射孔管柱下钻过程中激动压力计算方法技术

本发明专利技术公开了射孔管柱下钻过程中激动压力计算方法，首先分解射孔管柱，将相同参数射孔管柱作为独立计算单元，形成若干个独立计算单元；然后计算各个独立计算单元的激动压力；最后对所有激动压力进行求和，计算最大激动压力，计算出的最大激动压力即为射孔管柱下钻过程中产生的最大激动压力。本发明专利技术可直接快速计算激动压力，为射孔设计提供保障。

Calculation method of exciting pressure of perforating string during drilling

【技术实现步骤摘要】
射孔管柱下钻过程中激动压力计算方法
本专利技术涉及一种激动压力计算方法，具体涉及一种射孔管柱下钻过程中激动压力计算方法。
技术介绍
对于油气井射孔完井而言，激动压力会给射孔起爆带来影响，下射孔管柱瞬间速度过快，形成激动压力可能导致卡钻、误射孔等工程事故。井筒内压力的波动原因包括，管柱由静止状态到运动状态，因克服井内液体静切力引起的井内压力变动；管柱运动引起井液的动量变化；运动管柱排开的井内流体环空中产生与管柱运动方向相反的流动，为此需要克服环空沿程阻力而产生井内动压力。计算激动压力的方法包括稳态激动压力分析和瞬态压力波动分析，前者理解为流体不可压缩，压力变化与时间无关；后者理解为流体为弹性的，压力变化与时间有关。激动压力根管柱与套管间隙密切相关，成反比关系，管柱与套管间隙越小，激动压力越大。对射孔完井来说，不同的油层套管配套不同的射孔枪，当然射孔枪外径越大，匹配更好穿深的射孔弹，射孔穿透钻井污染带的效果越好，但这也为激动压力提供条件。激动压力与管柱长度成正比关系。入井的管柱越长，激动压力越大。对于超深井射孔完井而言，深度越深，入井管柱越长，更有利于形成激动压力。下钻时，激动压力与排开液体流速成正比，而排开液体流速与下钻瞬时速度成正比关系。因此，下钻瞬时速度越大，激动压力越大，国外研究表明最大理论下钻瞬时速度能够达到2.25m/s。计算射孔管柱的激动压力需要综合考虑射孔管柱大小、套管内径、射孔管柱长度、油管或钻杆尺寸、下钻瞬时最大速度等的综合影响。目前，国内外已有油管柱下钻过程中的激动压力计算方法，但从调研数据来看，没有给出射孔管柱下钻过程中激动压力的计算方法或算例。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种射孔管柱下钻过程中激动压力计算方法，以克服现有技术的缺陷，本专利技术对射孔管柱进行细化和分解，运用激动压力计算公式计算出分解后的激动压力分量，最后求和计算出射孔管柱下钻过程中总的最大激动压力，以便在进行射孔起爆压力设计时作为参考。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：射孔管柱下钻过程中激动压力计算方法，包括以下步骤：步骤一、分解射孔管柱，将相同参数射孔管柱作为独立计算单元，形成若干个独立计算单元；步骤二、计算各个独立计算单元的激动压力；步骤三：对步骤二得到的所有激动压力进行求和，计算最大激动压力，计算出的最大激动压力即为射孔管柱下钻过程中产生的最大激动压力。进一步地，步骤一中分解射孔管柱具体为：若射孔管柱存在不同的内径，则分解出作为一个独立计算单元；若相同射孔管柱处在不同套管内径下，则分解出作为一个独立计算单元。进一步地，步骤二中计算各个独立计算单元的激动压力具体如下：独立计算单元的流体流量计算公式如下：式中，Qs为独立计算单元射孔管柱排开液体的流量，m3/s；d为运动管柱的外径，m；di为独立计算单元射孔管柱内径，m；Vp为独立计算单元射孔管柱的速度，m/s；环空平均流速：式中，为环空平均流速，m/s；Qi为进入独立计算单元射孔管柱内的液体流量，通过迭代计算获得，m3/s，Dh为井筒内径，m；井内液体粘滞作用引起的附加流速与射孔管柱运动速度Vp、流体流变性、流道几何尺寸有关，即紊流状态Kc＝0.5，幂律流体层流时，Kc通过查相关资料图获取；考虑附加流速的影响后，环空平均流速大小修正为：下面进行独立单元激动压力计算，激动压力：式中，Pi为激动压力，Pa；f范宁摩阻系数；ρ井液密度，kg/m3，Dh为井筒内径，m；L为管柱长度，m。进一步地，步骤三中采用如下公式进行计算：式中，n表示独立计算单元的个数。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术对射孔管柱进行细化和分解，运用激动压力计算公式计算出分解后的激动压力分量，最后求和计算出射孔管柱下钻过程中总的最大激动压力，以便在进行射孔起爆压力设计时作为参考，计算中建立了射孔管柱下钻过程中的激动压力计算模型，可直接快速计算激动压力，为射孔设计提供保障，输入输出简单方便，具有较好的人机交互性能。