射孔工艺技术

射乳

编写：付启龙

目录

第一章射孔

第一节聚能射孔原理

第二节水力射孔原理

第三节子弹射孔原理

第四节复合射孔原理

第五节超正压射孔原理

第六节射孔优化设计

第七节射孔器名称定义

第八节无枪身聚能射孔器

第九节有枪身聚能射孔器

第十节射孔枪

第十一节雷管与起爆器

第十二节起爆装置

第十三节射孔器检测

第十四节射孔施工工艺

第十五节电缆输送过油管射孔

第十六节电缆输送套管射孔

第十七节油管输送射孔

第十八节油管输送射孔与地层测试器联作

第十九节水平井射孔

第二十节复合射孔

第二十一节特殊作业

第二十二节射孔新技术

第二十三节射孔检测

第一章射孔

概述

用射孔方法高质量地打开产层，对于对的评价油气井的开发价值、缩短试油周

期、提高采收率等方面具有重要的、有时是决定性的意义，射孔是拟定油气井采收

率的基本因素之一。

油气井射孔产技术生于二十世纪三十年代。是一门较新的边沿性专业技术，进

入二十世纪七十年代以及，射孔技术得到了比较快的发展，目前已基本形成了其独

特的技术体系。

射孔的定义：将射孔器月专用仪器设备输送到井下预订深度，对准目的层引爆射孔

器，穿透套管及水泥环，构成目的层至套管内连通孔道的工艺技术。

第一节聚能射孔原理

聚能射孔技术产生于1946—1948年间，是从反装

甲武器中演变而来。

聚能射孔技术是指由聚能射孔弹与其它部件组

合对地层进行射孔的技术。这项技术的关键单元是聚

能射孔弹。

聚能射孔弹的结构如图l-lo

聚能射孔弹由三个基本部分组成：1弹壳；2炸药和3药型罩。

药型罩一般为锥型或抛物线型，它是由拉制的铜合金或是由铜、铅、

鸽等金属粉末压制而成。制造弹壳的材料比较多，有纸、陶瓷、玻璃、金国J

属等，金属弹壳是应用最广泛的弹壳材料。

射孔弹的炸药重要有RDX（黑索金）、HMX（奥克托金）、IINS（六硝基砥）、PYX

（皮威克斯）、TACOT（塔考特）五种。

炸药是射孔弹穿孔的动力源，其技术参数直接影响到射孔弹的穿孔性能，

聚能射孔弹是运用聚能效应进行穿孔的。所谓聚能效应是指运用装药一端有锥

型或抛物线型空穴来提高装药对空穴前方介质局部破坏作用的效应。见图1-2所示。

图中：1.爆轰波；2.作用在药型罩上

的压力；3.药型罩被挤压的方向

图1-2

当雷管将主炸药引爆后，主炸药产生的爆轰波到达药型罩罩面时，药型置由于

受到爆轰波的剧烈压缩，迅速向轴线运动，并在轴线上发生高速碰撞挤压，药型罩

内表面的一部分金属以非常高的速度向前运动。随爆轰波连续地向药型罩底部运动,

向前运动的金属流，

(B)

A图中：1.雷管及起爆药；2主炸药：3.圆锥形药型罩：4.药型罩顶部；5.药型罩底部

B图中：1.爆轰波；2.被爆轰波挤压破坏的药型罩；3.药型罩形成的金属射流；4.药型罩碎屑

当药型罩所有被压向轴线后，在轴线上形成一股具有极高能量的头部速度大于6000

米/秒运动的金属流，该金属流沿轴线方向对目的靶进行挤压穿孔。聚能效应是炸药

爆炸作用的一种特殊形式，它之所以具有穿孔（破甲）作用，主线因素在于能量集

中。

第二节水力射孔原理

高压水力射孔

1

技术是通过地面高

压供应设备，将水

或特殊液体以大于

70Mpa以上的压力

从喷嘴喷出，运用

高压水射流的强大

冲击力，将套管和

目的层冲蚀成孔，

从而提高油井产量

的一种技术。

图3中：1.下井

管柱；2.循环阀；3.

水力锚；4.过滤器；5.控制装置；6.喷管；7.枪身；8冲顶器与高压软管喷头

图4中：I.高压伸出；2低压收回；3控制装置；4冲顶器

该技术的井下系统日枪身、高压软管、喷嘴、液压冲头和水力锚等组成（见图13）。

施工时用油管将井下系统送至目的层，校深后，座封水力锚，固定井下系统。地面高压

大排量供应系统向油管内加压，液压冲头顶向套管，并

।到Lii.d

喷射高压水流，将套管冲蚀出孔洞后，液压冲头停止

前行，高压软管在液压的作用下伸向已形成的孔洞，并继续喷射高压水流，在地层中形

成孔道，边喷边伸，高压软管在进入地层一定距离后停止运动。地面减少泵压，收回软

管，停泵，解封水力锚，移至下一待穿孔处，反复上述工作直到结束施工（见图1-4）。

该技术可在地层中冲蚀深度出大于2m的孔道，孔眼直径可达20-30mnio

由于水射流的效能对环境压力非常敏感，环境压力越高，水射流的效能越差，所

以该技术目前只合用于井深3000米左右的井。此外，施工比较复杂，周期较常规射孔

长，对设备和下井管柱的规定较高;不适宜广泛应用。

第三节子弹射孔原理

子弹射孔技术发明丁1926年，1932年12月在油井套管中进行了初次应用。

子弹射孔技术是运月火药将予装在有枪管和导向通道的枪体内的子弹发射到地

层内的一种射孔技术。见图15。

隙I.S

图中：1.电导线：2.密封垫；3.枪体；4.枪管：5.密封垫：6.子弹头;

