超深井下射孔弹侵彻超强砂岩的ALE仿真

随着完钻井深不断增加,储层岩石压实度、强度和地层压力也不断增加,需采用超强射孔弹射穿污染带,超强弹-超强靶-高围压组合将增加侵彻分析的难度。应用LS-DYNA软件,结合ALE算法,以某油田井下射孔为例,建立无围压和50 MPa围压下HS45-5型超强弹-枪-液-套管-砂岩三维模型。通过建立非反射边界条件,消除爆轰波对射流成型和效果的干扰;通过调整关键部位网格密度、优化不同接触面间的网格协调,减少数值畸变与网格数量,提高分析精度,降低机时。研究表明:13μs时,射流能量峰值达60 kJ,占总能量的23%,随后急剧衰减,850μs时衰减为零;16μs时,射流速度峰值达6300 m/s;50 MPa围压下穿深为560 mm,较无围压下降低了20%。通过本研究可为井下超强弹侵彻高围压超强靶的仿真分析提供参考。

聚能射流作用下固井水泥裂纹特征实验研究

针对射孔完井作业中水泥环完整性失效,导致后续压裂过程中出现环空窜流的问题,通过柱形靶射孔实验模拟射孔弹对井筒的侵彻过程,借助数码显微镜与Nano Measurer软件对射孔后水泥石的裂纹特征及分布情况进行了显微观察分析,同时研究了水泥养护前浆体密度、射孔弹药型罩直径及地层围压等参数对射孔段水泥环裂纹特征的影响规律。结果表明:水泥第一界面受到射孔冲击后损伤程度明显大于第二界面,第一界面水泥石主要产生了3种裂纹:宏观主裂纹、螺旋状裂纹和径向微裂纹,且裂纹数量在孔道周围和靶体边缘较多。浆体密度的增加使得固井水泥第一界面裂纹数量和平均宽度均逐渐减小。射孔弹药型罩直径主要影响孔道周围螺旋裂纹数量。围压则主要影响水泥边缘径向裂纹数量。