[发明专利]基于封隔器受力分析的井下射孔测试工具串优化方法

说明书

本发明公开了基于封隔器受力分析的井下射孔测试工具串优化方法，它包括以下步骤：S1、建立油管柱‑减震器‑射孔枪动力学模型；S2、建立射孔管柱的振动微分方程；S3、建立减震器振动微分方程；S4、建立油管柱‑减震器‑射孔枪耦合振动方程；S5、求解油管柱‑减震器‑射孔枪偏微分方程。本发明的有益效果是：开展了油管长度、射孔弹装药量对井下工具的影响研究，研究得出随着油管长度的增加，封隔器的受力相应的增加；油管容易发生螺旋屈曲的部位出现在油管的底部和中间的某一位置；随着装药量的增加，油管所受的拉压力急剧上升，油管更易发生螺旋屈曲，为管串设计提供理论指导；降低管柱的破坏风险；保护井下工具。

技术领域

本发明涉及基于封隔器受力分析的井下射孔测试工具串优化方法。

背景技术

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。射孔技术的发展与完善对油气田的高效开采具有重要的现实意义和实用价值。射孔作业需要采用射孔管柱系统，该系统包括减震器和射孔管柱，射孔管柱包括油管和射孔枪，油管与减震器连接，减震器与射孔枪连接，射孔枪中填装有爆炸射孔用炸药，射孔枪射孔时，射孔枪内部由爆炸产生的冲击力远远大于管柱或封隔器的容许应力，减震器对射孔产生的能量只起到了缓慢耗散作用，同时防止应力的突然增大对管柱、封隔器以及封隔器上方的仪器造成损坏，然而减震器不能立即完全消除射孔产生的能量，射孔管柱仍然会产生振动且应力波仍然会传递至射孔管柱上端封隔器处，从而引起管柱及封隔器的应力变化，可能会导致射孔管柱发生强度破坏，且封隔器及封隔器上端测试设备也有可能被振坏。

近年来，为了提高低渗透油气井的采油(气)量，大装药量射孔弹、高密度射孔器以及加砂、测井联作等技术在国内外得到广泛应用，导致射孔段管柱爆炸冲击载荷强度大幅增加，使得整个井下管柱设备处于十分复杂和恶劣的受力环境。射孔过程中产生的高冲击过载也随之增加，过高的冲击载荷己成为油井完井过程中管柱系统发生变形、弯曲、断裂并造成油井事故的主要因素。

特别是对于我国的自然条件和石油工业现状来说，油气勘探的地层深度在不断增加，深井、超深井的开发越来越普遍，射孔作业过程越来越复杂，难度越来越大。如：塔里木油田深井超深井白至系储层具有砂岩岩性、巨厚性、裂缝发育、高角度缝等特点，通常采用射孔、酸化(加砂)和测试三联作管柱完成射孔作业。对于这样的射孔作业环境和工艺，势必大大增加管柱、井筒失稳及损伤的可能性，同时容易造成油管柱上测试仪器的损坏，当作用力达到一定程度时，很容易使封隔器解封。

管柱失稳及弯曲断裂等事故的发生，将严重影响油气的正常开采，甚至可能造成难以弥补的致命性破坏。因此，有效克服提高射孔效率与降低射孔冲击载荷对管柱损伤之间的矛盾，尽量避免射孔段套管及管柱失稳和损伤现象的出现，降低测试仪器由加速度过大而发生破坏的风险，减少封隔器由受力过大而发生解封失效的事故，己成为射孔技术发展过程中函待解决的重大问题。

射孔管柱在爆炸冲击荷载作用下产生振动，其动力学行为研究很少，特别是对油管柱-减震器-射孔枪的耦合研究少之又少，然而它对管柱的破坏和失效影响很大，了解他们之间的耦合机理对解决爆炸荷载对管柱影响至关重要，然而国内外对这方面的研究很少。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种基于封隔器受力分析的井下射孔测试工具串优化方法，它包括以下步骤：

S1、根据井下射孔工具的结构分析和射孔工艺分析，作出以下假设：假定油管柱和射孔枪的材料均匀且各向同性；假定减震器为质量-弹簧-阻尼系统，忽略减震器的几何形状和质量分布的不均匀性；不考虑封隔器和油管柱之间的相对位移，被视为固定支座；忽略射孔管柱的结构阻尼，仅考虑减震器和液体阻尼；仅考虑射孔管柱的纵向振动；在以上假设的基础上建立油管柱-减震器-射孔枪动力学模型；

S2、建立射孔管柱的振动微分方程

S2(1)、取油管柱的一个微段，进行受力分析并建立射孔管柱力学计算模型；