２０１８年３月 石油工业技术监督 Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ｉｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｍａｒ．２０ｌ ８ 第３４卷第３期 Ｖｏ１．３４ Ｎｏ．３ ■质量安全论坛 渤海油田Ｋ 井射孔断爆事故分析 几王 帅 ，宋瑞河０，谭伟雄 ，李 欣。 旧１．中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司（天津３００４５９） ｌ』２．中海油田服务股份有限公司油田技术事业部（天津３００４５９） 摘要射孔作业事故多种多样，射孔断爆是射孔作业中最常见同时也是最严重的作业事故之一。以渤海油田Ｋ井断爆事故 为例，按照作业工序，对射孔管串逐一进行排查，筛选出潜在的问题点，通过模拟试验，对问题仪器的作业及故障状态进行还 原．通过数据分析和事故状态的再现，得出了导致事故发生的根本原因。该试验方法可以根据断爆事故的不同表现，反推出操 作工序和设备状态的潜在问题，以指导现场作业和设备管控，从源头避免事故发生，提高作业成功率。 关键词射孔断爆；射孔作业；压力延时点火头；导爆索 Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｖａｒｉｏｕｓ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｔｈｅ ｂｒｅａｋｉｎｇ ａｎｄ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒａｔｉｎｇ ｇｕｎ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｃｏｍｍｏｎ ａｎｄ ｍｏｓｔ ｓｅｒｉｏｕｓ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｂｒｏｋｉｎｇ ａｎｄ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ａｃｃｉｄｅｎｔ ｏｆ ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ ｇｕｎ ｉｎ ｗｅｌｌ Ｋ ｉｎ Ｂｏｈａｉ ｏｉｌｉｆｅｌｄ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒａｔｉｎｇ ｂａｒｒｅｌ ｓｔｒｉｎｇｓ ｗｅｒｅ ｃｈｅｃｋｅｄ ｏｎｅ ｂｙ ｏｎｅ ｉｎ ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅ— ｄｕｒｅ．ａｎｄ ｔｈｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｐｒｏｂｌｅｍ ｐｏｉｎｔｓ ｗｅｒｅ ｓｃｒｅｅｎｅｄ ｏｕｔ．Ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｆａｕｌｔ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｉｓ ｒｅｓｔｏｒｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ．ａｎｄ ｔｈｅ ｒｏｏｔ ｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｃｉｄｅｎｔ ｉｓ ｆ０ｕｎｄ ｏｕｔ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｄａｔａ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅａｐｐｅａｒａｎｃｅ ｏｆ ａｃｃｉｄｅｎｔ ｓｔａｔｅ． Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｇｕｅｓｓ ｔｈｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｅａｋｉｎｇ ａｎｄ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ｇｕｉｄｅ ｏｎ—ｓｉｔｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ，ａｖｏｉｄ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ｆｒｏｍ ｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｓｕｃｃｅｓｓ ｒａｔｅ ｏｆ ｐｅｒｆｏｒａｔｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｆｒａｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｏｆ ｐｅｒｆｏｒａｔｉｎｇ ｇｕｎ；ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ；ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｅｌａｙ ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｈｅａｄ；ｄｅｔｏｎａｔｉｎｇ ｃｏｒｄ 射孑Ｌ作业是油井顺利投产的一个关键性环节。 油公司对一次成功率相当重视，一旦射孑Ｌ失败，往往 需要花费大量时间和经济成本来弥补，更严重地会 １丁程概况 Ｋ井采用上下双压力延时负压射孔．射孑Ｌ段 １０８．６ ｍ，弹加空共２５根（自下而上编号１号、２ 产生不可逆转的巨大损失。在众多射孑Ｌ事故中，射孑Ｌ 断爆所占比例最高。以渤海油田Ｋ井断爆事故为 例．按作业工序，对射孔管串逐一进行排查，筛 选出潜在的问题点。通过模拟试验，对问题仪器的 作业及故障状态进行还原，得出了导致事故发生的 根本原因。总结出一般处理方式，以提高对射孔断 号……２５号）。作业步骤：下、校深、坐封封隔器、 再校深、点火、放喷、起…。射孑Ｌ数据见表１和表２。 射孑Ｌ激发完毕后，起出射孔至井口．观察串 状态。发现２５号至４号，未被引爆。２１号距其 底部２．７９ ｍ处一盲孑Ｌ破裂，如图１所示。３号底 爆的整体认识，促进作业程序的规范，从而避免事故 发生 部０．８６ ｍ射孑Ｌ异常，上部发射正常，下部未正常穿 孔，且管膨胀。 表１射子Ｌ数据表 ２事故调杏及分析 ２．１事故调查 正常。③５号至ｌ９号射孔进水，传爆系统无异常 现象。④２０号射孔顶部中接头处扶正塞被挤烂， 如图２、图３所示，部分扶正塞残片堵在中接头中心 具体串状态：①上部压力点火头未动作，剪切 销钉正常。下部点火头动作，剪切销被剪断。（室）４号 射孑Ｌ未发射，底部导爆索爆燃１．５ ｍ，顶部导爆索 作者简介：王孑Ｌ处，中接头３个旁通孑Ｌ均有堵塞现象，导爆索被压 至弹架管内。⑤２２号至２５号射孑Ｌ进水，传爆系统 无异常现象。 ０￣（１９８２一），男，工程师，现主要从事国内和国外测外作业技术管理及现场作业质量控制方面工作。 －５４· 石油工业技术监督 １３９．７ ｍｍ钻杆 变扣（ＤＳＨＴ５５ Ｂｘ４１ １ ｍｍ） １２７ ｍｍ钻杆 １３９．７００ １７７．８ｏ０ ｌ２７．ｏ００ １２１．３６１ １０８．４５８ １０８．４５８ 钻杆同位素上部ｌ２７ ｍｍ ＩＦ Ｐｉｎ １６５．１００ ５７．１５０ 钻杆同位素下部１２７ ｍｍ ＩＦ Ｂｏｘ １２７ ｍｍ钻杆 变扣（４１０ ｍｍ￣９８．４ ｍｍＣＡＳ Ｐ） １６５．１００ １２７．０００ ｌ５７．４８０ ５７．１５０ １０８．４５８ ６５．０２４ 震击器９８．４ ｍｍＣＡＳ ＢｘＰ 变扣９８．４ ｍｍＣＡＳ Ｂ￣３ｌ１ ｍｍ １２７．７６２ ｌ２７．７６２ ５７．１５０ ５７．