射孔段管柱瞬态响应及应力强度分析

为了了解射孔爆轰载荷作用下射孔段管柱的动态响应和应力强度安全性,应用ANSYS有限元分析软件建立了射孔段管柱有限元模型,对射孔段管柱进行瞬态响应及应力强度分析,得到了射孔段管柱振动位移、速度、加速度及等效应力等对射孔冲击载荷的响应规律,并考察了射孔段管柱长度和壁厚对管柱应力强度的影响。分析结果表明:在射孔爆轰载荷作用下,射孔段管柱受压缩和拉伸冲击载荷交替作用;管柱各处的振动位移、速度和加速度都随时间做周期性变化,且周期相同;距离封隔器越远(距离射孔爆轰源越近),振动速度和振动加速度幅值越大;射孔冲击引起的管柱振动加速度峰值可以达到重力加速度的数百倍,从而产生剧烈的动载;离封隔器越近,管柱的振动位移越小,但管柱的等效应力越大;射孔段管柱越长,管柱壁厚越厚,最大等效应力越小。所得结论可为射孔段管柱优化配置提供参考。     

测试—射孔联作管柱优化

以跃1-22井测试—射孔联作为例,分析了测试—射孔联作过程中测试管柱漏失的各种情况,针对性的提出了解决方案.在马海马107井进行MFE测试—射孔联作时应用调整后的管柱组合,取得了预期效果.     

射孔与测试联作管柱可靠性评价

射孔测试联作被广泛应用于油气井的完井与试油评价，对测射联作管柱进行合理设计和可靠性评估是提高探井、评价井或复杂井完井测试成功率的重要保证。根据典型的射孔测试联作管串模型，采用故障树分析方法，建立了射孔测试联作管柱失效故障树和行为可靠性概率评价模型，采用定性方法确定最小割集，利用定量分析方法计算顶事件概率。通过实例分析，获得了管串总体可靠度以及部件的可靠度和相对重要度，发现通过并联一些关键部件可以明显提高整个系统的可靠度，而提高施工人员业务素质和严把产品质量关是提高系统可靠度的关键，其结果对于提高现场施工设计水平和作业成功率具有指导意义     

射孔冲击载荷对作业管柱的影响及对策

超深井射孔完井常采用射孔、测试、酸化三联作工艺技术,作业管柱通常包括射孔器材、封隔器、测试工具等井下工具,射孔瞬间形成的动态载荷对作业管柱产生影响,可能使射孔管柱发生弯曲、断裂等。为此,采用理论经验公式和ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,并结合有效的动态载荷对射孔管柱加载冲击载荷进行动力学模拟分析,开展了不同射孔管柱长度、管柱厚度以及距离约束端长度等管柱力学模拟分析。结果表明:作业管柱长度越长、射孔厚度越厚、距离约束端长度越长其有效应力越小,整个井下管柱系统越趋稳定。通过射孔冲击载荷对作业管柱的影响分析,总结出了有效缓解射孔管柱冲击的方法,减少射孔工程井下事故,从而提高油气井射孔完井的安全。     

射孔管柱断裂失效分析及其控制措施

针对XX9超深井射孔时管柱从射孔枪母接头断裂掉井、XX1超深井射孔测试联作时管柱从封隔器下变扣接头断裂掉井、X209H47-8页岩气井分簇射孔管柱从选发母接头断裂掉井这3次事件,对失效接头进行了化学成分分析、硬度测试、冲击测试、金相测试、扫描电镜分析、扫描电镜-X射线能谱分析.在理化检验分析的基础上,结合射孔设计、射孔器材加工质量、井筒条件、射孔冲击载荷模拟结果等对这3起事件进行了剖析和探讨,提出以上异常现象的诱发因素及可能存在的原因.针对射孔管柱断裂失效原因,提出增大设计安全系数、提高射孔用材料检测标准、优化射孔工艺及射孔管柱配置等控制措施以提高类似井射孔作业可靠性.     