7.子弹：8.火药：9.点火器：10.燃烧室

N射孔子弹

子弹式射孔技术可以射出均匀的孔道，但因其装配烦琐、穿透深度浅，成本较

高已基本被淘汰。

第四节复合射孔原理

复合射孔是指将射孔和高能气体压裂在一次下井过程中同时完毕的工艺技术。

复合射孔是目前发展最快的射孔增产技术，按射孔弹和推动剂的不同组合可分为

一体式、单向式、对称式和外套式。

基本原理：复合式射孔的基本原理是相同的，都是运用炸药的爆轰和推动剂的燃烧的

不同作用机理，形成两个以上带有一定期间差（炸药的作用时间为微秒级，推动剂的

燃烧时间为亳秒级V）的不同压力脉冲，对地层进行射孔和改造。

作用机理：导爆索在引爆射孔弹的同时引燃推动剂，由于射孔弹的爆轰和推动剂的燃烧

存在时间差，所以射孔弹先在套管和地层间形成一个通道，推动剂燃烧释放的高压气体

随即对射孔孔道进行冲刷、压裂，破坏射孔压实带，并使孔眼周边和顶部形成多道裂缝,

达成改善近井地带导流能力的目的。

复合射孔是目前发展最快的射孔增产技术，按射孔弹和推动剂的不同组合可分为一

体式、单向式、对称式和外套式。

（1）一体式：所谓一体式是指将射孔弹和推动剂装在同一支射孔枪内的复合射孔

技术。优点是施工简朴安全。缺陷是推动剂药量少，作用时间短。（见图1-6）

（2）单向式：单向式复合射孔是在射孔枪的底部连接一支装有推动剂的

高能气体发生器的复合射孔技术。优点是推动剂药量可根据地层和套管情况进行调整。

缺陷是在电缆射孔时上穹距离较大，易损坏电缆。（见图1-7）

图1-7

（3）对称式：对称式复合射孔是在射孔枪的上下各连接一支装有推动剂的高能气

体发生器的复合射孔技术。该技术可以减少电缆上串，对电缆有一定的保护

作用。（见图1-8）

图1-8

（4）外套式：外套式复合射孔是将推动剂作成筒状，套在射孔枪（弹架）的外壁

上的

复合射孔

技术。这项技术美国已研制开发成功，国内尚未

见研制成功的报道。（见图1-9）

图1-9

（5）三相流高能复合射孔压裂技术:

三相流高能复合射孔压裂技术是华北石油管理局井下作业公司地球物理站与有关

研究单位共同研制开发的一项新型复合射孔技术。

该技术是将射孔弹、推动剂、特制支撑剂有机地结合在一起，显著地提高了增产效

能。

技术特点:

1）聚能射孔弹和凹凸形复合药片互相结合起来，构成一种分体套装粘结形成整

体；运用同一根枪身同时完毕穿孔、气体压裂和加砂作业。既保护了套管不受

损又减少了气压在井筒的损耗,从而提高了对地层的有效作用力。（见图1T0）

2)相流射孔沿轴向同时点火，从射孔弹爆轰到复合推动剂的燃烧的时间差只

有40-50微秒，大大缩短了射孔和气体压裂两者间的时间差，这样就使得射孔

孔道的弹性变形几乎尚未恢复，气体压裂的脉冲波便随即而至，保证了高能气

体压裂的效率，有助于加大和保持裂缝缝长、缝宽的延伸。

3)高速运动的压裂砂对孔眼内壁进行剧烈撞击，并充填丁裂缝之间，能有效

地解除射孔压实带和近井地带存在的污染状况，并可极大改善近井地层的完善

限度，达成射孔增效的目的。复合药片由中心点火向外燃烧，气体平台压力保

持时间为60-70毫秒，足以使压裂砂所有进入地层，保证高能气体造缝加砂的

有效性。(见图1T1)

