起爆仪才能够起爆。从结构上来看，磁电雷管主要由安全元件和桥丝式电雷管构成，其中绕有两组线圈的铁氧体磁芯，为安全元件的核心，初级线圈为磁电雷管的脚线，而次级线圈与磁电雷管的2根脚线连接。这一起爆装置，以电磁感应原理为激励，当专用起爆器装置启动，便会发出高频脉冲电流，输送到初级线圈，经磁电转换后，可在次级线圈内产生感应电流，电流经过一定电阻值的金属桥式即可产生热量，桥式升温便可起爆雷管。经过多年的实践，磁电雷管的安全性及稳定性已经得到了验证，而且，为了进一步提高作业安全性，还会在磁电雷管上方安装安全防爆装置，使得井口处发火线路处于短路状态，直至枪串到达液压大于3MPa的位置，才会连通电路，这一措施虽然无法降低雷管的敏感因素，但是能够在一定程度上提高点火安全性。
1.2 基于磁电雷管的安全隔离装置
安全隔离装置时磁电雷管起爆时的另一重安全保障，主要有本体、隔爆活塞、点火胶套、雷管套、雷管接地线、雷管点火线、磁电雷管、回位弹簧组成（见图1）[3]。当外界压力小于1MPa时，回位弹簧将作用于隔离活塞，使得传爆通道关闭，将磁电雷管与射孔枪隔离，这样即使雷管意外起爆，爆炸所产生的能量会被隔离在活塞的上部，而无法传导到传爆管及导爆索，杜绝地面爆炸伤害。而当射孔器到达油气井一定深度后，隔离活塞会在井筒内液压的作用下，压缩回位弹簧，但井筒压力达到3MPa时，传爆通道即可打开，只要地面点火引爆射孔器，就能够完成起爆作业。而且，如果射孔器下井后因为其他因素无法起爆，其安全性也能够得到有效保障，因为在射孔器上提过程中，隔离活塞所受液压会逐渐降低，从而使得其对于回位弹簧的压缩力减小，隔离活塞可再次回到起始位置，关闭传爆通道，这样即使雷管在温度、压力等的作用下意外自爆，射孔枪也无法引爆，地面操作的安全性还是比较高的。
2.油管输送安全起爆技术
2.1 油管输送安全起爆技术现状
目前，在我国的油管输送安全起爆技术体系中，技术含量较高且得以广泛应用的，主要有以下两类装置：①撞击解锁安全起爆装置。这一装置是我国科研人员借鉴国外技术方案研发设计的，主要有本体、撞击套、解锁钢针、支撑销、击针、起爆器组成，当投棒作用于撞击套，支撑销便会在撞击套作用下切断，使得解锁钢珠滚落到设计空腔中，击针得以解锁，迅速撞击起爆器，引爆射孔枪。在射孔枪下放到油气井过程中，支撑销始终处于自由状态，而解锁钢珠则处于锁定状态，这样即使支撑销由于地面操作失误而切断，击针也会由于没有压力推动始终处于锁定状态，不会发生意外爆炸或事故；②安全传爆装置。这一装置是通过油气井液压来推动隔爆活塞运动来引爆射孔枪的，当装置处于井口及地面是，由于液压不够高，无法打开传爆通道，磁电雷管与射孔枪隔离，与磁电雷管的安全防爆装置原理相似，能够保证射孔器下放及返工过程中的作业安全[4]。
2.2 安全压力起爆装置
在射孔管柱下井过程中，如果遇到墩钻、溜钻等不正常作业情况，就有可能引起压力波动，从而导致射孔枪提前起爆。为了规避上述风险，人们研发出来以下两种看降低压力危害的安全压力起爆装置；①安全解锁压力起爆装置。这一装置有护帽、承压销钉、活塞组件、上接头、拉杆、中间接头、解锁钢珠、击针、支撑销、下接头、起爆器组成，当射孔管柱下方到设计深度时，井口加压，承压销钉剪短，促使活塞带动拉杆向上运动，使得支撑销被拉断，当运行一定距离后便可解锁钢珠，让击针在超过12MPa的液压作用下，向下运动产生动能，作用于起爆器引爆射孔枪，这一装置设计较为复杂，因此安全性也更高，由于在受力时承压活塞会向上运动，波动压力对于销钉造成的影响遭到削弱，而且只有当同时，按住承压销钉剪切、承压活塞向上运动这两个条件，且拉杆向上运动一定距离后，方可解锁；②投球压力起爆装置。装置有上本体、截流球、销钉套等组成，当射孔管柱下方到设计深度时，泵送驱动截流球，球落入销钉套内即可形成封闭空间，当井内液压达到剪切值后，销钉剪短，销钉套、截流球会同时在压力作用下向下移动并撞击撞击帽，钢珠解锁，让击针在液压作用下击发起爆器，引爆射孔枪。
3.结语
石油工程是國家经济发展的主导性经济产业之一，其开采技术和施工工艺都会影响到原油的产量及质量，继而影响到油田开发的经济效益[5]。油田开发，是根据油田勘测结构，在进行必要的生产性开发试验后，按照国家制定的原油生存方案，根据石油分布情况及开采规律对具有工业价值的油田进行开发的过程。在长期的油田开发过程中，各项工艺技术不断完善，使得各个环节的效率及工作质量有效提升，安全性也得以保障。随着我国油田勘探开发技术体系的完善，射孔安全起爆技术也需要不断改进，在射孔系统中，最为敏感的是起爆雷管，而当中最为敏感的就是起爆药，技术人员秉承着以人为本的设计理念，于地面降低甚至消除雷管敏感因素着手，对油气井射孔用的起爆装置进行了优化设计，从源头上降低了作业安全性。
参考文献
[1] 杜永龙，李强，陈侃，展学磊.次数折合时间的电子安全起爆系统可靠性计算[J].探测与控制学报，2014，36（05）：22-25.
