摘要：油气井射孔安全技术对油田未来生产产生直接影响，在本次研究中，本文将从多个角度入手，对油气井射孔安全起爆技术内容进行分析，并对其未来发展进行了研究。从本文研究结果可知，油气井射孔安全起爆技术具有先进性，因此应该得到相关人员的关注。
关键词：油气井；射孔作业；安全起爆技术
前言：在当前油气井射孔作业期间，需要大量使用雷管、导爆索以及传爆管等，这些材料都具有极高的伤害性与危险性，根据我国部分地区的实践经验可知，在部分油气井的射孔施工期间已经发生了多次地面爆炸事故，不仅造成经济财产损失，还会对工作人员的人身安全构成威胁，因此应该得到相关人员的关注。
1.油气井射孔安全起爆技术
现阶段随着相关技术的进一步发展，油气井射孔安全起爆技术已经得到长远发展，大电流安全雷管、磁电雷管等材料被广泛应用在射孔作业中，根据当前安全雷管的使用要求，通过全自动控制、防静电、防杂散电流等，在技术上最大程度上保证了射孔作业的安全性。
1.1雷管的安全特性
现阶段磁电雷管是我国电缆射孔中最常见的安全雷管，该雷管在抗静电、抗工频电等方面具有先进性。该雷管的主要结构包括脚线、磁环、填充物、电雷管以及管壳等几方面，其发火原理是在电磁感应的基础上实现的，在将专用的起爆其输出的高频脉冲电流基础上直接作用在初级线圈上，采用磁电转换的方法，使磁环连接的电雷管次级线圈出现感应电流，感应电流会按照焦耳-楞次定律的特征产生热量，在桥丝温度升高之后，加热周围的起爆药物。
现代越来越多的工程中都证明磁电雷管具有安全性等优点，并已经被应用在油气井射孔作业中，是一种安全的雷管。
1.2撞击解锁的安全起爆装置
撞击解锁安全起爆装置主要包括撞击套、本体、解锁钢珠等几方面组成，撞击套在投棒的作用下回直接切断支撑销，在解锁钢珠之后，受压力作用影响回落到设计的空腔内，在解除锁定之后，击针在压力作用的影响下撞击起爆器，完成起爆。
在射孔作业过程中，设备下井期间，钢珠始终处于锁定状态，并不受外力作用的影响；若支撑销因为地面的失误操作而造成切断，击针因为没有压力作用影响而依然保持着锁定状态，地面也不会出现爆炸等，保证了安全[1]。
1.3起爆回路模型模拟
起爆模块的主要工作包括两个阶段，包括能量储存、能量释放等。在这两个环节中，先将低压低能量密度的电能储存到高压电容，在电压水平达到触发的标准时，会立即释放储能电容中的电能，进而形成一个强大的电流，这个电流在作用在冲击片雷管上之后，会产生爆炸。
整个起爆的核心内容，就是实现储能电容的充放电过程，该系统不仅可以满足电容器的储能与瞬间放电过程，并适应当前油井下的恶劣环境，所以所选择的电容应该具有大容量、低电感以及寿命长的性能。此时雷管的起爆回路模型可以按照下列公式予以分析：
在上述公式中， 
代表了储能电容的恒定充电电压，为理想工况下的数据；
代表储能电容的回路电流；
代表充电回路的总电阻；dt代表反应时间。
1.4安全压力起爆
在当前的射孔管柱下井期间，经常会遇到溜钻等不正常作业的问题，这个过程会造成压力波动，造成压力起爆器的提前起爆。针对这种情况，在安全压力起爆过程中可以通过安全解锁压力起爆装置来适应这一生产需求。
图 1 安全解锁压力起爆装置
图1是一种新的安全解锁压力起爆装置，与常规起爆装置相比，该装置具有以下特征：（1）安全解锁压力起爆装置中改变了承压活塞的运动方式，该装置的的承载活塞设计成受力是向上运行，这种设计方法可以降低了墩溜钻或急停急放时造成的波动压力对销钉的受力影响。（2）安全性。传统的压力起爆装置在承压销钉剪切后，承压活塞直接向下运动撞击起爆器发火。而安全解锁压力起爆装置的承压销钉剪切后，承压活塞必须拉动拉杆向上运动的同时将支撑销剪断，运行一定距离后解锁机构方解锁，且在低于3 MPa外界压力条件下，击针的动能达不到起爆器发火能量，不会发生地面伤害事故。