无々曾

图iTi对地层作用示意图

第五节超正压射孔原理

自负压射孔在二十世纪七十年代应用于现场以来，一直被人们作为消除钻井、固井、

射孔等对地层导致污染的典型技术而广泛应用，由于多数人一直认为负压射孔能运用射

孔后地层的反排压力来冲洗射孔孔眼，并将近井带的污染物带出地层，从而消除或减轻

地层污染，在现场应用中也的确取得了成效。但是，有关资料介绍说：通过一些井的测

试资料解释发现，其表皮系数小的为T.0,高的可达+50,射孔效率在125%—5%之间,

平均效率不到25机并且过高的负压差将冒地层出砂的风险，为了解决这一问题，奥里

克斯能源公司(Oryx)开发研制了超正压射孔技术。

基本原理：

由于射孔弹在发射时所产生数万Mpa的压力，大大超过了地层岩石的应刀和强度,

使射流在岩石中形成孔道的同时产生一个非常高的聚应力，此应力释放时对射孔孔道产

生压力并形成裂缝，在形成裂缝的同时，立即施加一个大于地层破裂值的压力，对孔道

进行压裂和冲刷，使裂缝增大延长，以达成改善流动信道的目的。

典型作业方法：

将射孔枪、起爆器、封隔器运用油管下入井内，校深、调整管柱，连接高压注入

管线，注氮车在地面向井筒内施加大于储层岩石的破裂压力，当压力加到一定值后，由

井口投棒(或加压)点火射孔。使射孔和压裂同时进行。

第六节射孔优化设计

一、射孔对油气井产能的影响

射孔完井对油气井的影响是比较显着的，通过对地层、钻井参数的分析，拟定

合理的射孔方案，对提高油气井产量起着十分重要的作用。

通过大量的室内外实验和理论分析，可以拟定聚能射孔完井对地层存在大同限

度的损害。一方面是射孔弹穿孔时形成的压实带，这是由于射孔时的高速射流对岩

25■

20■

15■

息10■

磁5■

■

晶

■

叵5

国10

15

2

^205

石的高温高压冲击，使岩石变形、破碎和压实，形成一个压实带。研究表白，这一

压实带的厚度约0.64—27cm,渗透率为岩石原始渗透率的7%—20机并且射孔时

所产生的套管、水泥环、岩石碎硝将堵塞已射开的孔道，增大了地层流体的流动阻

力，影响了油气井的生产能力。见图1T2

第二，射孔的几何参数对油气井产能也存在明显的影响。

经室内研究表白，在射孔孔眼未穿透钻井污染带时，影响射孔井产能的因素

依次为：射孔孔深、孔密、孔径、相位角、布孔格式。

在射孔孔眼穿透钻井污染带时，影响射孔井产能的因素依次为：孔密、孔深、相位

角、孔径、布孔格式。

二、地层特性的影响

在选择射孔方式和射孔器类型时，应认真考虑地层特性对射孔的影响。地层类

型、岩石抗压强度和地层应力状况都直接影响射孔的穿透深度和射孔的伤害限度。

渗透率和地层流体性质决定了负压射孔所需的压差值。而渗透率各向异性对相

位和孔密是十分敏感的，据资料介绍：当各向异性在0.7WWKZ/KRW1.0时，90°相

位角最佳，当各向异性在0.3<K〃KW0.7时120°相位角产能最高，当各向异性在严

重时，既K/KHWO.2时，180°相位角是最佳的。各向异性限度的增长，必须提高孔

密，方可提高产能。

此外，由于钻井液和固井时的污染，将在井筒周边产生一个渗透率减少的区域,

当预计污染较深时，应选择高穿深的射孔器。

紊流或非达西流动将大大地影响流动效率，在预计产生紊流或非达西流的井进行

射孔时，应尽量提高流动面积，来减少紊流的影响，一般应选择较大的射孔孔密和

适合的相位。

必须提醒注意的是，射孔各参数对气井和油井的影响是有区别的。通过国内外

研究发现，气井高渗透座地层在相同压差下紊流效应加剧，大大减少产率比，使增

长穿透深度提高产率比的作用大幅下降。当K>10Xl（）3um2时紊流的作用是不容忽

视的，并且随着渗透率的增长，紊流的作用将进一步加大。孔径对气井的产量影响

也是非常明显的，一般无说，孔径增大有助于气井产量的增长。射孔压实带对气井

的影响比油弁要严重。

三、参数的拟定

目前，射孔优化设计重要是靠软件来完毕的，通过软件的计算和优化，可以给

出射孔负压值、射孔弹型、枪型、孔密、相位、工艺类型和理论产量和预测实际产

量。运用软件进行射孔优化设计时需要30多个参数，重要涉及三个方面，一是射孔

参数；二是污染参数；三是地层参数。各项参数的准确拟定对射孔设计非常重要，

参数是否准确直接影响油气井的射孔效果。这里只对部分参数的计算进行简朴的介

绍。

1、参数的拟定

参数中的射孔穿深、孔径可通过地面实验获取，而压实带和压实限度、孔密、

相位流动效率等参数则需进行计算求得。

（一）射孔穿深的拟定

参数中射孔穿深是比较重要的数据。一般情况下，射孔穿深是指在地面打贝雷

砂岩靶或混凝土靶的数据，在地层条件下的穿深要通过折算方可取得。折算方法目

前重要有以卜儿种。

1）压强度折算法:

地层穿透(in)

聚能弹穿深与地层抗压强度关系

「这里开始

转交线

地层抗压强度lb/in2

10002000lb/in2

抗压强度靶穿深(in)

3000

5000--

.IC抗乐强度

\lb/in2

7000--

API贝雷祀潴试数据

-[-1000

9000--

二三3000,

¥-5005

11000--贝雷

>二7000

玉9000

13000

二-11000

13000

15000

:15000

;17000

17000--

190CM

21000

19000--

23000

21000--

--\1-^1

23000-L1

130001b/in2

抗压强度

图173抗压强度折算图

1.孔隙度折算法

,5

当(d>f/4>B)<1时：LPf=(4>./4>B)(19/<bf严

当(<t>f/4>B)=1时Lpf=Lpl

05

当(4)f/<t)B)>1时帆<19%:LP产LpB(6r/6B尸(M/19)

(DB219$:Li>r=Lpu(r/6B)13

式中：【必一地层条件下穿深

L一贝雷砂岩靶穿深

小厂一地层孔隙度

eB一贝雷砂岩靶孔隙度

2)透率折算法:

L*LPh(1+Ap1nKi/KB)

式中AP—与岩石性质有关的校正参数

Kr、降一分别为地层和贝雷岩心的渗透率。

对于压实带厚度可运用染色法进行拟定。压实限度可由射孔优化设计软件进

行计算。

3)运用混凝土靶穿深估算出在贝雷砂岩靶中的穿深：

由于一般使用单位在进行射孔弹抽检时大部分使用的是混凝土靶，这里介

绍一种运用混凝土靶的穿深和孔径估算出在贝雷砂岩靶中的穿深和孔径的方

法。

据《现代完井工程》(第二版)介绍，运用图1-14和图1T5可估算巴贝雷

22

20

_s18

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.

