等深盲孔对射孔枪耐压及穿深性能的影响分析

高压射孔枪大多通过加大壁厚来提高耐压值,但同时又增加了射孔弹穿透枪管的能量损失。鉴于此,提出了等深盲孔这一新概念。利用ANSYS建立了一系列不等深盲孔和等深盲孔射孔枪的有限元模型,对比分析不等深盲孔和等深盲孔对射孔枪耐压性能的影响,结果表明等深盲孔射孔枪的耐压性能优于不等深盲孔射孔枪,平均提高9.3%,其中盲孔深度3.5 mm的SQ89×8.8 mm射孔枪和盲孔深度4.0 mm的SQ89×10 mm射孔枪采用等深盲孔结构后耐压性能分别提高了18.68%和16.65%。利用True Grid建立了射孔弹侵彻不等深盲孔和等深盲孔的有限元模型,通过仿真发现,等深盲孔比不等深盲孔更能减少射流能量损失,提高射孔器穿深。研究结果为高抗压深穿透射孔器的研制提供了新的思路。     

射孔枪几个结构设计问题的数值分析

射孔枪在结构设计后的投产过程中,存在几个典型问题影响着射孔作业的顺利开展,如冲击载荷作用下的螺纹连接问题、射孔枪胀形尺度问题和影响射孔枪强度的盲孔问题.针对上述3个问题开展了数值模拟的研究分析,指出了妥善处理和控制结构设计问题的关键,给出了一些结构设计技术参数的量化指标.     

超高压射孔枪结构设计及数值分析

介绍了利用Pro/E三维设计软件建立超高压射孔枪数值模型,进行有限元分析和优化设计的方法。考虑射孔枪的密封和承压等常规因素,在超高压射孔枪的结构设计中综合3个关键因素:影响射孔枪整体强度的盲孔深度和形状;射孔参数和射孔枪之间的内在联系,如孔密、相位等的影响;射孔枪承受拉力载荷以及井内温度等因素对射孔枪抗压强度的影响。利用Pro/E的CAD和CAE功能完成超高压射孔枪的结构设计、数值分析以及多参数联合控制优化设计。经过试验验证,综合考虑以上因素设计的超高压射孔枪满足设计要求。     

基于支持向量机的射孔枪结构优化设计方法

针对石油射孔枪结构的非线性因素导致其建模困难的问题,利用基于Hilbert变换的动力学系统非线性检测因子作为加权因子,提出了一种改进的加权最小二乘支持向量机非线性建模方法。利用有限元分析得出的数据对模型进行校验,最后利用改进的遗传算法对射孔枪结构进行优化。有限元仿真验证表明,优化结果与有限元结果最大的相对误差为2.6%,也说明基于改进的加权最小二乘支持向量机和遗传算法的优化方法用于射孔枪结构优化是十分有效的。     

双复射孔器

该文分析了现有射孔器存在的问题。论述了复式射孔枪的原理结构，复式射孔弹的原理结构，提出新井（或新层）应当首选双复式射孔技术的观点。双复式射孔器主要由复式射孔枪、复式射孔弹两部分组成。复式射孔枪是由内枪和外枪双层枪组合而成的。采用双层枪可以尽量减薄枪壁的厚度并解决枪体胀径超标问题。为适当扩大枪体外径和内径提供了条件，达到增加枪内炸高、提高射孔弹穿深的目的。外枪采用小直径薄底盲孔，以减小射流通过盲孔的能量损耗。外枪不预制泄压孔，仙枪采用全封闭结构，以实现复式射孔弹能量的集束释放。复式射孔弹是由增效头（内装火药）与肩台装药式射孔弹两部分同轴组合而成。复式射孔弹拉近了射流峰压与火药燃气峰压的时差，加速了火药燃气脉冲沿射流方向同轴加载的过程。射孔弹采用肩台式装药，进而增强扩孔造缝的威力。因为该型射孔器既可以适当扩大枪径，又具有穿孔深、孔容大、造缝、解堵力强、减小对套管损伤等特点，因此提出在新井（或新层）特别是在中、低渗透油层中射孔，应当首选双复式射孔器。     

