连续波脉冲器发生原理及参数影响规律研究

连续波脉冲器是随钻测量的核心部件。为了探讨连续波脉冲器压力波发生原理及参数影响规律,基于计算流体力学相关理论与方法,建立了连续波脉冲器流场数值仿真模型,仿真分析了连续波脉冲器的流场特征。仿真结果表明:转子周期性往复开关过程中,连续波脉冲器产生流量波和压力波,流量波上、下游相位相同,压力波上、下游相位相反;压力波幅值与脉冲器控制参数相关,幅值随频率与定转子间隙的增大而减小;压力波幅值与钻井水力参数相关,随流体排量和密度的增大而增大,流体黏度对幅值影响可以忽略。研究结果对连续波脉冲器的现场应用具有一定的理论指导作用。     

超深井射孔爆轰波非线性传播及影响因素

随着油气井逐渐走向深井、超深井,射孔中完井管柱安全问题越来受到关注。基于计算流体力学原理,建立了射孔段-封隔器爆轰波传播模型,揭示了井筒完井液中爆轰波传播、反射规律,明确了完井液对爆轰波传播的影响特征。研究表明,爆轰波传播过程中表现出极强的非周期性、不规则性,传播至封隔器位置时爆轰波压力幅值降低高达75.65%,而爆轰反射波具有较好的周期性,传播至射孔段时的爆轰压力波幅值降低23.4%。完井液密度不仅对传播过程中爆轰波的幅值造成较大影响,对爆轰波波形特征也产生较大的干扰。完井液黏度对传播过程中爆轰波波形特征几乎没有影响,对爆轰波幅值有较小的影响。仅考虑爆轰波对完井管柱的影响时,应优先选择密度小、黏度大的完井液体系以降低爆轰波对井下完井管柱的冲击影响。研究结果为油气井现场完井液参数设计提供参考依据。     

考虑射孔初始损伤的套管强度失效数值研究

随着油气资源勘探开发逐渐走向深层和超深层,大药量、高孔密的射孔器得到广泛应用,这给完井管柱的安全性带来了挑战。目前关于射孔套管剩余强度的研究忽略了射孔过程中套管的初始损伤,为此,基于冲击动力学及管柱力学理论,结合现场射孔完井工况,建立了三维射孔数值计算模型,计算了射孔后套管抗挤剩余强度系数;对比分析了射孔及机加孔套管的剩余强度的差异;研究了套管物性参数及射孔参数等对射孔后套管剩余强度的影响规律。研究结果表明：机加孔及射孔后的套管在恒定加载外挤力作用下,应力集中位置首先出现在机加孔周围,然后沿套管轴向方向扩展;射孔后的套管在外挤力作用下,套管内、外壁的应力分布差异较小,应力分布较为均匀;随着套管径厚比的增加,机加孔及射孔后的套管剩余强度均增大,射孔后套管的剩余强度对套管壁厚较为敏感;径厚比相同情况下,随着套管直径的增加,射孔后的套管剩余强度明显增大;射孔孔密增加、射孔相位角减小都会加重套管在射孔过程中的初始损伤。所得结论可为油气井的后续增产及生产方案设计提供参考。     

基于套管损伤分析的射孔关键参数优化研究

射孔完井是沟通储层与井筒的重要手段,而射孔过程中必然造成套管损伤.通过对射孔参数优化,进而实现套管损伤的最小化,对于实现油气井稳定生产具有重要意义.采用数值仿真的方式,明确射孔中射流杵对套管造成损伤的过程,通过优化射孔孔密、射孔相位角等射孔参数实现套管损伤的最小化.研究结果表明:聚能射孔过程中,金属射流造成套管直接损伤...     

碳封存区块内弃置井泄露机制及控制方法模拟

弃置井筒作为CO₂地质封存中的主要泄露途径,其密封完整性直接关乎封存效果。为此,针对弃置井筒泄露问题,基于耦合孔隙压力的Cohesive单元法,建立了三维水泥塞-地层有限元模型,模拟了CO₂沿弃置井筒运移过程,分析了水泥浆体系、胶结质量对泄露风险的影响。模拟结果表明：CO₂聚积会诱发水泥塞-地层界面微环隙,形成泄露通道,且微环隙倾向于轴向发育;选择高模量、高泊松比、微膨胀性水泥密封井筒时,井筒泄露风险低;微环隙对胶结质量极为敏感,密封井筒时应重点控制胶结质量。研究结果对指导碳封存区块内井筒弃置具有重要意义。