[發明專利]一種多減振器作用下井下射孔工具動力學分析方法在審
| 申請號： | 201711192488.2 | 申請日： | 2017-11-24 |
| 公開（公告）號： | CN107844666A | 公開（公告）日： | 2018-03-27 |
| 發明（設計）人： | 郭曉強;柳軍;王國榮;劉鎮嘉;劉咸 | 申請（專利權）人： | 西南石油大學 |
| 主分類號： | G06F17/50 | 分類號： | G06F17/50 |
| 代理公司： | 成都金英專利代理事務所(普通合伙)51218 | 代理人： | 袁英 |
| 地址： | 610500 四*** | 國省代碼： | 四川;51 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 減振器 作用 井下 工具 動力學 分析 方法 | ||
1.一種多減振器作用下井下射孔工具動力學分析方法，其特征在于：它包括以下步驟：
S1、根據井下射孔工具的結構分析和射孔工藝分析，作出以下假設：假定減震器相當于質量-彈簧-阻尼系統；假定油管和射孔槍的材料均勻且各向同性；封隔器不考慮封隔器和套管或油管之間的相對位移，被視為固定支座；只考慮管柱的縱向振動，忽略其他方向的振動；
S2、建立兩個減震器的動力學模型；
S3、建立井下工具的振動微分方程：
S3(1)、射孔管柱振動微分方程的建立：根據以下達朗貝爾原理：
其中，dx為微段的長度；為微段的慣性力；為液體的阻尼力；為油管內部的彈力；ρgAdx為微段的重力；油管柱的坐標原點為最下端點，豎直向上為正方向；油管柱總長度為L，彈性模量為E，橫截面積為A，密度為ρ；彈簧剛度和阻尼分別為k和c，質量塊的質量為m，u1(x,t)為坐標原點距離x時的截面位移；
將公式(1)整理變換后得出射孔管柱振動偏微分方程日下：
式中：a——波在射孔管柱中的傳播速度，且
g——由射孔管柱重量ρAg0簡化得到的常數；
v——射孔管內外液體對射孔管柱的阻尼系數；
S4、油管柱-減振器-射孔槍耦合條件的建立，基于兩個減振器作用下的管柱動力學模型存在兩個耦合邊界，耦合處的邊界采用力的連續性條件，可得出以下六個耦合方程，如下：
S4(1)、第一根油管下端力的連續性方程如下：
式中：u11(t)為第一根油管最下面微端的位移；u12(t)為第一個減振器的位移；moe為油管微段的質量；k1為第一個減振器的剛度系數；c1為第一個減振器的阻尼系數；EO為油管柱的彈性模量；AO為油管柱的橫截面積；
S4(2)、第一個減振器力的連續性方程如下：
式中：為第一個減振器的質量；u21(t)為第二根油管最上端微端的位移；
S4(3)、第二根油管上端力的連續性方程如下：
S4(4)、第二根油管下端力的連續性方程如下：
S4(5)第二個減振器力的連續性方程如下：
式中：u22(t)為第二個減振器的位移；k2為第二個減振器的剛度系數；c2為第二個減振器的阻尼系數；為第一個減振器的質量；
S4(6)、射孔槍上端力的連續性方程如下：
式中：mpe為射孔槍微段質量；Ep為射孔槍的彈性模量；Ap為射孔槍的橫截面積；
S4(7)、射孔槍下端的受力方程
式中：u3d為射孔槍底部微段的位移；p(t)為射孔槍的沖擊荷載；
S5、管柱動力學模型的求解：將公式(2)～公式(9)代理差分公式中得到
從而實現了管柱動力學模型的求解，以進行研究不同減振器個數對井下工具動力學特性的影響規律；
S6、根據步驟S1～S5計算出的公式分析出最佳數量的減震器個數，根據計算出的減震器個數安裝油氣井井下射孔爆炸射孔管柱，所述油氣井井下射孔爆炸射孔管柱包括由上往下順次連接的第一油管、第一減震器、第二油管、第二減震器和射孔槍。
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