李奔驰, 唐凯, 陈华彬, 陈锋, 陈建波, 马峰

(1.中国石油川庆钻探工程有限公司测井公司, 重庆 400021;2.北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室, 北京 100081)

0 引 言

塔里木库车山前克深9区块勘探开发的油气井深度约8 000 m。克深902井最深达到8 038 m,地层压力接近140 MPa,射孔施工时井底压力接近190 MPa,井底温度约190 ℃,完井套管5或5in*,属于超高温超高压井[1-2]。现有的射孔器耐温耐压指标已不能满足克深9区块射孔要求。考虑到安全系数,克深9区块的超深井对射孔枪工作压力指标要求达到210 MPa。在前期耐压175 MPa射孔枪研究[3]的基础上研发外径为89 mm的210 MPa射孔枪,研发中使用Ansys软件[4]深入分析形位公差、枪长、工作温度、下挂载荷等因素对射孔枪承压性能的影响,提出增强射孔枪耐压性能的新方法与工艺措施,开展系列功能性实验验证89型超高压射孔枪性能,研发出高性能的89型超高压射孔器材,结合激动压力预测技术、动态负压预测技术、管柱动态载荷响应技术和现场工艺技术[5-7],在克深9区块成功应用,满足8 000 m超深、超高温、超高压工况条件下油气井射孔施工要求。

1 设计结构影响因素分析

1.1 射孔枪设计理论依据

射孔枪在井下复杂环境中需要承受来自井筒液体和起爆时冲击波的作用。射孔枪必须具备承受来自井筒的很高的外部压力,射孔瞬间还要承受射孔弹爆炸形成的冲击波。

由拉美公式和第三强度理论公式

(1)

表1 210 MPa射孔枪理论计算参数表

考虑2种不同屈服强度的材料,将表1的参数代入式(1)计算可得,对于这2种材料,89型射孔枪都能在210 MPa的高压环境下安全使用,满足210 MPa超高压施工条件。……