交e

抹

跳12

跳

胭10

t*s8

区6

/，1993年数据

・1987〜1988年数据

102200300400500600800103

混凝土靶孔径，

混凝土把穿深，mmmm

砂岩靶的穿深和孔径。

图1-14图1-15

2.负压值的拟定

负压值的拟定方法比较多，下面介绍几种常用的方法。

(1)W.T.Bell经验值

渗透率，1。-3|1加2负乐范围,MPa

油层气层

K>1001.4-3.56.9-13.8

10<K^1006.9-13.813.8〜34.5

KW10>13.8>34.5

(2)美国岩心公司经验公式

lnApmin=5.471-0.36681nK

式中：△pllin一油井射孔最小负压，lOTMpa；

K—油层渗透率，10-3um2。

(3)西南石油学院的射孔优化设计软件也可计算出负压值，该软件的计算方法

考虑了射孔弹类型、岩石力学性质、油藏流体特性和储层物性等诸多因素，有较强

的理论依据。合用储层范围比较广。

四、射孔器的优选

射孔器的优选是建立在上述各参数拟定后的基础上，通过射孔优化设计软件进

行的，由于射孔优化设计软件在使用时需要大量的钻井、地质、射孔、测井等方面

的数据，而这些数据要想查全是比较困难的，这里根据以往优化设计的结论和大量

的现场经验，以51/2套管井为例，提供一个优选鸵孔器的经脸方法，以供参考。有

一点必须指出，射孔器的选择是对地层、套管、射孔器进行全面分析衡量后做出的，

有时要牺牲部分射孔器的性能为代价。当需要提高孔密时，也许要减少穿深，由于

在同一型号的射孔枪中增长孔密，一般要选择较小的射孔弹，比如89枪要达成20

孔/米以上时，要选用73弹，而73弹的穿透深度要小于89弹。当需要的孔径大时,

同样会减少穿深，由于天孔径射孔弹一般穿透深度比较浅。

1.砂岩地层

对均质砂岩地层射孔时，如钻井污染深度不大于300mm,渗透率较高，地层能

量较大，可选用89枪89弹，或89枪102弹，孔密16孔/米，相位90°。假如地

层胶结较差，有出砂的乜许，则应选大孔径射孔弹，在地层压力较高时，应提高孔

密至20孔/米。

假如钻井污染深度大于300mm,渗透率较低，地层能量较大，可选用102枪102

弹或102枪127弹或102枪超穿深弹（一米弹），孔密16孔/米，相位90°。

当钻井污染大于600nlm,渗透率较低时，应选用102枪超穿深弹或复合射孔器

或三相流加砂射孔器。

若地层均质性比较差，则应根据本章第二节所述，尽量提高孔密，并加大相位

角。

2.灰岩（碳酸岩地层）

对于灰岩地层或碳酸岩地层，要重点考虑岩石抗压强度、裂缝发育限度和污染

深度，一般情况下，应选择高穿深射孔器，孔密也应尽量提高。

对于气井，因射孔压实带的影响比较显著，所以建议选择复合射孔器或三相流加

砂射孔器。高压气井应提高孔密，以减少紊流效应的影响。

五、射孔设计优选

射孔设计涉及射孔器的选择和射孔工艺的选择。

在做射孔设计时，应对设计井的地质、钻井、井筒结构等参数进行认真分析，

在拟定所选射孔器后，对射孔工艺进行选择。

射孔设计可通过射孔设计软件进行，通过软件对不同参数的分析计算，曰软件

提供一个比较合理的射孔设计。但射孔设计软件对参数的需求较多，一般可在同区

块、同层系选择儿口井进行设计，通过验证后，同区块、同层系的其它井可参考进

行人工设计。

这里只对选择工艺的基本原则进行简朴的说明。

1.对井斜不超过20°；地层压力较低，无负压射孔规定、井身规则无变形，无油帽,

原油黏度低，清水或压井液黏度低，射孔段小的井，可选用电缆射孔工艺。

2.对井斜大于20°；地层压力高或不清楚、原油黏度较高，需进行负压或超正压射

孔的井，应选用油管传输射孔工艺。在井斜不大于35°时，可选用机械投棒起爆方

式进行起爆射孔器。当井斜大于35。时，应选择压力起爆方式起爆射孔器。

3.当井内有泥浆、稠油时，应选择密闭式起爆器加开孔器的组合管柱进行油管传输

射孔。

4.当井内有油管，因某些因素不宜起出而又需要射孔时，可选择电缆传输张开式射

孔工艺或电缆传输无枪身射孔工艺。在井内射孔段以上套管有变形，但变形处最小

直径大于80mm时，可选择电缆传输张开式射孔工艺。

5.对井斜不超过20°；地层压力高，无负压射孔规定、井身规则无变形，无油帽，

原油黏度低，清水或压井液黏度低的井可选用电缆密闭式射孔工艺。

在射孔设计中尚有一项非常重要的内容，就是对井身结构、井温、压井液密度

和性质及井筒情况的描述，这些描述关系到射孔工艺是否能顺利进行的关键，也是

关系到射孔施工质量和安全的重要因素。所以在射孔设计时一定要提供施工井的全

面情况，以保证施工的安全。

第七节射孔器名称定义

射孔器是用于油气井射孔的爆破器材及其配套件的组合体。

聚能式射孔器：运用聚能效应产生的射流完毕射孔作业的射孔器，分为有枪身和五枪身

两大类。

射孔弹：用于油气井射孔的由炸药、壳体及药型罩等构成的组合体。

子弹式射孔器：运用火药发射金属子弹完毕射孔作业的射孔器。

射孔枪：射孔施工中承载射孔弹的密封承压发射体。一般由枪身、枪头、枪尾和密封件

等组成。

多次使用射孔枪：枪身可反复使用的射孔枪。

一次使用射孔枪：枪身穴能反复使用的射孔枪。

弹架；射孔器中固定射孔弹的专用支架。

盲孔：射孔枪枪身上供射流穿过的未贯通的孔。

聚能射孔弹：具有聚能效应的射孔弹。

有枪身射孔弹：必须装入射孔枪内使用的射孔弹。

无枪身射孔弹：自身壳体可承受压力和温度的射孔弹。

药型罩：紧贴在药柱聚能穴上能形成射流的金属衬套。

雷管：通过自身的爆炸而引爆下一级爆炸组件的起爆组件。

导爆索：传递爆炸能量起爆下级火工件的索状组件。

传爆管：传递或扩大爆炸能量的管状组件。

射孔间隙：在射孔弹药型罩方向射孔枪外表面与套管的距离。

炸高：射孔弹药型罩底部到第一靶的距离。

射孔起爆器：在油管传输式射孔中，联接于射孔器顶部用于起爆射孔器的装置。

过油管射孔：运用电缆通过油管将射孔器下至目的层进行射孔的工艺技术。

油管输送式射孔：用油管将射孔器输送到井内目的层位置进行射孔的工艺技术。

电缆输送套管射孔：运用电缆将射孔器通过套管输送到井内目的层进行射孔的工艺技

术。

正（负）压射孔：在井筒内液柱压力高于（低于）射孔层压力条件下的射孔工艺技术。

射孔一测试联作：指在需要射孔后立即进行地层测试的井中，将射孔器、地层测试器、

封隔器联成一个管串输送到井下目的层段，射孔后直接进行地层测试的工艺技术。

第八节无枪身聚能射孔器

无枪身聚能射孔器是指将无枪身射孔弹装配在特殊弹架上进行射孔的射孔器。

无枪射射孔器种类繁多，但有一个共同的特点就是射孔器在下井作业时，射孔弹、

导爆索和雷管均浸没在井液中，直接承受井内的压力和温度。

无枪身射孔器的优点是成本低、施工效率高、操作简便。缺陷是药量小、穿深、

孔径等指标低，可靠性较差，对套管损坏严重，井下残留物多。

无枪身射孔器重要有以下几种：

1.钢丝架式无枪身聚能射孔器：

其基本结构是两根钢丝作为承载射孔弹的弹架，用夹板在钢丝联接处进行固

定并保护射孔弹，以防射孔弹在下井过程中碰撞磨损。见图1-16

钢丝架式无枪身射孔器的相位只有两种，既0°或180°。孔密10—13孔/

米。混凝土靶穿深100-184毫米。合用于薄层裸眼井或过油管射孔。

图1-16

2.钢板式无枪身聚能射孔器

钢板式无枪身聚能射孔器的弹架是用条型钢板冲孔而成，其弹架经特殊加工

可提供多种相位的射孔方式。见图l-17o不同的射孔弹型号可分别达成200—400

亳米的穿深。其它与钢丝式无枪身射孔器相同。

图1-17

3.链接式无枪身射孔器

链接式无枪身射孔器的射孔弹外壳是加工成上下公母接头形式，弹和弹之间

可彼此互相串联。换句话说就是射孔弹和弹架和二为一。其优点是射孔相位和孔

密变化较多。缺陷是射孔器整体强度差，对套管的损坏严重。见图1T8

图1-18

4.过油管张开式聚能射孔器

图1-19

过油管张开式聚能射孔器的结构及工作过程见图119。这种射孔器在下井过程中

是闭合的，到达射孔位置后，射孔弹被释放，从下井时的垂直向下转为垂直对向套管。

解决了以往过油管射孔因射孔枪直径所限，射孔弹无法加大而导致的穿深浅的问题。

第九节有枪身聚能射孔器

有枪身聚能射孔器是指将射孔弹、雷管、导爆索等火工品装入起密封、承压作用的

射孔枪内的组合体。见图1-20。

有枪身射孔器虽有大同的类型，但其共有的特点:

