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石油射孔中分离式无起爆药安全点火系统运用分析

来源:用户上传      作者:豆进元

  在社会快速发展的进程中,为了切实处理石油射孔工程作业阶段中起爆系统的安全性和可靠性问题,企业结合实际情况设计研发出分离式无起爆药安全点火装置实现一系列发火作业、可靠性测试及应用,通过对各种实验结果数据的分析可以看出,分离式无起爆药安全点火系统呈现出高强度的可靠性和安全性优势特点,其会在未来的石油射孔工程作业中充分彰显出其自身的价值作用,并具有广阔的应用前景。基于此,该文主要分析可燃气的安全度影响因素,并重点探讨石油射孔中分离式无起爆药安全点火系统的应用原理、特点及可靠性检测。
  
  文献标识码:A文章编号:1672-3791(2022)12(a)-0000-00
  Application Analysis of Separated Non Primary Explosive Safe Ignition System in Petroleum Perforation
  DOU Jinyuan
  (Changqing Branch of CNPC Logging Co., Ltd,Gaoling,ShaanxiProvince,710201China)
  Abstract: In the process of rapid social development, in order to effectively deal with the safety and reliability of the initiation system in the operation stage of petroleum perforation engineering, the enterprise has designed and developed a separate safety ignition device without primary explosive in combination with the actual situation to realize a series of ignition operation, reliability test and application. It can be seen from the analysis of various experimental results and data, The separated safety ignition system without primary explosive presents the advantages of high-strength reliability and safety. It will fully show its own value in the future oil perforation engineering operation, and has broad application prospects. Based on this, this paper mainly analyzes the influencing factors of combustible gas safety, and focuses on the application principle, characteristics and reliability detection of separated non primary explosive safety ignition system in oil perforation.
  Key Words: Petroleum perforation; Separate type; Safe ignition system without primary explosive; Influencing factors; Reliability test
  为了切实提升石油射孔的安全效果,各大专业人士和科研专家提出了多样化的设计理念与观点,并设计出全新的雷管装置,但是这些雷管在实际应用阶段中往往会产生意外爆炸现象。所以运用由发火装置和药柱分离板块所构建的无起爆药安全点火系统呈现出不容小觑的价值效用。
  
  1.1装药量影响
  一般情况下,主装药的总体数量与压药密度高低汪汪队系统安全度产生不容小觑的影响,当主装药量大时,整体系统引爆的威力相对较大;压药密度大时整体装置引爆的速率也会有所提高,引爆威力也会增大。然而系统威力增大后,引爆一瞬间向外部散发的温度也会随之增高,所以高爆温和高能量冲击波引燃的几率相对较大。通过相关试验可以看出,运用密度为0.87~0.93 g/cm的RDX,其压药密度超出1.4 g/cm期间,整体系统的引燃率将会呈现出稳步上升的发展趋势,而压药密度超出1.5 g/cm期间,系统引燃率也会稳步上升。
  1.2管壳强度及形状影响
  通常情况下,在开展分离式无起爆药安全点火系统工作试验阶段中,所采用的试样主要为铁质法兰管壳,此种材料呈现出较低的韧性水平,在开展一系列加工生产环节中往往会存在或多或少的裂缝或纹路等现象。如果操作人员运用携带裂纹的管体后,系统雷管引爆后发火装置会在裂缝处向外喷出剧烈的火焰,进而引燃可燃气。除此之外,这种管壳在闲置阶段中往往会受到内部装药剂的腐蚀影响,受到腐蚀后的管壳自身强度会逐渐降低,系统引爆A段中,高温高压气流会直接突破管壳的薄弱位置,进而对分离式无起爆药安全点火系统的安全性造成影响。另外,管壳底部形状也会对系统安全度带来不容小觑的影响,一般情况下,雷管呈现出高强度的聚能效应,而当能量完全集中在某一位置后,便会导致此位置迅速升温至金属射流,因此雷管系统可燃气的引燃率相对较高。