射孔测试联作管柱受力分析及井下仪器保护技术

结合现场实际,对射孔测试联作施工管柱进行了力学分析,重点分析了高压和射孔枪振动对管柱的影响,指出射孔瞬间在封隔段形成的高压是引起管柱振动的一种主要影响因素,提出管柱的减振方法。指出高压也是压力计损坏的主要因素。在此基础上,设计了管柱结构、井下仪器保护装置,提高了射孔测试联作成功率。     

射孔段管柱动态载荷综合测试

油气井射孔完井过程中,射孔瞬间形成的巨大冲击加速度和压力会对射孔段管柱造成损伤,进而威胁到整个油气井管柱体系的安全性和可靠性,严重时会造成油气井事故。为获取射孔段管柱在射孔弹爆炸作用下的多个动态力学参量,设计了一套射孔段管柱动态载荷地面综合测试系统,利用该系统同步测得了射孔段管柱在射孔弹爆炸冲击下的加速度、应变和管柱外环压信息。该测试系统便捷可靠,实验方法科学合理,提高了实验效率。该研究为进一步分析研究射孔段管柱动态力学响应对整个井下管柱体系可靠性影响提供重要参考。     

测试-射孔联作管柱优化

以跃1-22井测试-射孔联作为例，分析了测试-射孔联作过程中测试管柱漏失的各种情况，针对性的提出了解决方案。在马海马107井进行MFE测试-射孔联作时应用调整后的管柱组合，取得了预期效果。     

聚能射孔对水泥环的冲击损伤试验及数值模拟

对于聚能射孔,现有研究主要集中于射孔后套管的破损及强度变化,对聚能射孔动态冲击载荷下水泥环损伤研究涉及较少。鉴于此,以聚能射孔冲击对水泥环的损伤为研究对象,开展了带温压的实弹射孔打靶试验,研究分析了射孔弹类型及水泥环自身性能对其损伤程度的影响。结合聚能射孔弹结构特性,采用有限元数值模拟软件建立射流形态仿真模型,可有效模拟射流的形成、发展和冲击动态过程,并计算动态冲击载荷。数值分析与试验结果对比表明,建立的套管-水泥环-地层数值模型和水泥环损伤数值模型可有效模拟射孔动态冲击载荷作用下的水泥环损伤情况。研究结果可为射孔参数优化和水泥浆体系优化设计提供指导,对提高射孔后水泥环的力学完整性,降低射孔冲击对水泥环的损伤,延长油气井寿命具有重要意义。     

射孔—测试联作施工射孔关键质量控制节点分析

为便于现场射孔质量管理、方便工程技术人员操作,对射孔—测试联作工艺射孔部分的重要环节进行了系统的总结归纳。对射孔枪起爆原理进行了分析,对井口加压值进行了计算,对起爆装置的选择、销钉剪切值的设定方法进行了规范,分析了液面高度变化对施工的影响,为现场施工人员优化设计方案提供了依据。     

射孔作业过程管柱结构动态响应分析

射孔产生的冲击载荷会使井下管柱发生强烈振动,导致管柱发生弯曲断裂等事故。考虑油套间隙,采用空间梁单元与弹簧单元求解油套之间非线性接触问题,建立了管柱结构动力模型。提取井下射孔压力波监测数据,应用ANSYS软件,编写APDL语言,分析射孔爆轰波作用下油管柱的动态响应,得到了管柱径向位移、接触反力、摩擦阻力、轴力等随井深的变化曲线,以及位移、速度时间历程曲线。由此证明采用弹簧单元来处理油套之间的非线性接触问题的方法是可行的。     

延时火药在深井APR射孔测试联作中的应用

介绍了APR射孔测试联作工艺在深井实施过程中存在的问题。延时火药的引入,解决了多销钉起爆器在深井中起爆压力误差大,测试管柱工作压力设计过高的问题,确保了APR射孔测试联作先开井再射孔,防止了射孔瞬间的压力波对测试工具的冲击、震动。     

水平井油管柱射孔振动的有限元分析

射孔时产生的高压气体会使油管柱产生振动,使管柱受力处于恶劣状态。对于水平井,因管柱较长,用解析方法求解其动力学过程非常困难,因此,根据井眼轨迹参数数据,建立了水平井油管柱射孔振动的有限元模型,在水平井造斜段采用了变坐标系统,使油管柱沿轴向方向有位移,在径向受井筒约束。射孔时的冲击波载荷施加于水平井射孔段部位的油管柱纵向方向。以此为基础详细分析了射孔时油管柱的纵向振动位移和速度随时间的变化关系,结果表明,射孔时对油管柱产生纵向振动载荷远高于对油管柱产生的横向载荷,即纵向(轴向)振动起主要作用。同时,分析了油管内等效应力随时间的变化关系,并得出:在射孔后1.0~1.5 s时间范围内,油管柱内将会出现最大等效应力峰值,此应力发生在造斜段,其最大应力峰值载荷的确定为合理设计油管柱和选择减震器个数提供了理论数据。     