1.所有爆炸物品不与井内液体接触，不承担压力，减少了射孔弹等的制造难度，

大大提高了施工成功率。

2.射孔弹爆炸后产生的碎屑被留在射孔枪内，避免了射孔弹爆炸时产生的高速碎

屑对套管的破坏。

3.能可靠地在斜井、超深井中施工。

4.运用油管输送方式可一次完毕数百米的射孔施工。

5.可通过不同的组合，满足各类施工的规定。

图1-20

第十节射孔枪

射孔枪是指射孔施二中承载射孔弹的密封承压发射体。一般由枪身、枪头、枪尾和

密封件等组成。

射孔枪一般分为一次使用可回收式和反复使用可回收式两种。

射孔枪的规格型号一般以射孔枪的外径来命名。

目前,射孔枪的型号有：51、60、73、89、102、114、127、140、159。

射孔枪的孔密最高可达40孔/米。

射孔枪的相位可按规定加工。一般常用的是90°相位，螺旋布孔。

各规格射孔枪的耐压不低于50Mpa,最高可达140Mpao

第十一节雷管与起爆器

雷管按起爆方式可分为电起爆类和机械撞击起爆类。

一、起爆雷管：

电起爆雷管是用交流（直流）电来激发起爆的雷管。

其典型结构如图「21。

图

22中：1-电导线；2-

电极塞；3-桥丝；4-起爆药；5-猛炸药；6-雷管壳。

图1-21

电雷管的种类有几十种，这里只介绍目前常用的几种：

1.灼热桥丝式。

灼热桥丝式电雷管是通过加在雷管导线的电能将桥丝（电阻丝）加热，使包裹在桥丝周

边的起爆药受热分解起爆，起爆药将猛炸药起爆。见图1-21。

灼热桥丝电雷管有用于有枪身射孔的常压耐温型和用于无枪身射孔的耐压耐温型

两种。

2.电磁雷管：

电磁雷管是指由特定频密电信号起爆的雷管。结构如图l-22o

图1-22图中：1电导线；2磁环；3电极塞；4桥丝；5起爆药；6猛炸药；7雷管壳

电磁雷管运用的是变压器偶合原理进行起爆的，在起爆时，起爆仪输出的特定频率

的电信号在磁环产生交变磁通，使绕在磁环上的线圈形成感应电流，该感应电流加热桥

丝使雷管起爆。

电磁雷管可有效避免射频电流的影响，减少漏电、杂散电流对雷管的作用，是目前

比较安全的电雷管。

二、起爆器

1.撞击起爆器

撞击起爆器是指依靠击针撞击起爆的火工单元。

撞击起爆器重要应月于油管传输射孔，其典型结构由击发药、火台、猛炸药和壳体

组成。

其起爆条件按型号不同分别有2.5Kg.m、9Kg.0.34m和2.8Kg.in几种。

耐温指标分160℃/48h、180℃/48h、200/℃48h、230℃/48h几种。

2.机械压力式电起爆器

机械压力式电起爆器是运用弁内液杜压力作为打开起爆器安全开关的动刀，电缆输

送电能来起爆的一种起爆器。其结构由电雷管、短路开关和压力开关构成。

该起爆器具有防静电、防射频、防杂散电流和使用安全的特点。重要应用于油管输

送射孔。

第十二节起爆装置

起爆装置是指用于起爆导爆索或导爆管的装置。起爆装置种类繁多，但基本是由激

发件、起爆器或雷管与不体组成。

一、械撞击式起爆装置

机械撞击式起爆器是通过在井口投放金属棒或金属球来激发起爆的一种起爆装置。

其基本作用原理是：将机械撞击式起爆装置联接于射孔枪顶部，下入预定射孔位置，校

深调整后，从井口投入金属棒或金属球，高速下落的金属棒或金属球撞击起爆装置的击

针，激发起爆器，从而引爆射孔枪。

机械撞击式起爆装置合用于井斜小于35。的油气井射孔。

图L23机械投棒防砂起爆器

图1-24密闭式机械投棒起爆器

二、压力激发式起爆装置

压力激发式起爆装置是指运用井口加压或井中液柱建立压差来激发起爆的装置。

压力激发式起爆装置的种类也是比较多，但其起爆原理基本同样，都是通过油管或

21/2in干式油管扣

环空加压或运用井筒液柱建立压差剪断击针销钉或释放锁定球来激发起爆器。

图1-25。油管加压起爆器

图1-26。环空加压起爆器

压力激发式起爆器合用范围广，通过不同的工具组合，能满足各种油气井的射孔施

工。

第十三节射孔器检测

射孔器的检测是由中国石油天然气集团公司油气田射孔器材质量监督检查测试中

心进行，执行的重要标准是行业标准SY/T5128《油气井聚能射孔器通用技术条件》。在

射孔器使用单位完全按SY/T5128进行检测是不现实的，技术、资金、设备都达不到。

但为保证射孔器材质量，一些常规的检测是必要的，由于各使用单位的规定不同，检测

方法和内容也不尽相同。但大部分都要进行射孔弹打靶实验.

