【摘要】：射孔完井是目前國內(nèi)外使用最廣泛的一種完井方式。其射孔過程是建立儲(chǔ)層油氣流向井口流動(dòng)通道的重要工序,在鉆井和生產(chǎn)間起到關(guān)鍵的銜接作用。射孔過程中射孔彈炸藥瞬間起爆,產(chǎn)生超高溫、超高壓環(huán)境,擠壓破壞銅制藥型罩發(fā)生形變,形成射流狀態(tài)的微粒的金屬流體。隨后金屬射流在短時(shí)間內(nèi)就可完成套管穿孔和侵徹儲(chǔ)層巖石。該射孔過程中各應(yīng)力及響應(yīng)無法通過簡(jiǎn)單的理論計(jì)算推導(dǎo)或簡(jiǎn)便實(shí)驗(yàn)獲得,而各應(yīng)力及響應(yīng)又嚴(yán)重影響射孔方案設(shè)計(jì)及射孔質(zhì)量精細(xì)評(píng)估分析,因此有必要對(duì)射孔過程各應(yīng)力及響應(yīng)進(jìn)行瞬態(tài)研究及分析。本文簡(jiǎn)要介紹了油氣井射孔過程相關(guān)知識(shí)及研究現(xiàn)狀,調(diào)研了射孔過程中金屬射流的形成及射流侵徹理論,利用多種大型軟件進(jìn)行建模仿真,分析射孔彈起爆后射流形成和侵徹的瞬態(tài)模型,獲得很好效果。論文主要內(nèi)容及成果如下:(1)采用HYPERMESH14.0和LS-DYNA進(jìn)行聯(lián)合仿真,在三維建模軟件PROE中建立射流穿孔侵徹巖石的幾何模型,將模型保存為中間格式導(dǎo)入HYPERMESH14.0,對(duì)炸藥,藥罩,空氣,套管,巖層等進(jìn)行網(wǎng)格劃分,定義材料參數(shù),設(shè)定單元算法,定義流體之間的相互作用,以及流體與固體之間的關(guān)鍵字,設(shè)定起爆位置和起爆時(shí)間以及其他設(shè)置,建立瞬態(tài)模型,然后進(jìn)行LS-DYNA求解器求解,獲得最終計(jì)算結(jié)果。(2)通過模型仿真對(duì)射流形成機(jī)理過程進(jìn)行研究,模擬分析金屬射流整體形態(tài)瞬態(tài)、藥罩壓力瞬態(tài)、藥罩速度瞬態(tài)及射流中空氣動(dòng)力響應(yīng)。對(duì)射孔過程中射流體的形成做機(jī)理性研究和總結(jié)。(3)通過模型仿真對(duì)射流穿孔過程進(jìn)行研究,模擬射流中射孔槍體及套管應(yīng)力瞬態(tài),分析射孔槍體及套管受力得,射流穿孔過程除穿孔區(qū)域會(huì)被侵徹破壞外,其他區(qū)域應(yīng)力均比較小,未達(dá)到材料屈服強(qiáng)度。(4)通過模型仿真對(duì)射流侵徹儲(chǔ)層巖石過程進(jìn)行研究,模擬出侵徹巖石應(yīng)力瞬態(tài)、有效應(yīng)力瞬態(tài)及巖石動(dòng)力響應(yīng)瞬態(tài)。對(duì)射孔過程中侵徹巖石做瞬態(tài)應(yīng)力分析和瞬態(tài)響應(yīng)分析。射流侵徹巖石形成的空洞較為勻稱,成型效果較好。同時(shí)侵徹過程中除了對(duì)侵徹區(qū)域影響破壞較大外,對(duì)水平方向的單元應(yīng)力影響均比較小,可見射流侵徹破巖是一種較為安全可靠的工程手段。以上模擬仿真結(jié)果與前人射孔彈射流模擬結(jié)果及工程經(jīng)驗(yàn)規(guī)律相一致,說明該有限元模型及算法正確合理,可用于射孔過程機(jī)理的精細(xì)化研究,指導(dǎo)射孔方案設(shè)計(jì)及射孔質(zhì)量精細(xì)評(píng)估分析。
【圖文】：

圖１－１我國石油天然氣能源消費(fèi)總量逡逑

圖１－２我國近些年石油產(chǎn)量與進(jìn)口量情況逡逑射孔完井是石油采完鉆一體化中的重要組成部分，其射孔效果直接關(guān)系最終的油氣逡逑［２３］
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE257.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2621296