射孔过程瞬态模型研究及分析

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1、图书分类号：ＴＥ２学校代码：１０６１５／异初／由乂房瞩士学位论文论文题目射孔过程瞬态模型研究及分析学科专业海洋油气工程研究方向海洋油气田钻井与完井研究生姓名郭＿＆学号２０１５２１０００３０９导师姓名熊友明（教授）论文完成时间：２０１８年５月ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭ’ａｓｔｅｒｓＴｈｅｓｉｓＳｔｕｄａｎｄＡｎａｌｓｉｓｏｎＴｒａｎｓｉｅｎｔＭｏｄｅｌｏｆｙｙＰｅｒｆｏｒａｔｉｎＰｒｏｃｅ

2、ｓｓｇＣａｎｄｉｄａｔｅ：ＧｕｏＦａｎｇＳｅｃｉａｌｉｔ：ＯｃｅａｎａｎｓＥｎｎｅｅｒｉｎｐｙＯｉｌｄＧａｇｉｇＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：ＸｉｏｎＹｏｕｍｉｎｐｇｇＭａｙ２０１８，西南石油大学研究生学位论文知识产权声明书及学位论文版权使用授权书：本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西南石油大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送￥论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分

3、、内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文一。同时，本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章律注明作者单位为西南石油大学。本学位论文属于１、保密（），在年解密后适用本授权书。２、不保密（ｖ／）“”（请在以上相应括号内打Ｖ）．：学位论文作者签名：指导教师签名丨？年６月曰Ａ／押＜月＾＾＜２＾西南石油大学研究生学位论文独创性声明本人声明：所呈交的研究生学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研宄成果。据我所知，，

4、除了文中特别加以标注和致谢的地方外本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含其他人为获得西南石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：年厶月Ｚ曰摘要一种完井方式射孔完井是目前国内外使用最广泛的。其射孔过程是建立储层油气流向井口流动通道的重要工序，在钻井和生产间起到关键的衔接作用。射孔过程中射孔弹炸药瞬间起爆，产生超高温、超高压环境，挤压破坏铜制药型罩发生形变，形成射流状

5、态的微粒的金属流体。随后金属射流在短时间内就可完成套管穿孔和侵彻储层岩石。该射孔过程中各应力及响应无法通过简单的理论计算推导或简便实验获得，而各应力及响应又严重影响射孔方案设计及射孔质量精细评估分析，因此有必要对射孔过程各应力及响应进行瞬态研究及分析。本文简要介绍了油气井射孔过程相关知识及研究现状，调研了射孔过程中金属射流的形成及射流侵彻理论，利用多种大型软件进行建模仿真，分析射孔弹起爆后射流形成和侵彻的瞬态模型，获得很好效果。论文主要内容及成果如下：１ＨＹＰＥＲＭＥＳＨ１４－（）．

6、０ＬＳＤＹＮＡＰＲＯＥ采用和进行联合仿真，在三维建模软件中建立射流穿孔侵彻岩石的几何模型，将模型保存为中间格式导入ＨＹＰＥＲＭＥＳＨ１４０，．对炸药，药罩，空气，套管，岩层等进行网格划分，定义材料参数，设定单元算法，定义流体之间的相互作用，以及流体与固体之间的关键字，设定起爆位置和起爆时间以及－其他设置，ＤＹＮＡ，建立瞬态模型然后进行ＬＳ求解器求解，获得最终计算结果。（２）通过模型仿真对射流形成机理过程进行研宄，模拟分析金属射流整体形态瞬态、药罩压力瞬态、药罩速度瞬态及射流中空气动力响应。对射孔

7、过程中射流体的形成做机理性研究和总结。（３）通过模型仿真对射流穿孔过程进行研究，模拟射流中射孔枪体及套管应力瞬态，，，分析射孔枪体及套管受力得射流穿孔过程除穿孔区域会被侵彻破坏外其他区域应力均比较小，未达到材料屈服强度。（４）通过模型仿真对射流侵彻储层岩石过程进行研究，模拟出侵彻岩石应力瞬态、有效应力瞬态及岩石动力响应瞬态。对射孔过程中侵彻岩石做瞬态应力分析和瞬态响应分析。射流侵彻岩石形成的空洞较为匀称，成型效果较好。同时侵彻过程中除了对侵彻一区域影响破坏较大外，对水平方向的单元应力影响

8、均比较小，可见射流侵彻破岩是种较为安全可靠的工程手段。一以上模拟仿真结果与前人射孔弹射流模拟结果及工程经验规律相致，说明该有限元模型及算法正确合理，可用于射孔过程机理的精细化研究，指导射孔方案设计及射孔质量精细评估分析。ＬＳ－ＤＹＮＡ关键词：射孔过程射流建模仿真；；；ＡｂｓｔｒａｃｔＰｅｒｆｏｒａｔｉｏ