一、混凝土靶、贝雷砂岩靶、钢靶射孔实验

一般射孔弹使用单位进行打靶实验，使用的大部分是混凝土靶和45#钢靶，有条件

的单位在有特殊规定期乜进行贝雷砂岩靶实验。

1.混凝土靶射孔实验：混凝土靶射孔实验口寸，对混凝土靶的制作应符SY/T5891.1标

准，其抗压强度应在37MPa—43Mpa之间。

实验时在混凝土靶的上部分别放置模拟套管和枪管壁厚的钢板，并根据射孔弹型号

调整炸高。其技术指标应达成下表规定：

射孔弹型号51607389102114127140152

平均穿孔深度=180£250£350£400£500£600£700£750=850

平均孔径工5.5叁6.5叁7.5工8.0叁9.0叁9.0叁10.0叁10.5^11.0

2.钢靶射孔实验：钢靶射孔实验是用45#圆钢作为靶材，检查射孔弹的穿孔能力。

实验时将射孔弹按理号调整炸高。其穿孔深度按射孔弹装药量应达成到下表规定:

射孔弹单发装药量分类表

组IIIIIIIVVVIMlvmIX

别

装药12.6-16.016.1.-20.020.1-25.025.1-32.032.1-35.035.1-38三38

量12.5

射孔弹穿钢靶孔径及深度表

组别IIIIIIIVVVIVII训1IX

平均孔径芸6.0芸7.0叁8.0叁8.5当9.5至9.5当10.0叁10.5M11.0

平均穿深叁75285叁110叁130叁150叁160叁170叁180叁190

3.贝雷砂岩靶实验

贝雷砂岩：是由APT推荐的用于检查射孔器穿深和流动效率的目的物。

贝雷砂岩靶实验重要是为了测取某一型号射孔弹射孔后的岩心流动效率、压

实带厚度、压实限度等参数，为射孔优化设计提供数据。并可对射孔弹进行综合

评价。

贝雷砂岩靶具有胶结好、孔隙度差别不大(19%-21%),初始渗透率基本在

0.1-0.3nm2之间，正是其各项参数变化不大，所以将贝雷砂岩靶作为一种标准

靶材。

不同装药量的射孔弹在贝雷砂岩靶上的穿深见下表：

组别IIIIIINVVI\HWIIX

平均穿深三140叁150呈250工280工310三340三420一一

二、射孔枪、弹配套实验

射孔枪、射孔弹的配套实验重要是检测其射孔弹对射孔枪、套管的破坏情况和孔眼

直径、套管孔眼内毛刺高度及射孔枪变形情况。

实验时按使用状态装枪，装枪时注意装配是否符合有关技术规定。射孔后射孔枪外

径的涨大不应人于5mm,盲孔枪枪体上的对位率不应小于90乐枪身不得有横向裂纹，

枪头、枪尾不得脱落。套管内毛刺高度不大于2.5mm,套管上孔眼处上下裂纹的总长

不大于90mm,套管的裂孔率不大于20%0

第十四节射孔施工工艺

一、资料校深

射孔资料校深是一项非常重要的工作，资料的对的与否直接关系到射孔的准确

性。

射孔资料校深所需的重要资料有深度比例1：200的测井综合解释成果图、1：

200的放一磁测井图和射孔告知单（射孔设计方案）。

校深的一般环节

1.标图

标图是指根据射孔告知单中射孔井段的油层顶部深度，在放一磁图上选择标准接

箍。并以测井电缆深度磁记号的深度为标准，用比例尺在标准接箍上下标出儿个套管接

箍深度和相应的套管长度。

2.平差

平差是指用1：200的比例尺在放一磁图上量四两个电缆深度磁记号（25米记号）

的实测距离，计算出实测距离与标准距离之间的差值，并把该差值平均地分派到两个电

缆深度记号之间，用于计算单位长度上的误差值。

3.选择标准接箍

标准接箍是指在本次待射目的层的顶部附近，选取一个距目的层顶部距离最近的接

箍作为本次射孔的深度定位标准。

4.校深

用比例为1：200的放一磁测井图与完井电测综合解释成果图深度进行对比。使放

磁图上的自然伽马曲线或中子伽马曲线与综合图上的曲线划分出的纯砂岩地层对齐，然

后在全井段选择合适的对比层，重点是在目的层的附近分别挑选分层清楚、相应性好的

层或尖峰进行校正。

1）.拟定对比层

当砂层的相应性好，曲线形状一致，顶底界面显示清楚时，可以用放一磁图上的自然

伽马曲线和综合解释成具图中的自然伽马曲线或自然电位曲线进行对比，选取对比层曲

线幅度的半幅点，并参考砂层厚度拟定顶、底界面深度。

假如钙质薄层自然伽马曲线在下套管前后均有明显的尖峰，可以用钙质薄层作为深

度对比层。

假如薄砂层尖峰在下套管前、后自然伽马曲线上均有明显尖峰，则以其尖峰作为深

度对比层。

假如钙质薄层或薄砂岩层在中子伽马曲线和电测曲线上都有明显特性，且分层界面

清楚，岩性稳定，则以其地层中点作为深度对比层。

2).拟定校正值

在目的层段范围内选取3—5个有代表性的对比层，作为计算校正值的依据。

3).计算上提值(下放值)

上提值的计算公式:L=(H+h)-D+Ah

式中：1,一上提值，m;H—标准接箍深度，m;h—零长，m;D—油层顶部深度，n】;Z\h一校

正值，m.