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  1.3引燃球及封口影响
  一般情况下,引燃球对分离式无起爆药安全点火系统安全度产生的影响主要包括飞散燃烧、药头重量和药剂燃烧温度等封面。据相关调查研究,通常采用的药剂所具备的燃烧温度及飞散燃烧效果完全低于PbO-Si和其他类型引燃球药剂。引燃球自重数量与可燃气的安全度也有着很大的关联性,主要体现在引燃球重量越大,燃烧过程中向外部释放的气体量也会随之增大。在气室长度达到标准范围期间,燃烧过程中所释放的气体量也会有所增加,这也在一定程度上导致气室内部所具备的压力逐渐升高,进而形成脱爆并引燃可燃气的现象。除此之外,封口的密闭程度及气密性也会对分离式无起爆药安全点火系统的可燃气安全度带来不小的影响及干扰。当封口直径较大的情况下,往往会提高引燃可燃气的概率,而且当卡头印彼此间的距离较大时,气室还会发生小范围漏气问题,引燃球在发生燃烧过程中会导致火焰由封口位置窜出,进而引燃可燃气,而且管口存在裂缝或裂纹其间也会产生此种不良问题。
  1.4延期元件影响
  延期元件对分离式无起爆药安全点火系统可燃气安全度带来的影响主要体现在以下3方面内容:一是延期药的自身燃烧温度;二是火焰维持周期;三是热粒子等残渣的喷射数量等。因为在石油射孔开展试验期间,往往会受到外界因素及内部因素的干扰及约束,无起爆药雷管样品的延期元件可以运用相关延期药拔制的铅延期体,此种药物在发生燃烧阶段中所出现的残渣量相对较少,而且铅体会接纳过多的燃烧热物质进而形成熔化现象,促使残渣有效粘连在铅管壁表层结构中,进一步减少高热量残渣的喷出数量。因此,当残渣喷射量较小的情况下,可燃气的安全度会逐渐升高,相反则会降低。由此可以看出,延期体药芯粗、数量多,所以在发生燃烧状况后会喷出大量的残渣,引燃可燃气的概率也会随之增加,相反如果药芯细、药量少便会提高分离式无起爆药安全点火系统可燃气的安全程度。
  1.5工艺结构及质量影响
  一般情况下,下印位置是影响可燃气安全程度的关键部位,压加强帽或压延期体期间,当定位低于标准条件后,下印的顶部端口会发生严重的变形弯曲问题,进而降低管壁整体强度,在此问题影响效果下,便会引燃可燃气。另外,气室的具体长度也会对可燃气安全度带来不同等级的影响。当药头和延期体一成不变的基础上,如果气室长度小,便意味着其内部所含压力逐渐升高,进而造成脱爆现象,引燃可燃气的概率也会随之增大。除此之外,延期体的卡中印与不卡中印也会对可燃气安全程度造成影响,卡中印期间,可以将药头飞散燃烧所产生的热粒子完全固定于封闭式气室当中,在根本上削弱热粒子与可燃气的接触效果,由此可以看出,卡中印的雷管与不卡中印的雷管相比,前者的可燃气安全度相对较高。
  
  2.1作用原理
  通常情况下,分离式装置的基本构架包括飞片药柱和发火装置,在实际应用阶段中,操作人员需要将此两种独立板块展开科学化衔接处理,具体的衔接模式体现在将发火装置的接入线路与短路导线形成关联状态,而剩余端口需要完全投放于药柱预制圆孔内部加以牢固处理,在闲置或不予使用时间范围内需要促使发火装置与飞片药柱始终保持阻隔状态。起爆器也被广泛称为高压脉冲发生器 ,其会在实际应用过程中向外部产生大量的脉冲作用力,高压脉冲会在各路输出导线的支持下进入发火装置的两侧电极端口,促使高压放电电极周边的气体产生高强度的电离反应,进而导致带电粒子在此情况下形成定向运动状态出现电子崩,电子崩会朝向正极方向稳步发展直至转化为流柱,并在此基础上构建出科学完善的电力渠道,促使整体电极气隙的阻抗能力逐渐下降,电极间隙会在此情况下受到强大的冲击力,电介质进而转变为固定导体形态,并向外部环境释放大量的电火花做出引燃驱动装药的动作,驱动飞片在此项工序支持下可以短时间内提升自身的飞行速率,在满足标准速度条件后对爆炸药柱产生强烈的撞击作用力,最后引爆周边所存在的爆炸物质。
  2.2系统结构及特点
  一般情况下,分离式无起爆药安全点火系统的构造由飞片药柱和发火装置共同组建而成,在此期间,发火装置内部构件主要涵盖导线、放电电极、壳体和连接套筒等,飞片药柱由底端密闭且顶端敞开的管壳、飞片驱动装药、爆炸药柱等,而且密封件上方还设计可以与发火装置高压放电电极相互协调配合的孔道装置,飞片与爆炸药柱彼此间存留适当宽度的封闭式空间范围。将分离式无起爆药安全点火系统与传统电阻式雷管相比可以看出,前者的基础特征主要体现在以下几方面内容当中:第一,内部不具备敏感性较强的起爆药,在实际应用阶段中药柱所含炸药的成分主要涵盖奥克托今和黑索今等,与一般情况下石油射孔弹在投入使用期间必需的炸药成分完全一致;第二,发火装置与药柱会在实践操作期间维护工作人员的健康安全,并在此基础上确保系统装置始终处于稳定性、可靠性的安全衔接状态,在其闲置时间范围下保持分离状态,此种特征也足以证明分离式无起爆药安全点火系统和起爆装置的安全效果;第三,发火装置内部不具备爆炸药剂的组成构件和成分,在外部作用力或多种环境条件影响下不会产生突发性爆炸事故;第四,分离式无起爆药安全点火系统被纳入瞬发性起爆范畴内,其可以在实际应用阶段中凸显出高强度的爆炸同步性特点。一般情况下,分离式无起爆药安全点火系统在投入使用期间离不开专业高压脉冲发生器的支持与保障,此装置部件主要由储能电路和控制电路两种形式组建而成,相关人员可以将其合理布设在普通石油射孔马龙头内部。在此期间,控制电路主要负责高压升压、自锁控制和放电控制等功能作业,而储能电路所负责的作业任务包括电能储备及快速释放等。分离式装置的系统结构如图1所示。
  高压脉冲发生器在实际应用期间的工作原理体现在促使电源电压实现持续升压,升压处理后的电能会在储能电路中展开大范围储备,在满足系统起爆标准条件期间,其可以及时控制放电电路并引导其将内部能量完全释放出起爆装置内部完成一系列引爆作业,并在此基础上控制电路闭锁进行自主性封锁电路和电源通道,促使系统在短时间内转化为整体关闭状态。与传统起爆器相比可以看出,专业高压脉冲发生器的优势主要凸显在下面几项内容当中:一是\用针对性电压工作区域期间,区间外部的电源无法正常运作,在根本上减少漏电和不良电流带来的错误动作问题;二是能量释放过程体现出高强度的稳定性和安全性,在电路控制过程中可以良好掌控蓄积能量的整体数量,切实提升起爆装置的可靠性能;三是内部设有专业化自锁功能板块,在完成第一次引爆作业后可以迅速转化为关闭状态,有效强化整体起爆装置的安全性和稳定性。

