不同工况下射孔对封隔器冲击压力预测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种不同工况下射孔对封隔器冲击压力预测方法及装置，该方法包括：获取不同射孔工况下的射孔数据；根据射孔数据确定不同射孔工况下的射孔爆炸载荷计算模型；获取不同射孔工况下的封隔器处峰值压力；将射孔爆炸载荷和封隔器处峰值压力进行拟合，确定射孔冲击波衰减模型；基于射孔爆炸载荷计算模型、射孔冲击波衰减模型和射孔冲击波对封隔器冲击压力变化方程，确定不同射孔工况下的封隔器所受冲击压力计算模型；获取实际射孔工况下的实际射孔数据，基于所述封隔器所受冲击压力计算模型，确定实际射孔工况下封隔器所受冲击压力。该方案可以更加准确地评估不同射孔工况下封隔器的安全性。

【技术实现步骤摘要】
不同工况下射孔对封隔器冲击压力预测方法及装置
本专利技术涉及油气井工程射孔
，特别涉及一种不同工况下射孔对封隔器冲击压力预测方法及装置。
技术介绍
射孔作业的目的在于使井筒与油气层之间形成通路，是油气田开采的关键环节。近些年来，射孔测试联作广泛应用于油气井完井试油过程中，作业时射孔枪常常结合封隔器进行联合作业，其中，封隔器连接在管柱上，在封隔器完全坐封后，射孔枪起爆时产生巨大爆轰波，有部分爆轰波会向井筒狭长空间内释放形成动态冲击载荷，一方面直接作用在枪管上，并通过枪管将这部分载荷传递给与之相连的减震器、油管、筛管、封隔器等其他管柱结构，引起管柱系统强烈冲击振动；另一方面冲击载荷会造成管柱外环液体压力在短时间内发生剧烈的变化，以冲击波形式在射孔液中传播，瞬间造成井内液体大变形、高速剧烈运动，影响整个管柱系统的结构稳定性以及局部结构强度。而封隔器作为连接在管柱上的重要部件，在这种复杂的环境很容易自动解封，导致射孔工艺失败，直接影响了射孔作业的安全性。因此，有必要针对不同射孔工况下封隔器的安全性展开研究工作。早期射孔技术研究多集中在射孔参数方面，而针对射孔爆炸冲击问题研究相对较少，随着射孔强度和井深的增加，射孔工程问题越来越多，射孔爆轰压力及其对管柱及封隔器安全影响问题逐渐引起人们的重视，但针对不同射孔工况下封隔器的安全性尚无详细的研究。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种不同工况下射孔对封隔器冲击压力预测方法及装置，可以评估不同射孔工况下封隔器的安全性。本专利技术实施例提供了一种不同工况下射孔对封隔器冲击压力预测方法，该方法包括：获取不同射孔工况下的射孔数据，所述射孔数据包括射孔弹数量、单发装药量、油管长度、地层压力和井筒压力；根据所述不同射孔工况下的射孔数据，确定射孔爆炸载荷计算模型；获取不同射孔工况下的封隔器处峰值压力；将不同射孔工况下的射孔爆炸载荷和不同射孔工况下的封隔器处峰值压力进行拟合，确定射孔冲击波衰减模型；基于射孔爆炸载荷计算模型、射孔冲击波衰减模型和射孔冲击波对封隔器冲击压力变化方程，确定封隔器所受冲击压力计算模型；获取实际射孔工况下的实际射孔数据，基于所述封隔器所受冲击压力计算模型，确定实际射孔工况下封隔器所受冲击压力。本专利技术实施例还提供了一种不同工况下射孔对封隔器冲击压力预测装置，该装置包括：射孔数据获取模块，用于获取不同射孔工况下的射孔数据，所述射孔数据包括射孔弹数量、单发装药量、油管长度、地层压力和井筒压力；射孔爆炸载荷计算模型确定模块，用于根据所述不同射孔工况下的射孔数据，确定射孔爆炸载荷计算模型；封隔器处峰值压力获取模块，用于获取不同射孔工况下的封隔器处峰值压力；射孔冲击波衰减模型确定模块，用于将不同射孔工况下的射孔爆炸载荷和不同射孔工况下的封隔器处峰值压力进行拟合，确定射孔冲击波衰减模型；封隔器所受冲击压力计算模型确定模块，用于基于射孔爆炸载荷计算模型、射孔冲击波衰减模型和射孔冲击波对封隔器冲击压力变化方程，确定封隔器所受冲击压力计算模型；封隔器所受冲击压力计算模块，用于获取实际射孔工况下的实际射孔数据，基于所述封隔器所受冲击压力计算模型，确定实际射孔工况下封隔器所受冲击压力。