１５０ 变扣３１０ ｍｍｘ４ｌ１ ｍｍ １５７．４８０ ６５．０２４ 安全接头（４１０ ｍｍ￣４１ １ ｍｍ） 变扣（４１０ ｍｍｘ３１１ ｍｍ） １５２．４００ １５７．４８０ ７９．２４８ ６５．０２４ 压力开孑Ｌ装置（３１０ ｍｍｘ３ｌ１ ｍｉｌｌ，关闭下入） 钻杆流量阀（３１０ ｍｉｎｘ３ｌ】ｎｌｍ，打开下人） 传 短节 变扣（３１０ ｍｍｘ４１ ｌ ｍｍ） １２７．０００ １２７．０００ １２７．０００ １５７．４８０ ５９．００４ ５９．００４ ６５．０２４ ２４４．５ Ｒ ｒｒＳ封隔器（４１０ ｍｍｘ４ｌ １ ｍｍ） 变扣（４１０ ｍｉｎｘ３ｌ１ ｍｍ） ２０７．０１０ １５７．４８０ ９５．２５０ ６５．０２４ 单级负压开孔装置（３１０ ｍｍ￣７３ ｍ／ｉ１ ＥＵ Ｐ） ７３ ｍｌＸｌ ＥＵＥ Ｎ８０ ｌ】．１８＃厚壁短节 压力延时点火头肓＋头 １００．３３０ ７３．０２５ ８５．７２５ １７７．８００ ５５．８８０ ５０．８００ 射孑Ｌ顶郎第一发弹 射孑Ｌ底部第一发弹 肓＋头＋』 力延时点火头１７７．８００ １７７．８００ ８５．７２５ １０８～ ２ ７４６．７ ２ ８５５－３ 备注：１。射孑Ｌ：１７７．８ ｍｍ ４０ＳＰＭ，４５／１３５；２．射孔弹：６９２ＳＤ一１７８Ｒ一４（孔径ｌ１．２ ｍｍ，穿深ｌ ３８５ ｍｍ）；３．套管同位素：２ ２７９．６３ ～２ ２９１．３２ １３＂１、２ ６４１．９４～２ ６５３．２９ ｍ ｍｉｌｌ以上。ｆ｝＿Ｉ于该肓孔加 Ｉ’ 偏深，导致其耐压极限降 低， 静液柱压力的作片Ｊ下，肓孔破裂，射孑Ｌ柱进 水｛ ．．『天１此，射孔肓孔破裂导致射孔进水可能是 该井发生事故的直接原［人ｌ 、 图ｌ ２１号盲子Ｌ异常情况 ２．２事故分析 综合 述 台结果，归纳出 ４所示事故分析 罔，并进行分析 ． ２．２．１ ２１号怆育孔破裂分析 图２ ２０号射孑Ｌ顶部中接头 从调 结果褂Ｈ｛的结论很多，但其ｒ｝ｌ ２ｌ号一 肓孔破裂址至火重要的疑点 射孑Ｌ未引爆，但是盲 孔破裂 ‘托后对陔肓孔进行测量，发现该肓孑Ｌ加Ｔ偏 ２．２．２下点火头动作而上点火头未动怍分析 首先需要验证 具水身的质量是否存在问题 对陔点火头进行拆卸检查．发现点火头结构完好． 切销钉可白ｆ｛＝ｆ取ｍ，外观 好 、 时火药和撞击雷 深 阿孔剩余 厚１．７～１．８ ＩＴＩＩＩＩ，ｆｎｉ设计要求为４．５９ 王帅等：渤海油田Ｋ井射孔断爆事故分析 · ５５ · 未起爆．延时火药外观无异常，撞击雷管输出端订ｆ Ｊ 显向内凹陷的痕迹。 试验验证：把延时火药和撞击雷管拆卸后，复原 剪切销钉（与下井排布相同，并使用原销钉）进行检 查试验．该井设计使用１个剪切销钉，单颗销钉的剪 切值为３．６２ ＭＰａ，地面剪切压力为３７．８３～４１．８ｌ ＭＰａ。地面连接手压泵，进行剪切试验，打压至４０ ＭＰａ时，销钉被剪切（冈５）。 通过试验验证，该点火头在正常压力范围内被 击发，该点火头不存在质量问题。在井下未正常击发 的原因分析： １）通过负压开孔装置正常开孑Ｌ的现象说明，负 图３ ２０号射孔弹架管顶部 上 力 火头未动作 ２２ 至２５号进水．传爆系统尤异常现象 ２１号ｇ，￥ＴＬ底２．７９ ｍ邸处有一盲孔破裂 巾接头 个旁通孔均有堵塞现象．导爆索被压至弹架管内 ５ 至ｌ９号进水，传爆系统无异常现象 压开孑Ｌ装置传压管等传压通道畅通（图６），几次加 ４ 射孔未发射，底部导爆索爆燃Ｉ．５ ｎｌ，顶部导爆索ＩＦ常 ３号ｇ，￣ＴＬ底部Ｏ．８６ １１１射孔异常．管膨胀至１９２．２ ｍ．顶部发射ＩＦ常 Ｉ号、２ 正常起爆 下部点火头正常动作，输出正常 图４事故结果分析图 压压力均作州在顶部压力延时点火头剪切滑套的顶 部！ ３）２ 号射孑Ｌ肓孑Ｌ破裂导致射孑Ｌ进水，静 液柱压力通过射孔作 在了剪切滑套的底部导致 地面加压时剪切滑套上下两端的压差不足于剪断剪 切销钥‘，压力延时点火头结构原理 如图７所示。 