曲井射孔管柱冲击动力学行为研究

发布时间：2020-10-21 08:42

【摘要】：射孔完井作业是油气井投产前一道重要作业工序,其目的是打穿套管、水泥环以达到贯穿油气层。为了提高采油效率,油气井射孔完井所用射孔器材的威力越来越大,射孔过程中产生的瞬时、剧烈冲击过载也随之增加,过高的冲击载荷已成为油气井完井过程中射孔管柱系统发生变形、弯曲、断裂并造成油气井井下事故的主要因素。以射孔枪等射孔器材为主要组成部分的射孔段管柱在射孔弹爆炸冲击载荷作用下的动力学问题便成为射孔管柱安全设计和优化配置的一个核心问题。针对射孔爆炸冲击作用下的动力学特性这一核心问题,对射孔爆炸冲击载荷的能量来源进行研究,通过ANSYS仿真软件和LS-DYNA求解器相结合,利用自适应网格划分技术研究了石油聚能射孔弹聚能射流过程以及射孔弹中主装炸药转化爆轰冲击波的转化率;利用ALE算法模拟分析了自由水域下爆炸超压分布和实际井筒中射孔爆炸环空超压分布及演化规律。与现有的自由水域中爆炸超压经验模型相对比,总结出井筒密闭环境下射孔完井时的爆炸超压模型。在总结出井下射孔爆炸环空超压分布模型的基础上,通过井下射孔工艺、结构的分析,开展了曲井井下射孔工具爆炸冲击振动机理研究,建立了曲井井下射孔管柱振动的波动控制方程,利用牛顿差分法确定了波动方程的数值求解方法,采用Fortran语言编写了射孔管柱冲击振动的计算程序。开展了射孔管柱模块、射孔枪模块、减振器模块、井身结构模块参数对射孔管柱振动动力响应的影响研究,发现:随着射孔管柱长度的增加,封隔器所受最大拉力相应地增加,射孔管柱最大压力沿斜深增加的方向偏移;射孔管柱容易发生屈曲失稳的部位出现在射孔管柱的弯曲终止点和射孔管柱底端之间的某一位置;随着装药量的增加,射孔管柱所受的最大拉、压力急剧上升,管柱更易发生屈曲失稳,但是射孔枪长对于整体射孔管串的动力响应无显著影响;随着减振器个数增加,管柱承受的最大拉、压力明显下降,但是在同一位置设置两个以上减振器时,其减振作用效果提升不是很明显,减振性价比降低;井身曲率越大或井斜角越大,也即射孔管柱弯曲越厉害,射孔管柱各处承受的最大压力相应增大,井身弯曲过渡处相比于其余部位更易于发生曲屈失稳;所以对于大曲率、大井斜角的弯曲斜井或水平井,要重点关注射孔管柱的稳定性。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE925.3
【图文】：

图２－１．过油管射孔工艺??（２）电缆输送套管枪射孔??电缆输送套管枪射孔是在套管内，用电缆把射孔器输送到目的层进行定位射孔，井??

图２－２．套管射孔工艺??８??

图２－３油管输送射孔工艺??（４）其它射孔工艺??随着油气资源的大力开采，当前涌现出的射孔工艺越来越先进也越来越复杂，概括??
【参考文献】

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本文编号：2849903