双复射孔器

分析了现有射孔器存在的问题。论述了复式射孔枪和射孔弹的原理结构。双复式射孔器主要由复式射孔枪、复式射孔弹两部分组成。复式射孔枪是由内枪和外枪双层枪组合而成，可以尽量减薄枪壁的厚度并解决枪体胀径超标问题。外枪采用小直径薄底盲孔，以减小射流通过盲孔的能量损耗，不预制泄压孔；内枪采用全封闭结构，以实现复式射孔弹能量的集束释放。复式射孔弹是由增效头（内装火药）与肩台装药式射孔弹两部分同轴组合而成。复式射孔弹拉近了射流峰压与火药燃气峰压的时差，加速了火药燃气脉冲沿射流方向同轴加载的过程。射孔弹采用肩台式装药，进而增强扩孔造缝的威力。因为该型射孔器既可以适当扩大枪径，又具有穿孔深、孔容大、造缝、解堵力强、减小对套管损伤等特点，因此提出在新井（或新层）特别是中、低渗透油层中射孔，应当首选双复式射孔器。     

基于SPH方法的射孔枪设计及射孔过程研究

基于SPH方法对射孔枪射孔过程进行了模拟,并实现高速射流情况下的射孔过程仿真.计算了射孔弹弹型不变的情况下以40CrNiMo为材料的枪筒,在不同射流速度下盲孔毛刺高度值,不同射流速度和不同盲孔深度下的穿孔直径以及不同材料下毛刺高度值.通过计算发现,盲孔毛刺高度随射孔速度的增加而降低,且高度值变化幅度越来越小;射孔枪的穿...     

射孔枪抗外挤强度的影响因素分析

射孔枪抗外挤强度是射孔器材设计厂家及用户关心的关键问题之一,应用SolidWorks软件建立射孔枪三维模型,再将其导入ANSYS有限元分析软件,建立了射孔枪三维有限元分析模型,考察了射孔枪抗外挤强度的影响因素及其影响规律。研究结果表明:抗外挤强度随孔密和孔眼直径的增加而减小,在其他条件相同的情况下,孔密为24孔/m射孔枪抗外挤强度比8孔/m时减小约8. 71%; 30°、45°、60°、90°、120°及180°等常用螺旋布孔相位角中,相位角为60°时射孔枪的抗外挤强度最高;盲孔深度对抗外挤强度的影响最大,随盲孔深度的增加,射孔枪抗外挤强度急剧减小;若同轴度和圆柱度公差大于1 mm,射孔枪抗外挤强度降低较多;随着入井温度的升高和轴向拉力的增大,射孔枪的抗外挤强度也会有所降低。研究结果可为研制新型射孔枪提供理论依据。     

内置式复合射孔器的改进与应用效果

内置式复合射孔器主要分为压垫密封和盲孔密封2种类型.压垫密封复合射孔器的密封胶垫粘堵在泄压通孔上,在运输、储存和施工过程中密封胶垫被破坏会发生井下事故.通过试验证明,射孔弹产生的爆轰压力可迅速冲开密封胶垫,增效药燃烧后产生的高能气体从射孔肓孔和泄压盲孔同时排出.盲孔密封复合射孔器的泄压盲孔在射孔枪未起爆穿孔前承受一定的...     

一种新的油气井射孔丢枪管柱设计

传统的射孔丢枪管柱在射孔作业中,尤其是高温高压长井段射孔作业中,有时会出现丢枪失败或卡枪问题。在常用射孔管柱的点火丢枪装置中,点火结构置于释放结构之上,且呈一体结构,这种结构存在一些局限,例如组件结构设计复杂、密封性较高、长点火传递行程存在影响自动释放的结构动作等; 现有的射孔管柱采用刚性连接,整个射孔枪管柱与井壁或套管内壁呈刚性接触,在井眼不规则的情况下,摩擦阻力较大,发生卡枪的几率较大。通过重新设计射孔管柱中关键组件结构、增加补救设计、改变管柱系统连接刚度等方法,设计了一种新的射孔管柱。关键组件通过性能测试和分析计算,达到设计要求。     