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  3.1引爆射孔弹测试
  在实际测试工作当中,相关人员需要将飞片药柱与6 mm、5 mm和3 mm不同直径的导爆索进行有效衔接,并在此基础上将射孔弹与导爆索加以连接,主要检测飞片药柱能否在根本上引爆导爆索和射孔弹。据相关调查结果可以看出,当导爆索直径体现为6 mm期间,3个射孔弹穿深系数分别为168 mm、158 mm和161 mm,取平均数主要为162 mm。当导爆索直径为5 mm和3 mm期间,3发射孔弹的穿深主要体现为158 mm、162 mm和165 mm,平均值为162 mm。以上几项实验结果均符合射孔弹的具体需求,这也在一定程度上代表分离式无起爆药安全点火系统呈现出高强度的稳定性能量输出。引爆射孔弹测试装置如图2所示。
  3.2引爆导爆索测试
  相关人员需要将飞片药柱与不同直径的导爆索进行粘结处理,重点检测飞片药柱是否可以正常引爆导爆索。在具体测试工作当中,可以运用200m长的胶带将远程高压放电装置与分离式无起爆药安全点火系统加以衔接,据相关调查研究可以看出,6mm、5mm、3mm等不同直径的导爆索测试当中,分离式无起爆药安全点火系统可以进行可靠性引爆。
  3.3直流、交流发火测试
  将直流、交流调压器的输出端与分离式无起爆药安全点火系统加以高度结合和关联,重点测试在固定交流电压和直流电压的影响作用力下,分离式无起爆药安全点火系统是否可以全面发挥出自身的价值作用。第一,直流电发火测试。将符合企业运作特点的固定规格直流调压器输出端与系统装置加以衔接,测试在固定直流电压的干扰影响下分离式无起爆药安全点火系统是否可以正常运行发火功能。首先以100 V为基点,并围绕此基础进行依次增量处理,直到600 V左右后,工作人员需要及时查看分离式无起爆药安全点火系统是否仍然保持稳定的发火状态。通过相关调查研究表面,在100~600 V范围内,分离式无起爆药安全点火系统并没有呈现出良好稳定的发火状态,这边在一定程度上代表600 V直流电无法有效引爆飞片装药。第二,交流电发火测试。相关操作人员需要将型号固定且符合企业经济条件的交流调压器输出端与系统装置展开科学化衔接处理,并重点检测在固定交流电数值的影响下,分离式无起爆药安全点火系统能否正常发火。相关检测人员需要以50 V为基础,并在此前提下不断增加电压数值,直至增加到380 V左右,并检测整体系统装置是否满足发火要求。据相关调查研究表明,在交流电发火测试当中,50~380 V范围内分离式无起爆药安全点火系y没有正常发火,这便表示380 V交流电无法在根本上实现飞片装药的有序引爆。现如今,分离式无起爆药安全点火系统已经在石油射孔中实现了广泛应用,并展开多样化实验,主要包括高温高压射孔实验9次、电缆输送射孔作业12余次、非常规多次射孔10余次等,而且射孔弹起爆成功率均达到百分百。
  
  综上所述,通过对分离式无起爆药安全点火系统在石油射孔中的可靠性测试可以看出,此系统在380V交流电及600V直流电的影响作用下不会产生发火现象,而且在发生爆炸后可以高效、可靠引爆导爆索。除此之外,运用分离式无起爆药安全点火系统后的射孔起爆成功率高达100%。
   [2] 王国锋.陇东黄土高原土壤环境因子对石油污染土壤生态修复的响应研究[D].西安:陕西师范大学,2018. [4] 晏美青.盛日石油:创新深挖石墨烯材料在油气工业中的应用[J].中国高新科技,2020(9):45-46.


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