负压阀联通孔砸通后 ， 理论上环空压力由26.4 MPa逐渐降低至17.4 MPa 。 由于液体进入量较小 ， 液柱高度改变不大 ， 管柱内压力略微升高 。 管内外压差在 0.8 s 内由 9.21 MPa 降至 0MPa ， 即负压阀联通孔在给定条件下需要0.8 s时间完成全部泄压过程 。
随着管外环空液体向管内补充 ， 环空与地层压力差值即实际负压值也逐渐接近设计负压值 。 点火棒砸穿负压阀至撞击点火头过程中 ， 负压值变化如图3所示 。
点火棒下落速度为17.92 m/s ， 砸穿负压阀至撞击机械压力点火头行程时间为0.50 s ， 即在0.50 s时 刻 ， 触发射孔枪点火 。 此时负压阀泄压还未完成 ， 真实负压值为7.70 MPa ， 小于设计值9.21 MPa ， 要达到设计负压值还需要0.3 s再触发点火 。3 模型分析给定参数条件 ， 人工井底2 500 m；负压阀垂深2 100 m ， RTTS 斜深 2 000 m ， 设计负压值 7 MPa ， 射孔枪长 280 m ， RTTS 以下油管长度 50 m ， 枪底至人工井底深度30 m ， 套管内容积39.55 L/m ， 套管与油管环容35.34 L/m ， 套管与射孔枪环容14.67 L/m ， 负 压阀小孔直径24 mm ， 钻杆内径121 mm 。 钻杆内半径0.035 m ， 点火棒半径0.016 m ， 点火棒长度2.656 m ， 点火棒材料密度8 900 kg/m3 ， 重力加速度9.81 m/s2 ， 井液动力黏度1.01×10-3Pa·s 。
投棒点火过程中 ， 影响点火棒下落速度的最大不确定性因素为投棒井的井眼轨迹 ， 尤其是负压阀上部附近井斜大小 ， 因此找到井斜与点火棒终了下落速度关系有利于分析点火棒从负压阀到点火头的运动时间 ， 最终确定射开油层段真实负压值的大小 。 如图4所示 ， 井斜越大点火棒终了速度越小 。
当井斜、环空容积发生变化时 ， 需要负压阀以下短油管最短长度如表1所示 。
由短油管最短长度与井斜、环空容积关系表可以看出 ， 井斜越小环空容积越大 ， 需要的短油管越长 。 渤海油田 TCP 分体式电磁流量计现场负压阀至点火头之间普遍采用的 3 根累计 9 m 长的短油管 ， 很多条件下9 m长的短油管并不完全满足现场分体式电磁流量计的要求 ， 需要根据实际情况调整短油管长度以满足射孔负压值的最低要求 。 例如 ， 射孔管柱 RTTS 封隔器以下环空容积9 m3 ， 负压阀附近井斜20°时 ， 需要至少9.8 m 的短油管 ， 才能满足点火棒在短油管内下
落时间不大于负压阀联通孔泄压时间的需求 。 渤海油田套管射孔多为 244.5 mm 套管射孔和177.8 mm尾管射孔 ， 其中177.8 mm尾管射孔由于受井身结构和射孔工具限制 ， 其 RTTS 封隔器以下环空容积通常较大 ， 现场大多使用的 3 根 9 m 短油管不满足实际需求 。
4 结论
1）渤海油田 TCP 分体式电磁流量计负压阀与点火头之间的短油管存在长度不足现象 ， 其在设计原理上忽视了射孔段环空液体的压缩性 ， 导致可能出现点火过程中环空泄压不及时 ， 真实负压值达不到设计负压值等问题 。
2）通过建立的数学模型 ， 计算分析了TCP分体式电磁流量计过程中局部压力变化、瞬时当量负压、点火棒下落时间等 ， 并通过一口井的实际数据模拟了各参数变化规律 ， 验证了该口井射孔理论真实负压值未达到设计值要求 。
3）目前渤海油田常用的负压阀至机械压力点火头之间 3 根累计 9 m 长度的短油管 ， 在很多情况下尤其是228.6 mm套管悬挂177.8 mm尾管射孔的井身结构 ， 其理论计算的发生负压值大多都不满足
设计负压值要求 ， 需根据每口井的实际井身结构、环空容积对短油管长度进行调整 。
4）综合考虑 TCP 分体式电磁流量计工艺、工具的特点 ， 通过对数学模型的推导、分析和实例计算 ， 为渤海油田 TCP 分体式电磁流量计负压值设计和现场计算提供更准确的理论指导 。