爆轰与聚能射流下射孔枪和套管的应力强度耦合仿真分析

为了探明聚能射孔爆轰冲击载荷下套管的力学性能,在LS-DYNA软件中建立射孔弹-射孔枪-套管三维模型,应用ALE算子分离算法,实现爆轰、药型罩固流转化、侵彻套管和射孔枪的大变形与流固耦合仿真,分析爆轰波叠加对能量、密度、射流速度、套管和射孔枪强度的影响。结果表明,射孔枪射孔孔径为18.7 mm,套管射孔孔径为7.7 mm,穿透射孔枪盲孔过程消耗了大量能量;射孔枪各孔相连125 mm宽带内,最小应力774 MPa,接近材料屈服强度,高爆轰压力作用下发生了“胀枪”;对比单射孔弹射穿套管,3枚射孔弹所用时间减少了8 μs,最大应力增加了260 MPa,并且套管应力值超过材料屈服强度范围(较单枚增加了2.5 mm的圆环),爆轰重叠区域中心的套管应力也提高了739 MPa,说明爆轰波弹间的叠加加重了对套管的伤害。研究结果为射孔枪安全优化设计和爆轰冲击下套管的力学性能分析提供了技术指导和新思路。     

优质射孔液体系

最近开发出来的新型射孔液既可以帮助作业公司清洁射孔孔眼。同时又非常经济。将这些新型射孔液与性能得到进一步提高的射孔枪和动态负压射孔新技术相结合,能够极大地提高油气井的产能。     

全通径射孔与加砂压裂联作技术及其应用

低效油气藏通常采用射孔后进行增产措施改造，以取得理想产能。普通射孔管柱由于本身结构限制，很难为后续作业提供有效通道。全通径射孔与加砂压裂联作技术是在射孔后，整个射孔管柱形成与油管内径相当的通径，不需起出管柱或丢枪作业就可完成加砂压裂、生产测井等后续作业，也可直接作为完井生产管柱，保护了油气产层，缩短试油周期，提高完井效率。在介绍了全通径射孔与加砂压裂联作技术的工作原理、工艺特点、常用施工作业管柱、适用条件和配套射孔器材技术指标等基础上，在四川盆地岳2井进行了现场应用，避免了多打钻井口袋和射孔后压井多次起下管柱，为开发低效油气藏提供了有效的射孔完井方法。     

定射角定方位射孔新技术

介绍了定方位射孔技术的原理及其增产效果不明显的原因。研究开发了可获得明显增产效果的定射角定方位射孔器,它能使枪里每发射孔弹都能按调定的角度射向油、气层的主应力方向。地面模拟试验证明,射角在40°以内时,定射角定方位射孔是可行的。给出了调角弹架的示意图,详细说明了调节角度的方法步骤。介绍了定射角枪体与一般定方位枪体的3点不同:孔密降低,盲孔拉长,每支枪装弹都是偶数。详细说明了定射角定方位射孔器的优点和缺点。分析了油管输送直井、油管输送斜井和电缆输送斜井定射角定方位射孔器的应用及其枪柱特点。认为我国的定方位射孔技术还处于发展、完善阶段,指出了今后的研究发展方向。     

复合射孔技术在×53-平37水平井中的应用

水平井复合射孔由于射开厚度大,设计药量多,施工风险高,极易发生安全事故。为了保证施工安全,采取了7项技术措施,包括复合射孔枪优选;射孔枪身耐外压检测;枪身盲孔泄压检测;起爆方式优选;压裂火药用量设计;管柱应力分析;施工安全控制。通过7项技术措施,保证了施工的安全性,圆满完成了该水平井的复合射孔施工,为水平井复合射孔继续深入研究积累了经验。     

新型水平井复合射孔枪研究与应用

目前大庆油田水平井均采用φ139.7 mm套管,由于水平井水平段起伏波动常造成套管变形,使得套管内有效内径变小,需要研制一种新型水平井射孔枪。通过严格的枪身材质优选、弹架结构设计、枪身连接结构设计和新型射孔弹开发,研制了95型水平井射孔枪和新型深穿透射孔弹。新型射孔枪的平均穿深达到645 mm以上,比89型水平井射孔枪穿深提升29%,并且能够实现在水平井射孔段内任意方向定向射孔。通过室内试验检测了95型水平井复合射孔枪的安全性能指标,优化出了最佳火药装药量。大庆油田现场试验证明,研制的新型水平井复合射孔枪完全满足水平井复合射孔的需要。