新型测试射孔联作技术及应用

介绍了多级脉冲复合射孔测试联作、超正压射孔测试联作、负压开孔射孔联作三种新型工艺,推荐了合理的管柱结构,总结了各自特点。通过现场应用证明其可行性、稳定性、有效性。     

射孔－酸化－测试联作技术的新发展

针对常规射孔－酸化－测试联作试油管柱在超深复杂井、压井易漏失储层中使用存在的问题,设计
了３种新型的射孔－酸化－测试联作管柱结构,一方面有利于提高超深复杂井射孔－酸化－测试联作工艺技术的
成功率,同时拓展了联作管柱的功能,有利于解决高产井测试后压井堵漏难题,并为快速上试或直接投产提供了手
段。新型的射孔－酸化－测试管柱在川渝地区广泛推广应用,对保护油气藏及加快探井试油进度具有积极作用。     

全通径射孔工艺技术应用研究

全通径射孔工艺技术是在射孔后整个射孔管柱形成与油管直径相当的通径,不需提出管柱或丢枪就可完成生产测井、增产措施等后续作业.介绍了全通径射孔工艺技术的7项应用技术:与一次性完井管柱联作;与酸化(加砂)压裂联作;与复合射孔技术联作;用于欠平衡条件井射孔;用于大斜度老井补孔作业;作为负压阀实现负压射孔;代替隔板传爆装置实现环保射孔作业.分析了四川油田、塔里木油田等4口井的实际应用情况.现场应用表明,该技术能降低储层伤害,保护油气产层,缩短试油周期,提高完井效率,为油气田的勘探开发提供了有效的射孔完井方法.     

射孔测试联作技术的改进及应用

射孔测试联作技术是目前国内较为先进的测试技术之一，在提供真实的地层评价、减轻劳动强度、缩短生产周期、节约试油成本，提高生产效率等方面起到了积极的促进作用。文章针对该技术在特殊的地藏情况中所存在的问题进行了认真分析，提出了对测试联作技术中减震器、旁通装置、压差装置及射孔测试联作管柱工艺进行改进的具体措施和方法，改进后应用射孔测试联作技术生产作业52井次，成功率达100％，收到良好的应用效果。     

射孔-测试联作管柱及工艺优化

随着射孔技术的不断发展,现有的射孔-测试联作管柱开始不能满足现场的射孔需求,出现封隔器不能满足负压要求、P-T封隔器胶皮损坏、传压管断裂等很多问题。通过对现场问题的分析和有针对性的管柱优化,提高射孔-测试管柱的安全可靠性,使此项工艺在新疆油田得到更广泛的推广应用。     

青海油田高温高压低渗储层动态负压射孔-酸化-测试联作技术研究及应用

针对常规负压射孔-酸化-测试联作管柱在青海油田高温高压低渗透储层使用过程中存在射孔对储层伤害大、射孔器材受温度压力影响稳定性变差、封隔器受温度压力影响封隔效果变差等问题,设计了新型的动态负压射孔-酸化-测试联作管柱。根据储层高温高压低渗的特点,文章对动态负压射孔技术及高温射孔器材进行优化设计,并优化采用耐高温高压RTTS封隔器,采用RD旁通压力测试阀及选择性测试阀代替MFE多流阀。该联作技术在青海油田高温高压低渗储层试用7口井,施工成功率100%,取得了良好的效果。     

跨隔射孔测试联作技术研究及应用

论述了跨隔射孔测试联作工艺技术的原理、管柱结构和现场应用情况。它的井下管柱采用双封隔器结构,射孔枪接在两个封隔器之间,用油管把测试工具和射孔枪送入井下并对准油层,负压射孔后立即进行地层测试,录取地层资料,实现射孔和测试的连续施工。应用这项技术能够解决油气井任意选层射孔测试联作的技术难题,减少打、钻桥塞作业,减少井筒储存影响,实现负压射孔,有效地防止井喷,确保安全生产和环境保护。研制开发了双通道剪销封隔器、电子压力计保护托筒等一批新型井下工具。解决了射孔弹爆炸瞬间产生的巨大震动和压力波对井下工具及仪表的冲击破坏问题。