二、装枪

装枪是指按排炮单(装炮单)对射孔器进行组装的过程。

装枪时一方面要仔细阅读审核排炮单，严格按排炮单所提供的枪型、弹型、孔

密、相位及施工工艺等进行器材准备。另一方面是对所需器材进行检查，重要检查

内容有：射孔弹外观有无锈蚀、脱罩现象；无枪身射孔静的弹架接头处是否捆扎结

实；射孔枪及枪头枪尾的丝扣和密封面有无损伤；枪体内有无杂物；导爆索有无破

损等。第三是对组装完比的射孔枪进行标记，标明井号、下井序号、米数、上下和

实装弹数。第四是进行自检和专检，重要检查射孔枪、弹型号•、实装弹数、下井序

号与射孔层位的相应、夹层空弹长度和射孔枪的标记。

三、井场及井筒准备

（一）路和井场

1.井场道路以施工车辆用本车动力可正常行驶为标准。如道路翻浆等复杂情

况，协作单位应准备拖车设备。

2.井场井架正前方应有不小于40mX20m的平坦施工区。施工区内不得有妨

碍施工的障碍物。井场不得有漏电等影响射孔施工安全的现象。

3.井架立好后，游动滑车大钩偏离井口前后不得大于5cm,左右不大于3cm。

4.井口防喷器必须能正常作用。

5.井场内应有50Hz±2Hz、220V的稳定的交流电源，功率大于12KW。

6.夜间施工时井场必须配备不少于3盏500W的探照灯。

（二）井筒

1.对井筒进行实探人工井底、通井、洗井到符合相关技术规定。

2.井内不能有死油和其它防碍射孔器下井的物体。

3.油管传输射孔时，应彻底清洗油管，油管不得有伤、漏、残、弯曲现象。

4.油管传输射孔时，下井油管应准确丈量,误差小于0.lm/1000m,并按先

后顺序编号记录。

5.油管传输射孔时，作业队（试油队）准备保证质量的0.3m、0.5m、1.0

m、2.0ni、3.0m、4.0m、5.0m的用于深度调整的油管短节一套。

6.过油管射孔时，底部第一根油管应接一个喇叭口。

7.井口防喷装置完好可靠。

第十五节电缆输送过油管射孔工艺

电缆输送过油管射孔工艺分有枪身过油管射孔工艺和无枪身过油管射孔工艺两

种。

一、有枪身过油管射孔

有枪身电缆输送过油管射孔一般用于高压油气井施工，需进行防喷解决，所以

工艺比较烦琐复杂。其配套的地面防喷装置重要有：封井器、防喷管、防喷盒、防

掉器注脂泵车和手压泵等。

施工时先将封井器和防掉器装在采油树上，用高压注脂管线把防喷盒与注脂泵、

手压泵联接，用由壬将各节防喷管连接好，将防喷管与防喷盒连接，用作业机大钩

将吊滑轮与防喷管、防喷盒一起吊起到一定高度，将联接好的射孔器放入防喷管内，

然后将防喷管与防掉器联接，打开防掉器和封井器闸门，下放电缆进行射孔。施工

时要随时打注密封脂，以保护电缆和密封防喷盒。当射孔器起出至防喷管内时，先

关闭防掉器和封井器，然后将防喷管内的压力放掉，再将射孔器取出。

二、无枪身过油管射孔

无枪身过油管射孔在高压油气井射孔时也须安装防喷装置，方法和上述相同。

对用钢丝架式射孔器时要注意对导爆索和弹架的检查，下速要严格控制，一般在

2023米/小时。不同型号的无枪身射孔器有不同的一次下井射孔弹数量的控制，要

严格执行。

第十六节电缆输送套管射孔

电缆输送式套管射孔是目前应用最广泛的一种射孔工艺。

电缆输送式套管射孔所采用的射孔器有两大类，一类是有枪身射孔器，一类是

无枪身射孔器。

一、无枪身射孔

无枪身射孔器和有检身射孔器在施工工艺上大体同样，只是无枪身射孔器对井

筒的规定更高，如压井液黏度不能过大，井内无杂物等。各种型号的射孔器的一次

下井弹数有不同的规定，地而装配射孔器要认真考虑耐压和绝缘问题。

二、有枪身射孔

有枪身射孔的射孔器种类比较多，目前可供选择的有51型、60型、73图、89

型、102型、114型、127型、154型等。孔密最大可达40孔/米。相位角分别有

0。、45°、60°、90。、120°、180°。射孔枪的最大长度分别为：51枪5米；

60枪12米；73枪10米；89枪8米；102枪4米、H4枪3米；127枪2米；154

枪2米。

现场施工环节：

1.向试油队核算井号、本次射孔井段、井筒情况和放炮闸门能否正常工作。

2.检查井场漏电情况。

3.摆放射孔仪器车和绞车，摆放位置应距井口20—30米处。绞车滚筒与井口要垂

直对齐。绞车后部不应有影响绞车工视线和电缆正常运营的任何物体。打好绞车

掩木。

4.安装天地滑轮。注意吊卡的月牙是否与天滑轮上提短节一致。固定好地滑轮。

5.选择远离火源、电源的地点进行联枪。更换密封圈，检查各部丝扣和密封面，并

清理干净，涂抹黄油。认真检查弹架、导爆索和射孔弹，对照排炮单检查装弹长

度、发数和夹层长度，核算枪身上的标记与排炮单是否一致。将联好的射孔器按

下井顺序排好。

6.检查磁性定位器绝缘和信号情况，逐个上紧各部丝扣。

7.将射孔器与磁性定位器连接，井口对零，下放射孔器。

8.在距短套管一根套管以上开始下测，测出短套管至标准接箍之间的各套管接箍,

在测出本次射孔底界一个套管接箍后，开始上提测量至点火线。停车检查、核算

数据。准确无误后，在电缆上捆孔一个记号。点火后起出射孔器。第二炮可以电

缆记号为深度依据测出标准接箍进行定深。

9.射孔完毕，填写各施工表格，检查剩余火工品数量是否齐全，工具、滑轮、马达

擦干净装车，清理施工现场。

第十七节油管输送射孔

一、原理及特点

油管输送射孔是指运用油管将射孔器输送到射孔井段进行射孔的工艺技术。

油管输送射孔具有以下特点：

1.可选择的射孔器种类比较多。

2.可进行负压和超正压射孔。

3.一次下井可同时射开多个层段。

4.可解决大斜度井、水平井及复杂井的射孔问题。

5.可避免井喷施工的发生。

6.通过不同的工具组合，可满足不同的施工规定。

7.可与地层测试器联和作业，提高工作效率。

二、施工环节

1.根据射孔告知单（射孔设计）规定，设计射孔枪管柱，选择起爆器类型和射孔器

类型。

2.检查各接头、起爆器、射孔器。

3.排出射孔管柱顺序、标明各部长度尺寸。

4.到现场后联接射孔器和其它下井工具，并丈量定位短节以下所有射孔器、变扣、

起爆器和其它工具的长度。如进行二次校深定位，应同时进行磁性定位器校深。

5.填写下井管柱示意图，标明各部尺寸。