本专利技术实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述不同工况下射孔对封隔器冲击压力预测方法。本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述所述不同工况下射孔对封隔器冲击压力预测方法的计算机程序。在本专利技术实施例中，从压力变化的角度，根据冲击波衰减规律，从理论上提出了预测不同工况下射孔对封隔器冲击压力大小的方法，最终建立了可应用于现场评估不同射孔工况下封隔器安全性的计算模型。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种不同工况下射孔对封隔器冲击压力预测方法流程图；图2是本专利技术实施例提供的一种射孔管柱系统模型示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种射孔管柱系统模型网格划分示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种射孔冲击波在封隔器不同面的反射和折射示意图；图5是本专利技术实施例提供的一种不同封隔器设置距离下压力随时间变化示意图；图6是本专利技术实施例提供的一种不同工况下射孔对封隔器冲击压力预测装置框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术实施例中，提供了一种不同工况下射孔对封隔器冲击压力预测方法，如图1所示，该方法包括：步骤101：获取不同射孔工况下的射孔数据，所述射孔数据包括射孔弹数量、单发装药量、油管长度、地层压力和井筒压力；步骤102：根据所述不同射孔工况下的射孔数据，确定射孔爆炸载荷计算模型；步骤103：获取不同射孔工况下的封隔器处峰值压力；步骤104：将不同射孔工况下的射孔爆炸载荷和不同射孔工况下的封隔器处峰值压力进行拟合，确定射孔冲击波衰减模型；步骤105：基于射孔爆炸载荷计算模型、射孔冲击波衰减模型和射孔冲击波对封隔器冲击压力变化方程，确定封隔器所受冲击压力计算模型；步骤106：获取实际射孔工况下的实际射孔数据，基于所述封隔器所受冲击压力计算模型，确定实际射孔工况下封隔器所受冲击压力。在本专利技术实施例中，在执行步骤101之前，还需要基于实际射孔情况，针对射孔管柱系统进行合理的简化。(1)简化原因：在实际射孔作业中，不同的井况条件下射孔管柱长度不同，可能数十米到上千米不等，射孔管柱系统上有着不同的组件(比如，点火头、接头、减震器、油管、筛管、封隔器等)，在对射孔管柱系统进行数值分析时必须进行简化。(2)简化依据：根据现场射孔工艺及配套工具的规范，射孔作业过程中对整个封隔器以下管柱系统动态响应过程进行分析并提取关键环节作为模型。由于点火头、接头和减震器等壁厚较大，屈服强度较高，简化时可以忽略，而油管柱及封隔器中心杆等屈服强度要低些，最容易出现整体屈曲和断裂，需要重点考虑，不能忽略；(3)简化模型：在不影响仿真结果的前提下，对管柱系统结构进行合理的简化(包括射孔弹、射孔枪、筛管、减震器、油管、封隔器、套管等)，模型简化后主要包括射孔枪、油管和套管，射孔枪内除弹药外剩余空间充满空气，油管内、环空内则充满射孔液。井筒内射孔管柱上端受到封隔器约束，周围受到套管的限制。另外，还要对地层条件进行简化，简化为只考虑地层压力。