附图说明图1为某井射孔管柱数据；图2为某井最大激动压力。具体实施方式下面对本专利技术作进一步详细说明：本专利技术基于真实射孔管柱，分解并合并相似管柱；运用激动压力计算公式计算出分解后的激动压力分量；求和计算出射孔管柱下钻过程中总的最大激动压力。具体步骤如下：一、分解射孔管柱、合并相同参数管柱。射孔管柱一般由油管或钻杆、转换接头、筛管、起爆器、射孔枪组等组成，可根据不同的工艺选配封隔器、测试工具等。每一样管柱若存在不同的内径则应单独分离，作为一个独立计算单元存在。若相同管柱处在不同套管内径下，则应分解出作为一个独立计算单元。最后对相同的计算单元进行合并计算。其计算公式如下：例如，P1表示所有长度油管本体在大套管内的激动压力，P2表示所有长度油管接箍在大套管内的激动压力，P3表示转换接头在套管内激动压力，依次类推，计算出所有射孔管柱的压力即可。二、计算独立计算单元的激动压力Pi独立计算单元的流体流量计算公式如下：式中，Qs为独立计算单元射孔管柱排开液体的流量，m3/s；d为运动管柱的外径，m；为独立计算单元射孔管柱内径，m；Vp为独立计算单元射孔管柱的速度，m/s。环空平均流速：式中，为环空平均流速，m/s；Qi为进入独立计算单元射孔管柱内的液体流量，是个未知数，需要进行迭代计算，m3/s。井内液体粘滞作用引起的附加流速与管柱运动速度Vp、流体流变性、流道几何尺寸有关，即紊流状态Kc＝0.5，幂律流体层流时，Kc可查相关资料图。考虑附加流速的影响后，环空平均流速大小修正为：获取了井内流体流动速度，下面就可以进行独立单元激动压力计算，激动压力：式中，Pi为激动压力，Pa；f范宁摩阻系数；ρ井液密度，kg/m3，Dh为井筒内径，m；L为管柱长度，m。三、对所有激动压力进行求和，计算最大激动压力其计算公式如(1)所示，计算出来的最大激动压力即为射孔管柱下钻过程中产生的最大激动压力。下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步详细描述：图1和图2为采用上述方法计算出的某油气井最大激动压力，数据显示，该井射孔管柱最大下钻激动压力可达18.26MPa。该井射孔井段7910-7930m，采用钻杆传输射孔在井液密度1.95g/cm3的原井泥浆射孔，油层套管尺寸：5-1/2〞×12.09mm，钢级TP140V，51/2〞×(7450.08-7972)。上部套管内径171mm，管柱组合采用3-1/2〞钻杆和2-7/8〞油管的组合方式。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.射孔管柱下钻过程中激动压力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一、分解射孔管柱，将相同参数射孔管柱作为独立计算单元，形成若干个独立计算单元；/n步骤二、计算各个独立计算单元的激动压力；/n步骤三：对步骤二得到的所有激动压力进行求和，计算最大激动压力，计算出的最大激动压力即为射孔管柱下钻过程中产生的最大激动压力。/n

【技术特征摘要】
1.射孔管柱下钻过程中激动压力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、分解射孔管柱，将相同参数射孔管柱作为独立计算单元，形成若干个独立计算单元；
步骤二、计算各个独立计算单元的激动压力；
步骤三：对步骤二得到的所有激动压力进行求和，计算最大激动压力，计算出的最大激动压力即为射孔管柱下钻过程中产生的最大激动压力。


2.根据权利要求1所述的射孔管柱下钻过程中激动压力计算方法，其特征在于，步骤一中分解射孔管柱具体为：若射孔管柱存在不同的内径，则分解出作为一个独立计算单元；若相同射孔管柱处在不同套管内径下，则分解出作为一个独立计算单元。


3.根据权利要求1所述的射孔管柱下钻过程中激动压力计算方法，其特征在于，步骤二中计算各个独立计算单元的激动压力具体如下：
独立计算单元的流体流量计算公式如下：



式中，Qs为独立计算单元射孔管柱排开液体的流量，m3/s；d为运动管柱的外径，m；di为独...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建波，唐凯，杨登波，张清彬，聂靖雯，李奔驰，任国辉，陈华彬，彭建新，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油集团测井有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11