6.安装起爆器、下射孔管柱（使用压力起爆器时还应计算剪切销钉装配数量）。

7.管柱下完后，进行校深、计算调整值。调整管柱。

三、油管输送射孔深度计算

油管输送射孔深度计算常用的有两中方法：既一次校深和二次校深。

一次校深是用自然伽马和磁性定位器，在油管内测量自然伽马曲线和油管接箍

曲线，将所测自然伽马曲线和油管接箍及定位短油管曲线与完井综合图上的自然伽

马曲线进行对比，以拟定油管定位短节深度，并计算出管柱调整值。

二次校深是在射孔管柱下井前用磁性定位器测一次短套管，以拟定电缆记号深

度。下射孔管柱后用同一台电缆绞车和同一支仪器在油管中测出短油管位置，用在

套管中所做的电缆记号拟定短油管的深度，并计算出管柱调整值。

计算：

计算调整值可按以下公式进行：

L=H-（H2+LD

当L>0时\管柱向下调整L米；当1X0时，管柱向上调整L米。

公式中：L一管柱调整值，m；

%—油层顶界深度，m；

比一定位标记深度，m；

L,一射孔总零长，m。

计算后应由射孔队、作业队共同检查核算，确认无误后调整管柱，安装采油树，联

接放喷管线，投棒（加压）起爆射孔器。

第十八节油管输送射孔与地层测试器联作

油管输送射孔与地层测试器联作是指将射孔器与地层测试器联接在同一下井管

柱上，在射孔的同时进行地层测试的工艺技术。

一、管输送射孔与地层测试器联作的特点

油管输送射孔与地层测试器联作的特点不仅具有油管输送射孔的优点，还具有以

下特点：

1.缩短试油周期、减少试油成本

2.保护地层，获取真实地层数据。

3.可消除部分射孔导致的污染。

二、油管输送射孔与地层测试器联作通用环节：

1.按射孔告知单选择地层测试器类型，拟定射孔器起爆方式，画出管柱图。

2.地质部门根据地层情况拟定负压值。

3.设计排炮单。

4.组装射孔器。

5.保养组装测试器，标定压力计、温度计。

6.现场装枪、校深与油管传输射孔相同。

7.射孔队、测试队与试油队共同丈量短油管以下各部尺寸，并标记在管柱示意

图上。

8.射孔枪下井，在井口安装起爆器。

9.装压力卡片、时钟上弦，在卡片上划基线。

10.将测试工具按顺序组装、下井。

11.所有卜井管柱必须上紧，不得有任何渗漏现象。

12.管柱下井速度控制在40根/小时。操作平稳。下管柱必须连续作业，不得半

途停止作.业。

13.每下100米加一次液垫，直到符合设计规定为止。

14.油管下完后，射孔队校深，校深时注意，如管柱装有投棒打开式反循环阀,

磁性定位器和加重杆不得下到此阀位置。

15.调整油管，安装井口，坐封封隔器。封隔器坐封后，要观测环空液面变化情

况，假如液面迅速下降，表白封隔器坐封不好，应立即上提管柱重新坐封。

16.核算下井工具各部数据，检查校深数据，确认无误后起爆射孔器。同时开始

测试。

三、深度计算：

油管输送射孔与地层测试器联作的深度计算与油管输送射孔同样，只是要考虑

封隔器的下滑距，公式如下：

L=H.+H2+AH-H

当LM）时，管柱向下调整L米；当1<0时，管柱向上调整L米。

式中：L一管柱调整值，m；

出一定位标记深度，叫

H2一射孔总零长，m0

H—油层顶界深度，m；

a）H一封隔器坐封时的下滑距。

第十九节水平井射孔

水平井因其井身结构所显限，只能采用油管传输射孔（连续油管传输射孔）工

艺。起爆方式绝大部分采用加压起爆。

一、射孔器材

根据地层情况，所选的射孔器有定向式和非定向式两种。定向式射孔器是指射孔

弹射孔的方向是在180°以内向下射孔（见图1-27中的B、C图）。非定向式射孔器

的射孔弹排布（见图1-27中的A图）、结构与普通射孔器基本相同，只是在射孔枪

上加装一个防卡阻的可滑动的卡套，中间接头增长了助爆件，以提高传爆的可靠性。

这里重点介绍定向式射孔器的重要部件。

1.定向装置

定向装置常用的是在射孔弹弹架两端安装滚珠轴承，在弹架上加配重，使射孔弹

的方向始终向下。

2.定向监测装置

定向监测装置是监测射孔弹方向是否向下的装置。当射孔器到达目的层后,

通过向油管加液压对射孔器进行起爆，假如射孔器的方向在预定的方向，油管的

压力可以加至起爆压力，起爆射孔器。假如射孔器方向不在预定的方向上，则油、

套连通，油管加压时环空里的液体流出井口，这时应反复活动管柱，以调整射孔

器方向，直到达成预定方向为止。

图1-27

图1-28

图中：1变向装置；2封隔器；3水力压差阀；4起爆器；5射孔器

二、注意事项

1.射孔告知单要附井身轨迹图、曲率半径等数据。

2.所有将下入水平段的管柱接头、接箍要倒角。

3.定向装置要灵活可靠。

4.定向监测装置的泻压孔与射孔器上的定位标志必须对齐，否则无法起爆。

第二十节复合射孔

电缆输送复合射孔和油管输送复合射孔的施工流程与相应的普通电缆输送射孔

和普通油管输送射孔基不一致。只是在施工前的设计要更具体一些。器材的选择要

根据设计进行。

一、复合射孔的特点：

1.可有效提高射孔穿透深度。

2.可破坏射孔产生的压实带，并对孔眼周边进行造缝延缝。

3.射孔和气体压裂同时进行，提高时效。

二、复合射孔施工设计

1.选井原则

1）射孔井段上下固井质量良好。

2）低压低渗、高压低渗地层。

3）由于钻井、修井导致污染或地层结腊的井。

4）水敏性地层改造。

5）孔隙度＜18%,渗透率＜200u而的砂岩地层。

6）原生裂缝发育好、含油饱和度高的低渗透地层。

2.药量设计

1）药量的峰值压力大于地层破裂压力。

2）药量的峰值压力小于套管抗内压压力。

3.施工注意事项

1）一体式复合射孔器装枪时必须将空弹处的推动剂取出。

2）各接头处的密封必须可靠。

3）有泄压孔的枪体密封胶垫要粘接牢固。

4）分体式复合射孔施工时要采用防止电缆上窜跳槽的措施。

由于复合射孔具有破坏射孔压实带、对孔眼周边的造缝延缝作用，所以可有效

改善孔眼周边渗流条件，其应用越来越广泛。随着机理研究的不断进一步，复合射

孔设计软件的出现，复合射孔技术将得到更快的发展。

第二十一节特殊作业

1.电缆桥塞作业

申缆桥塞作业是指运用申缆将桥塞输送至套管坐封点，点火释放桥塞对套管讲

行封堵的工