水平井电缆射孔振动安全性分析

水平井射孔时,射孔弹爆炸会产生巨大的冲击波作用于管柱自身,并造成严重的管柱振动行为,甚至造成管柱与管串工具的损坏。为了研究水平井电缆射孔振动安全性,基于Hamilton原理,考虑射孔爆轰载荷的衰减、管柱-井壁的接触碰撞、超深井高温高压环境和管柱自生约束等因素的影响,建立了水平井电缆射孔纵-横-扭耦合非线性动力学模型。使用Newmark-β法对系统非线性离散方程组进行求解,并编制了相应的MATLAB计算程序。采用西南地区H1实例井井深结构和射孔参数,利用非线性振动模型探究了射孔轰爆载荷在超深井高温高压环境下对水平井电缆射孔纵-横-扭耦合振动的影响机理。研究结果表明:射孔枪过长会增大其横向位移、截面位移和振动幅值,过短则会导致管柱所受到Mises应力增大,故在考虑射孔枪安全使用和抑制振动的前提下,射孔枪长度20 m左右最合适。当射孔弹装药量超过20 g时,管柱所受到的最大Mises应力已经超过了其自身的极限应力值,在保证高效率射孔和管柱安全的前提下,射孔弹装药量应控制在15~20 g之间,这一参数与西南地区龙马溪组H2/3实例井使用的装药量相符合。研究结果可以为特定井的射孔弹装药量提供建议。

射孔水平井中油藏流动与井筒流动的耦合模型研究

格林函数和源函数方法能够给水平井流动问题提供一个有效的解析解。文中用半解析方法得出了油藏内的流动模型和水平井筒内流体的流动模型,并建立了耦合模型。通过模型对油藏中的水平井井筒内单相流动特性进行数值计算研究。由于油藏模型压力分布较为复杂,使得水平井的流动计算变得相当复杂,应用表征流动特性的非线性方程对空间进行迭代计算。通过编制实用计算程序求解模型,为水平井的设计开采提供一种手段。