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煤层气多分支水平井复合造穴作业及地下可视化研究

发布时间:2018-11-17 19:21
【摘要】:通过分析和比较煤层气多分支水平井造穴的三种方式,并综合考虑国内的煤层气开采现状和施工操作,形成了一种煤层气多分支水平井复合造穴作业方法。该方法是高压水射流造穴和机械造穴的结合,先用高压水射流对井眼预射孔,再进行机械切削造穴。本文对煤岩性质和参数进行了阐述,统计了材料参数,为后续的仿真计算提供理论和数据支持。从高压水射流和机械造穴两种方式的破煤理论入手,对复合造穴高效破煤机理做了探讨,得出在复合造穴技术中,预先进行高压水射流破岩,能够降低机械造穴切削阻力,提高施工效率的原因。利用ANSYS软件对射孔煤岩的应力分布规律进行数值模拟,计算中考虑井眼半径、布孔方式等因素对应力分布的影响。基于ANSYS/LS-DYNA软件,采用隐式-显式求解方法,建立了刀具切削煤岩显式动力学分析模型。考虑布孔方案和刀具切削是否通过射孔等多种情况,建立多个模型算例。通过计算结果的对比分析,提出射孔布置的建议。考虑到煤层气开采信息化的必要性和传统教育培训存在的不足,引入虚拟现实技术进行煤层气复合造穴可视化系统的设计与开发。利用虚拟现实技术,基于Virtools开发平台,使用3ds Max软件建立三维模型,构建虚拟场景,完成煤层气可视化系统的设计与开发。本文详细介绍了实现可视化系统的关键技术和过程,可以作为可视化系统开发的参考实例。该可视化系统可用于教学培训和科普传播,能够节约培训成本且没有时间和地点的限制。
[Abstract]:Based on the analysis and comparison of three kinds of hole making methods of multi-branch horizontal wells of coalbed methane, and considering the present situation and operation of coalbed methane production in China, a method of compound cavitation production in multi-branch horizontal wells of coalbed methane is formed. This method is a combination of high pressure water jet and mechanical hole making. First, the hole is pre-perforated by high pressure water jet, and then mechanical cutting is carried out. In this paper, the properties and parameters of coal and rock are described, and the material parameters are counted, which provides theoretical and data support for subsequent simulation calculation. Based on the coal breaking theory of high pressure water jet and mechanical cavitation, this paper discusses the mechanism of high efficiency coal breaking of compound cavitation. It is concluded that the cutting resistance of mechanical cavitation can be reduced by pre-breaking rock with high pressure water jet in compound cavitation technology. Reasons for improving construction efficiency. The stress distribution of perforated coal and rock is numerically simulated by using ANSYS software. The influence of borehole radius and pore layout on stress distribution is considered in the calculation. Based on ANSYS/LS-DYNA software, an explicit dynamic analysis model for cutting coal and rock is established by using implicit explicit solution method. A number of model examples are established considering the hole layout scheme and whether the cutting tool passes perforation or not. Through the comparison and analysis of the calculated results, the suggestion of perforation arrangement is put forward. Considering the necessity of coalbed methane mining informatization and the deficiency of traditional education and training, the virtual reality technology is introduced to design and develop the visualization system of coalbed methane compound cavitation. Using virtual reality technology, based on Virtools development platform, using 3ds Max software to build 3D model, build virtual scene, complete the design and development of coal bed methane visualization system. This paper introduces the key technology and process of realizing visualization system in detail, which can be used as a reference example of visual system development. The visualization system can be used for teaching training and science popularization. It can save training cost and no time and place constraints.
【学位授予单位】:中国石油大学(华东)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TE37

【参考文献】

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本文编号:2338813

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