[發(fā)明專利]一種電纜泵送分簇射孔管串井筒通過能力分析方法

有效

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• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111241684B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柳軍;黃祥;郭曉強
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;E21B43/11;G06F119/14;G06F113/16
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本發(fā)明公開了一種電纜泵送分簇射孔管串井筒通過能力分析方法，它包括以下步驟：S1、根據(jù)井下電纜泵送分簇射孔工具的結(jié)構(gòu)分析和射孔工藝分析；S2、綜合考慮井下工具與井壁間摩擦力、柔性短節(jié)、井筒幾何限制、泵推力、軸向拉力、管串變截面以及工具彈性變形等，建立電纜泵送分簇射孔管串井筒通過能力分析模型；S3、采用幾何分析法和縱橫彎曲法建立該模型的復(fù)系數(shù)方程組并進行求解。本發(fā)明的有益效果是：通過該分析方法有效提高了電纜泵送分簇射孔效率，避免了管串因突然遇卡而導(dǎo)致泵送壓力突然升高與壓裂橋塞提前坐封的事故，降低了管串因遇卡而造成其損傷的風(fēng)險。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電纜泵送分簇射孔管串井筒通過能力分析方法。

背景技術(shù)

近年來，分簇射孔給國內(nèi)射孔工藝技術(shù)帶來了革命性的發(fā)展。在分簇射孔作業(yè)中，電纜將管串輸送到井下目的層，依次完成橋塞坐封和多簇射孔作業(yè)，如圖1所示。分簇射孔管串作為射孔工具主體，在射孔作業(yè)中起著至關(guān)重要的作用。分簇射孔管串的長度往往較大，例如，XX202-H1井中“1橋塞+12簇射孔槍”管串長度達到了17.8m，隨著簇數(shù)增加，管串長度甚至可達20m。在井眼軌跡不規(guī)則、狗腿度較大等特殊井況下，射孔管串可能在下井過程中突然遇卡，造成泵送壓力的突然升高，導(dǎo)致壓裂橋塞提前坐封等事故。這就需要在設(shè)計和下入射孔管串之前分析管串在井筒中的通過能力。

關(guān)于井下工具通過性的研究，現(xiàn)有研究主要采用幾何法和力學(xué)法分析。1990年，冉競提出了剛性條件下井下工具通過能力的計算方法。之后，趙俊平、蘇義腦完善了剛性通過性模型，并建立了柔性條件下采用縱橫彎曲法求解井下工具通過能力的力學(xué)模型。狄勤豐、余志清在此基礎(chǔ)上考慮了扶正器對鉆具通過性的影響，但是忽略了軸向力的影響。1997年，何世明等通過力學(xué)分析，建立了套管在水平井中的摩阻計算模型。隨后，眭滿倉等在套管摩阻分析中考慮了旋轉(zhuǎn)下入的影響。2008年，王艷紅詳細論述了井下工具通過性的力學(xué)分析方法。 2013年，朱秀星等建立了剛性條件下聯(lián)作管串長度控制方程，由于沒考慮管串變形，計算結(jié)果偏于保守。2016年，馮定等在假定井眼軌跡最大曲率處為分注管串卡點位置的條件下，對多層分注管串開展了通過性研究。

目前，對于井下工具通過性的計算，相關(guān)研究多是以鉆具鉆桿為例，將井下工具串簡化為一受凈重橫向分力和軸向壓力的等截面梁分析模型，并且大多假定工具串在最大狗腿度處遇卡。這些模型對大剛度工具串來說，結(jié)果較好。但對于分簇射孔管串之類柔性較大的工具串，這樣的簡化和假定與實際情況有很大差異，導(dǎo)致預(yù)測結(jié)果過于保守。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種電纜泵送分簇射孔管串井筒通過性分析方法。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種電纜泵送分簇射孔管串井筒通過性分析方法，它包括以下步驟：

S1、根據(jù)井下電纜泵送分簇射孔工具的結(jié)構(gòu)分析和射孔工藝分析，作出以下假設(shè)：假定射孔管串變形為彈性變形；假定分簇射孔管串的材料均勻且各項同性；假定具有相同外徑的工具為一段梁；整個分簇射孔管串看作受軸向力和橫向分布載荷作用的變截面簡支梁；

S2、建立電纜泵送分簇射孔管串井筒通過能力分析模型：

S2(1)、井眼曲率半徑的確定：

式中：在井眼軌跡第i段中，ΔS為測點測深增量；Δα為井斜角增量；為方位角增量；K_i為全角變化率(狗腿度)；R_i為井眼曲率半徑。

S2(2)、管串井筒通過條件：

y_max≥y_c，可通過 (4)