在本专利技术实施例中，步骤102按照如下方式实现：(1)基于上述简化的测试管柱系统，在建立多套有限元仿真模型时，对不同参数的选择采用控制变量法，即针对某个参数研究时，其他参数保持不变。以钢级N80油管进行建模，屈服强度为552MPa，杨氏模量206GPa，剪切模量79.4GPa，泊松比0.3，密度784本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不同工况下射孔对封隔器冲击压力预测方法，其特征在于，包括：获取不同射孔工况下的射孔数据，所述射孔数据包括射孔弹数量、单发装药量、油管长度、地层压力和井筒压力；根据所述不同射孔工况下的射孔数据，确定射孔爆炸载荷计算模型；获取不同射孔工况下的封隔器处峰值压力；将不同射孔工况下的射孔爆炸载荷和不同射孔工况下的封隔器处峰值压力进行拟合，确定射孔冲击波衰减模型；基于射孔爆炸载荷计算模型、射孔冲击波衰减模型和射孔冲击波对封隔器冲击压力变化方程，确定封隔器所受冲击压力计算模型；获取实际射孔工况下的实际射孔数据，基于所述封隔器所受冲击压力计算模型，确定实际射孔工况下封隔器所受冲击压力。

【技术特征摘要】
1.一种不同工况下射孔对封隔器冲击压力预测方法，其特征在于，包括：获取不同射孔工况下的射孔数据，所述射孔数据包括射孔弹数量、单发装药量、油管长度、地层压力和井筒压力；根据所述不同射孔工况下的射孔数据，确定射孔爆炸载荷计算模型；获取不同射孔工况下的封隔器处峰值压力；将不同射孔工况下的射孔爆炸载荷和不同射孔工况下的封隔器处峰值压力进行拟合，确定射孔冲击波衰减模型；基于射孔爆炸载荷计算模型、射孔冲击波衰减模型和射孔冲击波对封隔器冲击压力变化方程，确定封隔器所受冲击压力计算模型；获取实际射孔工况下的实际射孔数据，基于所述封隔器所受冲击压力计算模型，确定实际射孔工况下封隔器所受冲击压力。2.如权利要求1所述的不同工况下射孔对封隔器冲击压力预测方法，其特征在于，所述射孔爆炸载荷计算模型如下：其中，PL为射孔爆炸载荷峰值压力，MPa；x1为射孔弹数量，枚；x2为单发装药量，g；x3为地层压力，MPa；x4为井筒压力，MPa；x5为油管长度，m；k、a、b、c为拟合相关系数。3.如权利要求1所述的不同工况下射孔对封隔器冲击压力预测方法，其特征在于，所述射孔冲击波衰减模型如下：PR＝PL×e-αR；其中，PR为封隔器处峰值压力，MPa；PL为射孔爆炸载荷峰值压力，MPa；α为拟合所得的衰减系数；R是封隔器安全设置距离，m。4.如权利要求1所述的不同工况下射孔对封隔器冲击压力预测方法，其特征在于，所述射孔冲击波对封隔器冲击压力变化方程如下：其中，P为反射及透射后射孔冲击波对封隔器冲击压力；PF为反射压力；PT为透射压力；(ρc)p为常态下橡胶制封隔器的冲击阻抗；(ρc)f为常态下水介质的冲击阻抗；PR为封隔器处峰值压力，MPa。5.如权利要求1所述的不同工况下射孔对封隔器冲击压力预测方法，其特征在于，所述封隔器所受冲击压力计算模型如下：其中，PR为封隔器处峰值压力，MPa；x1为射孔弹数量，枚；x2为单发装药量，g；x3为地层压力，MPa；x4为井筒压力，MPa；x5为油管长度，m；R是封隔器安全设置距离，m；A、a、b、c为拟合相关系数；α为拟合所得的衰减系数。6.一种不同工况下射孔对封隔器冲击压力预测装置，其特征在于，包括：射孔数据获取模块，用于获取不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，邓桥，李军，陈雨飞，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11