』Ｋ力 １－ｒ 图５点火头动作后的状态 与延时起爆装置连接Ⅱ 活塞 向下运动 封隔器以 环空７ｆｉ力 剪断 剪切销 击发 起爆器 输ｆｔ｛爆轰至 延时趟爆装置或射孔 Ｊ１ ＪＪ作川ｊ 滑套 输 爆轰至射孔 图６负压开孔装置原理示意图 图７压力延时点火头结构原理示意图 ２）通过撞击雷管输ｆ｝１端明显向内凹陷的现象说 明有压力作用在撞山雷管的输 端．而雷管室Ｊ二下 ２．２．３射孔断爆及射孔异常分析 １）｝＿｝Ｉ于２１号ｇ，￣ＴＬ怆肓孔破裂，导致射孑Ｌ柱进 水 静液柱 力作川存２０号射孔顶部中接 中心 不密封，该压力必然作ＨＪ 剪切滑套的底部 · ５６ · 石油工业技术监督 孔处，挤压传爆管橡胶扶止塞，挤烂橡胶扶正塞．并 把导爆索挤进弹架管 ２）射孑Ｌ液通过２０号射孑Ｌ顶部中接头中心孑Ｌ 或旁通孔慢慢渗入下部射孔，导致在３号射孑Ｌ 的底部积水 ３）加 击发底部 力延时点火头时．『大１ ３号射 孑Ｌ底部积水．导致射孔弹爆燃，未聚能发射．底部 ｇ，ＮＬ膨胀 Ｉ、 ４）由于３号ｇ，￣ＴＬ底部积水，可使导爆索爆速 降低，传至４ ｇ＇ＮＬ底部传爆管时能 不足，导致 导爆索爆燃由：至断爆，４号射孔射孑Ｌ弹未发射。 ２．２．４ ｌ、２号射孔怆正常的原因分析 由于２０｝ ‘射孔顶部中接头堵塞严霞．射孔液 只能慢慢渗入卜部射孔，静液柱 力未作川１到２０ ‘射孔怆以下的射孔拄，１、２号ｇ，ＮＬ怆没有大量 积水，底部 力延时点火头未受到影响． 片门加压 时可Ｉ 常击发 ３ ｉ式验验证 为证口』】Ｉ 述 敞分析的正确性，模拟了射孔 进水ｇ，ＮＬ｝＿ｌ＝Ｉ＝验 １）试验办法：按Ｉ 常装状态装配射孔弹５发， 将尾部３发弹浸泡入清水中３ ｈ后起爆ＥＩ－，￣Ｌ．观 察怆身上的穿孔情况，过程如图８所永 图８模拟射子Ｌ进水试验方案 ２）试验 ：伞 Ｃ ｌｆ１ ２发弹穿孔 常 ３发浸水 弹穿孔异常，／』『ｌ『冬１ ９所示．．由此可知，射孔弹存水巾 浸泡一定时川Ｉ』－彳．导致ｇ，￣４Ｌ弹功能部分欠效．此时引 爆的射孔弹会…州穿孔异常现象，此 验结果 本 玖断爆书故脱象Ｉ：ｌ１符 图９试验后穿孔情况 ４结论 综Ｌ分析，肓孑Ｌ』Ｊ口ｒ的误笳导致ｒ这次断爆蕾 故．．２ｌ 一肓孔壁加【 过薄，下＂过 巾受静液 压力破裂．井筒液体进入射孔怆， ２０ 。怆以Ｉ 形 成静液柱，使得井ｎ打 点火『Ｉｌｆ 火 ｆ 下』：Ｋ乃羞 不足以剪切销钉，故上点火头没行动作，”『ｌＪ液体进 入２１‘ ’后慢慢向下渗漏至３ Ｉ １， 底邮积水造 成了部分射孔弹爆燃，未聚能发射，敛使体膨胀， 导爆索的爆速降低，无法引爆４ Ｉ ’以Ｉ 的所有ｇ，ＮＬ ，造成Ｊ 断爆事故，同时由ｊ ｌ Ｉ 、２ 怆受 响 较小．得以止常射孑Ｌ ｝｝｛此得ｊＩ｛射孑Ｌ断爆事故分忻的·般处 方式： 首先需要埘故障器材做认真详细的州 ，搜集原始 加二［ 资料，从中 找到突破口： 次将蛳敝现象按照 作业原理及步骤．将可能的疑点一·梳 ， 将线索 串联起来，以试验还原验证，发现 确认问题：最后 划清书敝责任，减少损失． 减少 敝发，｝ｉ的建’义：从 源头装莳器材抓起，严格把控质 ，促进 几Ｉ的制造 升级：川时按照可能 现的潜 题．推敲作、Ｉ 序，完善作、｛ 细节，减少类似。ｊｊ：敝的发，ｆ ，为油公州 提供发个、经济、岛效的射孑ＬＪＪＩ正努 参考文献： 『１１ ＩＩＩ ｌ、Ｉ 准化技术委员会．｝＝Ｈ扎ｆ１：、【ｌ，技 池：ＳＹ，ｌ、 ５３ ５—２０ｌ ３１Ｓ１．北ｊ ：周家能源肘，２０ｌ３． １２＿ＪＩｆ ，畅登波，任网辉，等．等深ｊ、Ｉ扎埘 扎怆』１ｊ＇ｆ 及 深 性能的影响分析…．行ｆｌｈ机械 ２（）１６ ４４（１１：３４—３９． 刘 仲．刘 练．环 加 起爆大仉 ｌｊｌ＿吖Ｌ 人涝 Ｌ 刚的心Ｊｔ Ｊ【Ｊ１．＿＝ｌ｝ｊ 仆测试 ２（）ｌ２ ２Ｉ【６）：６９—７０，７６． Ｉ４１张维１ Ｊ【，『玖 琶，隋朝叫， ．液压延ｆＩ１ｊ 孔越 的研制 与 川Ｉ ＪＩ＿测”技术．２０１６，４０（６）：７６５—７６８． 【５１徐培ｆ）４０． 幢摒 富．等．连续汕 ｆ０输ｌｊｌｆ扎 常分 及 对 ｌＩＩ１．ｒ ¨ 场ｆＪ【械．２０ｌ６ ４５（９）：５６—６１． 本文编辑：王梅收稿日期：２０１７一Ｏｇ一０５