[2] 施长军，周涛，郑松，杜永龙，李公法.直列式安全起爆系统电磁兼容性改善及安全性分析[J].火工品，2014（03）：23-26.
[3] 杨晓平，周涛，孔晓刚，蔺跃龙.一种安全起爆装置故障模拟装置的设计[J].机械工程师，2014（02）：149-150.
[4] 杜海鹏，张继海，杨建明，王文余，王丽军，钟小军，康佳楠，范忠钰.二连油田水平井射孔技术研究与应用[J].油气井测试，2013，22（04）：58-59+77-78.
[5] 任闽燕，田玉刚，张峰，刘晓燕，杨慧，伊伟锴.胜利油田水平井射孔参数优化技术[J].测井技术，2013，37（04）：441-444.
[关键词]油田井射孔安全起爆技术的研究
中图分类号：TE257.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）29-0012-01
随着社会的发展，我国的综合国力不断提升，对于煤炭、石油等能源的需求量也在不断扩大。石油，是一种粘稠的深褐色液体，被称为“工业的血液”，在工业生产中常被用作燃油和汽油，同时是化肥、杀虫剂、塑料等化学工业产品的原料[1]。在油田井射孔作业中，需要大量应用雷管、导爆索、射孔弹、传爆管等爆炸器材，风险极大，在以往油气井开发中，就层发生过多起爆炸事故，造成不可估量的人员伤亡及财产损失。目前，我国的石油勘探体系已逐步成熟，油田开发工艺不断改进，油田井射孔安全起爆技术体系也不断完善，为了规避误射孔、地面爆炸等安全事故的发生，技术人员从爆炸源头分析，优化了作业用起爆装置功能设置，从技术上保障了射孔作业的安全性。
1.电缆输送安全起爆技术
在以往的油气井射孔作业中，所用的爆炸器材多为8#雷管、耐温抗静电雷管等，这些装置功能性及安全性方面都存在一定不足，因此逐渐被现代化的磁电雷管、大电流安全雷管所取代[2]。
1.1 磁电雷管的安全特性
目前，在我国油气井射孔作业中，应用最为频繁的便是具备抗静电、抗工频电的磁电雷管，这些装置需要特制的起爆仪才能够起爆。从结构上来看，磁电雷管主要由安全元件和桥丝式电雷管构成，其中绕有两组线圈的铁氧体磁芯，为安全元件的核心，初级线圈为磁电雷管的脚线，而次级线圈与磁电雷管的2根脚线连接。这一起爆装置，以电磁感应原理为激励，当专用起爆器装置启动，便会发出高频脉冲电流，输送到初级线圈，经磁电转换后，可在次级线圈内产生感应电流，电流经过一定电阻值的金属桥式即可产生热量，桥式升温便可起爆雷管。经过多年的实践，磁电雷管的安全性及稳定性已经得到了验证，而且，为了进一步提高作业安全性，还会在磁电雷管上方安装安全防爆装置，使得井口处发火线路处于短路状态，直至枪串到达液压大于3MPa的位置，才会连通电路，这一措施虽然无法降低雷管的敏感因素，但是能够在一定程度上提高点火安全性。
1.2 基于磁电雷管的安全隔离装置
安全隔离装置时磁电雷管起爆时的另一重安全保障，主要有本体、隔爆活塞、点火胶套、雷管套、雷管接地线、雷管点火线、磁电雷管、回位弹簧组成（见图1）[3]。当外界压力小于1MPa时，回位弹簧将作用于隔离活塞，使得传爆通道关闭，将磁电雷管与射孔枪隔离，这样即使雷管意外起爆，爆炸所产生的能量会被隔离在活塞的上部，而无法传导到传爆管及导爆索，杜绝地面爆炸伤害。而当射孔器到达油气井一定深度后，隔离活塞会在井筒内液压的作用下，压缩回位弹簧，但井筒压力达到3MPa时，传爆通道即可打开，只要地面点火引爆射孔器，就能够完成起爆作业。而且，如果射孔器下井后因为其他因素无法起爆，其安全性也能够得到有效保障，因为在射孔器上提过程中，隔离活塞所受液压会逐渐降低，从而使得其对于回位弹簧的压缩力减小，隔离活塞可再次回到起始位置，关闭传爆通道，这样即使雷管在温度、压力等的作用下意外自爆，射孔枪也无法引爆，地面操作的安全性还是比较高的。
