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高孔密石油射孔器优化设计与研制

作　者: 王新生
导　师: 莫修文
学　校: 吉林大学
专　业: 地球探测与信息技术
关键词: 高孔密射孔器穿深有限元
分类号: TE925.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

射孔作业在油气勘开发中起着“临门一脚”的重要作用,其质量直接影响着油气井的产率和生产成本。射孔影响油气井产率的因素主要有孔密、穿深、钻井损害程度、压实损害程度、孔径、相位、井筒半径、地层非均质性、钻井污染厚度、压实厚度等。大量的研究和实践证明,无论孔眼是否穿透钻井污染带,射孔器的孔密和穿深都是影响射孔井产能的最重要的两个因素。因此,提高穿深和孔密是提高油气井产能的最有效途径。与普通射孔器比较,高孔密射孔器射孔后更能够降低储层表皮系数,降低流体流动阻力,增大井筒泄流面积。高孔密射孔器除能满足低污染储层的增产需求、高孔高渗外,还能明显提高中低渗透率、中低压力储层以及结构复杂储层的产出率。另外,对于稠油易出砂储层,高孔密射孔器不但能通过增大泄流面积,来提高产能,还能明显降低流体速度及其对砂粒的拖曳力,从而达到防砂、稳产的目的。上述优点使高孔密射孔技术具有良好的发展前景和竞争优势,使高孔密射孔成为了提高油气井产能的重要途径。然而,高孔密射孔器的技术难度相对较大。在产品性能检验中发现当孔密达到某一界限时,穿孔指标存在着明显的波动现象。弹间干扰是引起这一现象的主要原因。弹间干扰导致射孔中心偏离既定中心,射孔的深度和圆孔率降低,射流能量集中程度下降,从而严重降低射孔质量。在没有任何系统研究、没有任何科学依据的情况下,很难找出抑制弹间干扰的有效方法。本次研究过程中,主要运用有限元分析法系统分析弹间干扰产生的机理。并结合对射孔弹及导爆索的最优排布模式的研究,找到一种最优化的高孔密石油射孔器布弹方式,从而降低弹间干扰的影响,提高射孔质量。随着油气勘探开发的深入发展,疏松稠油储层、低孔低渗储层等难开采油气储层所占的比例越来越大。开发这些储层所遇到的难题主要是产能及产出率低、开发成本高、稳产时间短,影响了整个油气产量的增加或保持。开发适于上述储层的高效射孔器和射孔工艺是业界的重要任务。

全文目录

中文摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-13
  1.1 研究目的及意义  11
  1.2 国内外的研究现状  11-12
  1.3 研究内容及技术路线  12
  1.4 所做的工作及取得的成果  12-13
第2章弹间干扰的数值模拟（无填充材料）  13-28
  2.1 弹间干扰数值模拟的理论基础  13
  2.2 数值仿真模型  13-15
    2.2.1 几何模型和有限元模型  13-14
    2.2.2 材料模型  14-15
  2.3 弹间干扰的数值模拟  15-28
    2.3.1 弹间距对干扰的影响  16-24
    2.3.2 相位对干扰的影响  24-26
    2.3.3 导爆索爆速对干扰的影响  26-28
第3章弹间干扰的数值模拟（有填充材料）  28-33
  3.1 两弹之间填充土  28-29
  3.2 两弹之间填充泡沫板  29-31
  3.3 小结  31-33
第4章高孔密射孔器综合设计方法研究  33-45
  4.1 传统设计方法及其存在的问题  33
  4.2 设计方法的优化  33-35
    4.2.1 设计方法的优化  33-34
    4.2.2 试验方法的优化  34-35
  4.3 总体设计  35-39
  4.4 射孔枪设计  39-40
    4.4.1 弹架设计  39
    4.4.2 枪身设计  39-40
  4.5 射孔弹设计  40-44
    4.5.1 射孔弹聚能穿靶理论  40-41
    4.5.2 药型罩材料选择  41
    4.5.3 药型罩结构设计  41
    4.5.4 药型罩壁厚设计  41-42
    4.5.5 弹壳内腔设计  42
    4.5.6 弹壳厚度设计  42
    4.5.7 弹壳外形设计  42
    4.5.8 装药设计  42-43
    4.5.9 软件验证设计的合理性  43-44
  4.6 小结  44-45
第5章降低弹间干扰的技术方法  45-52
  5.1 弹间干扰产生机理  45
  5.2 降低弹间干扰的技术措施  45-46
  5.3 冲击波传播参数的理论计算  46
  5.4 弹壳中冲击波传播参数的计算  46-47
  5.5 空气中冲击波传播参数的计算  47-48
  5.6 弹间干扰预测方法  48-49
  5.7 高孔密射孔器优化设计专用软件  49-52
    5.7.1 数据输入  49-50
    5.7.2 数据输出  50-51
    5.7.3 分析结果报告  51-52
第6章射孔弹及导爆索的最优排布方式研究  52-54
  6.1 最优排布的系统方法  52
  6.2 五种射孔器的排布参数优化  52-54
第7章射孔器高低孔密的对比打靶检测（无填充材料）  54-67
  7.1 射孔器试制情况  54
  7.2 89 型 20 孔/m 射孔器检测情况  54-56
    7.2.1 试验器材及配套火工品  54
    7.2.2 试验状态  54-55
    7.2.3 试验数量  55
    7.2.4 试验结果  55-56
  7.3 89 型 26 孔/m 射孔器检测情况  56-58
    7.3.1 试验器材及配套火工品  56
    7.3.2 试验状态  56-57
    7.3.3 试验数量  57
    7.3.4 试验结果  57-58
  7.4 102 型 20 孔/m 射孔器检测情况  58-60
    7.4.1 试验器材及配套火工品  58
    7.4.2 试验状态  58-59
    7.4.3 试验数量  59
    7.4.4 试验结果  59-60
  7.5 102 型 32 孔/m 射孔器检测情况  60-62
    7.5.1 试验器材及配套火工品  60
    7.5.2 试验状态  60-61
    7.5.3 试验数量  61
    7.5.4 试验结果  61-62
  7.6 102 型 40 孔/m 射孔器检测情况  62-64
    7.6.1 试验器材及配套火工品  62
    7.6.2 试验状态  62-63
    7.6.3 试验数量  63-64
    7.6.4 试验结果  64
  7.7 优化前的高孔密射孔器检测情况  64-65
  7.8 小结  65-67
第8章射孔器有无填充材料的对比打靶检测  67-70
  8.1 有无填充材料的对比试验  67-70
    8.1.1 试验方法  67-69
    8.1.2 试验结论  69-70
第9章结论与认识  70-71
参考文献  71-73
作者简介及研究成果  73-74
后记和致谢  74

高孔密石油射孔器优化设计与研制

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