射孔冲击下管柱动力学行为研究及软件开发
本文关键词:射孔冲击下管柱动力学行为研究及软件开发 出处:《西南石油大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
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【摘要】:射孔完井作业是油气井开采过程中的重要环节。为了提高采油效率,射孔器材的威力越来越强,射孔过程中产生的高冲击过载也随之增加,过高的冲击载荷已成为油井完井过程中管柱系统发生变形、弯曲、断裂并造成油井事故的主要因素。以射孔枪为主要组成部分的射孔段管柱在射孔弹爆炸冲击作用下的动力学问题便成为射孔管柱设计的一个核心问题。通过井下射孔工艺、结构的分析,开展了井下工具破坏机理研究,建立了井下射孔管柱动力学模型,确定模型的求解方法,采用Fortran语言编制了计算代码,并用ABAQUS仿真软件对比验证了模型的正确性,得到了更加高效的射孔管柱动力学行为研究方法。在现有工程计算公式调研的基础上,设计了射孔冲击荷载实验方案,测出了实际的爆炸冲击波压力曲线,通过对压力曲线分析,确定了考虑爆炸冲击荷载上升阶段的影响和液体静压的作用的冲击荷载工程计算方法。开展了油管长度、射孔弹装药量、减振器个数、射孔枪长度对井下工具的影响研究,发现:随着油管长度的增加,封隔器的受力相应的增加;油管容易发生螺旋屈曲的部位出现在油管的底部和中间的某一位置;随着装药量的增加,油管所受的拉压力急剧上升,管柱更易发生螺旋屈曲;随着减振器个数增加,管柱的拉压力明显下降,但是在同一位置设置两个以上减振器时,其作用效果不是很明显;这为管串设计提供理论指导。开发了井下射孔管柱动力学仿真软件,软件具有以下优点:在前处理模块中,通过建立井下工具数据库,为参数输入提供更加简便的方法;在计算分析模块中,能有效,全面的分析井下工具动力学行为特性;在后处理模块中,能以曲线、数据、报告的形式输出计算结果。这为井下工具的设计、施工提供有效的工具
[Abstract]:Perforation completion is an important link in the process of oil and gas production. In order to improve the oil recovery efficiency, the power of perforating equipment is more and more strong, and the high impact overload also increases during the perforation process. Too high impact load has become the deformation and bending of string system during well completion. The dynamic problem of perforated string with perforating gun as the main component of perforating string under the action of perforating bomb explosion becomes a core problem in perforating string design. Perforation process. Based on the analysis of the structure, the failure mechanism of downhole tools is studied, the dynamic model of perforating string is established, the solution method of the model is determined, and the calculation code is compiled by Fortran language. The correctness of the model is verified by ABAQUS simulation software, and a more efficient research method for the dynamic behavior of perforated pipe string is obtained. The experimental scheme of perforating impact load is designed, and the actual pressure curve of blast shock wave is measured, and the pressure curve is analyzed. The engineering calculation method of impact load considering the effect of the rising stage of explosive impact load and the effect of hydrostatic pressure is determined. The length of tubing the charge quantity of perforated projectile and the number of shock absorbers are carried out. The influence of perforating gun length on downhole tools is studied. It is found that with the increase of tubing length, the force of Packer increases accordingly; The helical buckling of the tubing is easy to occur in a certain position at the bottom and the middle of the tubing. With the increase of charge, the tension pressure of the tubing increases sharply, and the pipe string is prone to spiral buckling. With the increase of the number of shock absorbers, the tension pressure of the string decreases obviously, but when more than two dampers are installed in the same position, the effect is not obvious. The software has the following advantages: in the pre-processing module, the downhole tool database is established. It provides a more convenient method for parameter input. In the calculation and analysis module, the dynamic behavior characteristics of underground tools can be analyzed effectively and comprehensively. In the post-processing module, the calculation results can be output in the form of curves, data and reports. This provides an effective tool for the design and construction of downhole tools.
【学位授予单位】:西南石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TE925.3
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,本文编号:1415948
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