2.油管输送安全起爆技术
2.1 油管输送安全起爆技术现状
目前，在我国的油管输送安全起爆技术体系中，技术含量较高且得以广泛应用的，主要有以下两类装置：①撞击解锁安全起爆装置。这一装置是我国科研人员借鉴国外技术方案研发设计的，主要有本体、撞击套、解锁钢针、支撑销、击针、起爆器组成，当投棒作用于撞击套，支撑销便会在撞击套作用下切断，使得解锁钢珠滚落到设计空腔中，击针得以解锁，迅速撞击起爆器，引爆射孔枪。在射孔枪下放到油气井过程中，支撑销始终处于自由状态，而解锁钢珠则处于锁定状态，这样即使支撑销由于地面操作失误而切断，击针也会由于没有压力推动始终处于锁定状态，不会发生意外爆炸或事故；②安全传爆装置。这一装置是通过油气井液压来推动隔爆活塞运动来引爆射孔枪的，当装置处于井口及地面是，由于液压不够高，无法打开传爆通道，磁电雷管与射孔枪隔离，与磁电雷管的安全防爆装置原理相似，能够保证射孔器下放及返工过程中的作业安全[4]。
2.2 安全压力起爆装置
在射孔管柱下井过程中，如果遇到墩钻、溜钻等不正常作业情况，就有可能引起压力波动，从而导致射孔枪提前起爆。为了规避上述风险，人们研发出来以下两种看降低压力危害的安全压力起爆装置；①安全解锁压力起爆装置。这一装置有护帽、承压销钉、活塞组件、上接头、拉杆、中间接头、解锁钢珠、击针、支撑销、下接头、起爆器组成，当射孔管柱下方到设计深度时，井口加压，承压销钉剪短，促使活塞带动拉杆向上运动，使得支撑销被拉断，当运行一定距离后便可解锁钢珠，让击针在超过12MPa的液压作用下，向下运动产生动能，作用于起爆器引爆射孔枪，这一装置设计较为复杂，因此安全性也更高，由于在受力时承压活塞会向上运动，波动压力对于销钉造成的影响遭到削弱，而且只有当同时，按住承压销钉剪切、承压活塞向上运动这两个条件，且拉杆向上运动一定距离后，方可解锁；②投球压力起爆装置。装置有上本体、截流球、销钉套等组成，当射孔管柱下方到设计深度时，泵送驱动截流球，球落入销钉套内即可形成封闭空间，当井内液压达到剪切值后，销钉剪短，销钉套、截流球会同时在压力作用下向下移动并撞击撞击帽，钢珠解锁，让击针在液压作用下击发起爆器，引爆射孔枪。
3.结语
石油工程是國家经济发展的主导性经济产业之一，其开采技术和施工工艺都会影响到原油的产量及质量，继而影响到油田开发的经济效益[5]。油田开发，是根据油田勘测结构，在进行必要的生产性开发试验后，按照国家制定的原油生存方案，根据石油分布情况及开采规律对具有工业价值的油田进行开发的过程。在长期的油田开发过程中，各项工艺技术不断完善，使得各个环节的效率及工作质量有效提升，安全性也得以保障。随着我国油田勘探开发技术体系的完善，射孔安全起爆技术也需要不断改进，在射孔系统中，最为敏感的是起爆雷管，而当中最为敏感的就是起爆药，技术人员秉承着以人为本的设计理念，于地面降低甚至消除雷管敏感因素着手，对油气井射孔用的起爆装置进行了优化设计，从源头上降低了作业安全性。
参考文献
[1] 杜永龙，李强，陈侃，展学磊.次数折合时间的电子安全起爆系统可靠性计算[J].探测与控制学报，2014，36（05）：22-25.
[2] 施长军，周涛，郑松，杜永龙，李公法.直列式安全起爆系统电磁兼容性改善及安全性分析[J].火工品，2014（03）：23-26.
[3] 杨晓平，周涛，孔晓刚，蔺跃龙.一种安全起爆装置故障模拟装置的设计[J].机械工程师，2014（02）：149-150.
[4] 杜海鹏，张继海，杨建明，王文余，王丽军，钟小军，康佳楠，范忠钰.二连油田水平井射孔技术研究与应用[J].油气井测试，2013，22（04）：58-59+77-78.
[5] 任闽燕，田玉刚，张峰，刘晓燕，杨慧，伊伟锴.胜利油田水平井射孔参数优化技术[J].测井技术，2013，37（04）：441-444.