复杂油气井射孔管柱动力学理论及应用

1 绪论 1.1 研究背景及意义 1.2 聚能射孔弹射流及爆炸研究进展 1.3 油气井射孔工具井筒通过性研究进展 1.4 油气井射孔管柱力学研究进展 1.5 射孔管柱临界屈曲载荷计算方法研究进展 2 油气井射孔工艺及工具 2.1 射孔工艺 2.1.1 电缆输送过油管射孔 2.1.2 电缆输送式套管射孔 2.1.3 油管输送式射孔 2.1.4 水平井分簇射孔 2.1.5 其他射孔工艺 2.2 射孔工具 2.2.1 油气井管柱 2.2.2 封隔器 2.2.3 减振器 2.2.4 射孔枪 2.2.5 其他工具 3 复杂油气井聚能射流及井筒超压分布与演化 3.1 射孔弹聚能射流机理 3.2 射孔井筒超压及压力场时程演化 3.2.1 冲击波的初始参数 3.2.2 井筒冲击波的传播 3.2.3 井筒冲击波的反射 3.2.4 井筒密闭空间爆炸超压的时程演化 4 复杂油气井井筒射孔超压的数值仿真分析 4.1 球形装药在自由水域中爆炸与传播 4.2 聚能射孔弹射流形成及能量转化数值分析 4.3 实际井筒射孔时环空超压的数值分析 4.4 井筒射孔爆炸压力场实例井测试及超压模型验证 4.4.1 实验方案介绍 4.4.2 井筒基本概况 4.4.3 实验方案的安全性分析 4.4.4 实验结果分析 5 复杂油气井油管输送射孔管串井筒通过能力分析 5.1 水平井三维井眼轨迹模拟方法 5.1.1 井眼轨迹描述方法 5.1.2 井眼轨迹的插值计算 5.1.3 实例井计算结果 5.2 连续油管轴向力计算 5.3 水平井分簇射孔管串井筒通过能力分析 5.3.1 横向均布载荷作用下梁柱的变形 5.3.2 端部有力偶作用下梁柱的变形 5.3.3 均布载荷和端部力偶作用下梁柱的变形 5.3.4 连续油管三弯矩方程 5.3.5 射孔管串井筒通过能力分析模型 5.4 水平井连续油管通过能力分析 5.4.1 直井段连续油管屈曲，临界载荷计算模型 5.4.2 造斜段连续油管屈曲临界荷载计算模型 5.4.3 水平段连续油管屈曲临界荷载计算模型 5.4.4 连续油管通过能力判断准则 5.5 实例井分析 6 复杂油气井电缆泵送射孔管串井筒通过能力分析 6.1 上提过程中全井段电缆张力分析模型 6.1.1 电缆头张力计算 6.1.2 全井段电缆张力计算 6.2 射孔管串井筒通过能力分析模型 6.2.1 曲率半径的确定 6.2.2 管串井筒通过性条件 6.2.3 分簇射孔管串受力变形分析 6.2.4 模型的求解 6.3 实例井分析 6.3.1 管串遇卡情况分析 6.3.2 管串下入过程受力分析 6.3.3 电缆张力分析 7 直井井下射孔管柱动力学模型建立及求解 7.1 油管柱-减振器-射孔枪动力学模型的建立 7.1.1 射孔管柱的振动微分方程 7.1.2 减振器振动微分方程 7.1.3 射孔管柱-减振器-射孔枪耦合振动方程 7.1.4 振动方程的边界条件 7.2 管柱-减振器-射孔枪振动模型的求解 7.2.1 差分概念及公式 7.2.2 差分计算中应注意的几个问题 7.2.3 油管柱-减振器-射孔枪偏微分方程的求解 7.2.4 解的稳定性和收敛条件 7.2.5 初始条件 7.3 模型验证 7.3.1 射孔管柱算例参数 7.3.2 射孔管柱射孔作业有限元建模 7.3.3 结果验证 7.4 井下射孔工具安全校核方法 7.4.1 内外压作用下射孔段套管强度分析 7.4.2 油管柱安全性校核方法 7.4.3 封隔器的受力分析 8 曲井井下射孔管柱动力学模型建立及求解 8.1 曲井井眼轨迹的描述与转换 8.1.1 曲井井眼轨迹的描述 8.1.2 曲井中管柱的形态描述 8.2 曲井射孔管柱微元体受力分析 8.3 曲井射孔管串各部分工具振动分析 8.3.1 封隔器下射孔管柱冲击振动响应 8.3.2 射孔管柱微元段之间动力响应的耦合传递 8.3.3 射孔管柱下部射孔枪的冲击振动响应 8.3.4 射孔管柱下部减振器的冲击振动响应 8.4 曲井射孔管串动力学模型的边界条件 8.5 曲井射孔管柱-减振器-射孔枪波动方程的数值求解 8.5.1 牛顿数值差分法 8.5.2 射孔管串动力学模型的数值求解 8.6 模型验证 8.6.1 试验参数 8.6.2 试验台架 8.6.3 采集系统设计 8.6.4 数据分析 9 复杂油气井射孔管柱动力学软件开发及应用 9.1 仿真软件设计 9.1.1 软件开发工具 9.1.2 仿真输入参数 9.1.3 仿真输出 9.2 仿真软件参数输入界面 9.3 仿真软件结果输出界面 9.4 仿真软件的应用 9.4.1 射孔枪模块参数影响 9.4.2 井身结构模块参数影响 10 复杂油气井射孔产品研发及应用 10.1 非常规油气藏水平井电缆分簇射孔方法 10.1.1 电缆多级点火系统研制 10.1.2 安全电起爆系统研究 10.1.3 火药驱动型桥塞坐封系统研制 10.1.4 并下张力系统研制 10.2 非常规油气藏水平井连油分簇射孔方法 10.2.1 隔板延时起爆技术研制 10.2.2 压力开孔起爆装置 10.2.3 套变井应用实例 10.3 非常规油气藏水平井分簇3D射孔技术 10.3.1 等孔径射孔技术研究 10.3.2 定向分簇射孔系统研究 10.3.3 定面分簇射孔系统研究 参考文献