【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層油氣流向井口流動通道的重要工序,在鉆井和生產(chǎn)間起到關鍵的銜接作用。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間內(nèi)就可完成套管穿孔和侵徹儲層巖石。該射孔過程中各應力及響應無法通過簡單的理論計算推導或簡便實驗獲得,而各應力及響應又嚴重影響射孔方案設計及射孔質(zhì)量精細評估分析,因此有必要對射孔過程各應力及響應進行瞬態(tài)研究及分析。本文簡要介紹了油氣井射孔過程相關知識及研究現(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入HYPERMESH14.0,對炸藥,藥罩,空氣,套管,巖層等進行網(wǎng)格劃分,定義材料參數(shù),設定單元算法,定義流體之間的相互作用,以及流體與固體之間的關鍵字,設定起爆位置和起爆時間以及其他設置,建立瞬態(tài)模型,然后進行LS-DYNA求解器求解,獲得最終計算結(jié)果。(2)通過模型仿真對射流形成機理過程進行研究,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)及射流中空氣動力響應。對射孔過程中射流體的形成做機理性研究和總結(jié)。(3)通過模型仿真對射流穿孔過程進行研究,模擬射流中射孔槍體及套管應力瞬態(tài),分析射孔槍體及套管受力得,射流穿孔過程除穿孔區(qū)域會被侵徹破壞外,其他區(qū)域應力均比較小,未達到材料屈服強度。(4)通過模型仿真對射流侵徹儲層巖石過程進行研究,模擬出侵徹巖石應力瞬態(tài)、有效應力瞬態(tài)及巖石動力響應瞬態(tài)。對射孔過程中侵徹巖石做瞬態(tài)應力分析和瞬態(tài)響應分析。射流侵徹巖石形成的空洞較為勻稱,成型效果較好。同時侵徹過程中除了對侵徹區(qū)域影響破壞較大外,對水平方向的單元應力影響均比較小,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,可用于射孔過程機理的精細化研究,指導射孔方案設計及射孔質(zhì)量精細評估分析。
【圖文】：

圖１－１我國石油天然氣能源消費總量逡逑

圖１－２我國近些年石油產(chǎn)量與進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，其射孔效果直接關系最終的油氣逡逑［２３］
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TE257.1

【參考文獻】

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本文編號：2621296