1.5关键元器件的选择
在起爆回路中，为了可以对电能的储存与释放过程进行控制，此时为了满足射孔作业的要求，工作人员在器件的选择上需要重点考虑以下几方面问题：（1）观察脉冲是否满足冲击片起爆的要求；（2）元器件可以满足复杂油气井环境下的运行要求。
现阶段我国油井的深度普遍为1000-4000m左右，井下的静态温度会随着深度的增加而升高，其温度变化约为1℃/100m，在高温环境对起爆系统的性能提出了更高的要求，因此为了可以更好的适应射孔生产需求，工作人员需要重点考虑以下问题：
（1）高压脉冲电容器。从技术上来看，高压脉冲电容器是雷管起爆的主要能量圈，对于起爆稳定性产生直接影响。在正常的工作环境下，雷管内部的金属箔会在高压脉冲电容器的电流作用下发生电报则，此时爆炸箔会在短时间内产生足够的等离子体能量，能够在时间特性上满足爆炸箔汽化爆炸的要求。
另外在环境温度快速上升的情况下，电容量温度变化会造成电容值变化，两者之间呈反比例关系，因此技术人员可以通过特殊介质的陶瓷电容器，确保电容器电容值可以适应明显的温度变化。
（2）高压开关管。高压开关管具有独特的闭合特性，会直接影响冲击雷管起爆电流的指标。因此在油井射孔生产期间，为了确保雷管正常起爆，则需要从性能上进行改进，保证高压开关具有短时延、低电阻等优点。
所以需要确保起爆回路中的高压开关管具有理想的敏感性，适应等效电阻的生产要求后才能满足金属箔爆炸汽化的影响，减少损失。在这种情况下，应该确保必须具有比线路其他部分更低的电容以及一个能从极高值（即开关断开）变化到更低值（即闭合后）的电阻，该电阻阻值变化的时间还必须比电流上升到桥箔爆发临界值的时间快得多，这也是其中的关键技术内容。
2.未来发展趋势
为了可以更好的满足未来油井射孔生产的需求，爆破雷管技术必然会得到进一步发展，其未来发展趋势主要包括：（1）安全化发展。安全生产是油井生产的主题，虽然现阶段针对射孔作业的安全性不断提高，传统雷管中添加敏感性药剂的情况已经得到解决。而现阶段，越来越多的地区开始对雷管的起爆过程进行控制，通过设置多个环节控制雷管爆破，争取杜绝安全事件发生。（2）智能化发展趋势。智能化发展趋势已经成为雷管技术发展的代表，包括RF-safe电子雷管、选发模块雷管等，这些雷管在智能化程度上远高于我国的传统雷管产品，可以更好的满足未来射孔作业要求[2]。（3）微小型化的发展趋势。受功能特殊性的影响，雷管的起爆为例与规格大小之间存在着密切关系，目前主流做法是用过控制装药量来控制起爆功能。而随着相关技术的发展，也有学者开始通过电子芯片的方法改进雷管结构，具有技术先进性。而实现这一技术的关键，就是要通过集成制造的方法，提高技术的先进性，这样才能满足未来生产的需求。
结论：在油井射孔作业期间，爆破作业已经成为影响油井生产的重要因素，在本次研究中，本文从多方面入手，详细介绍了油气井射孔安全起爆技术的相关内容，并从多个角度入手，详细介绍爆破作业的技术要点，并对其未来发展趋势进行了研究。总体而言，爆破作业应该引起相关人员的控制，避免造成经济损失。
参考文献：
[1]贺思敏，赵世明，蒋小华，等.应用于冲击片雷管的小型脉冲功率源研究[J].火工品，2018（4）：5-7.
[2]张脉全，朱元飞，张林，等.射孔作业中爆炸飞片（EFI）雷管的研究与应用[J].石油仪器，2018，28（6）：76-77.
论文作者:张虎
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/10/9
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