[發(fā)明專利]一種油氣井射孔動態(tài)沖擊過程的模擬方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110145970.0
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112926242A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧橋
• 申請（專利權(quán)）人: 長江大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;E21B43/11
• 代理公司: 武漢智嘉聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42231
• 代理人: 丁倩

1.一種油氣井射孔動態(tài)沖擊過程的模擬方法，其特征在于，包括：

獲取井下射孔系統(tǒng)的實際射孔工況；

根據(jù)所述實際射孔工況，簡化所述井下射孔系統(tǒng)；

根據(jù)簡化后的井下射孔系統(tǒng)，設(shè)置射孔過程中的模型參數(shù)，建立三維計算模型；

根據(jù)所述模型參數(shù)，確定所述三維計算模型的至少一個材料區(qū)域，并根據(jù)所述至少一個材料區(qū)域，確定對應(yīng)的描述算法進行網(wǎng)格劃分，形成網(wǎng)格計算模型；

根據(jù)所述網(wǎng)格計算模型，針對所述至少一個材料區(qū)域，選用不同的響應(yīng)模型方程進行動態(tài)響應(yīng)，形成完整仿真模型；

根據(jù)所述完整仿真模型，導入有限元分析模型中的數(shù)值以進行模擬運算，并針對模擬運算結(jié)果進行綜合分析。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣井射孔動態(tài)沖擊過程的模擬方法，其特征在于，所述根據(jù)所述實際射孔工況，簡化所述井下射孔系統(tǒng)包括：

根據(jù)所述實際射孔工況，建立射孔物理過程；

根據(jù)所述射孔物理過程和預設(shè)的關(guān)注重點條件，選取建模出發(fā)點和材料分類。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的油氣井射孔動態(tài)沖擊過程的模擬方法，其特征在于，所述根據(jù)所述射孔物理過程和預設(shè)的關(guān)注重點條件，選取建模出發(fā)點和材料分類包括：

根據(jù)所述射孔物理過程和所述關(guān)注重點條件，選取所述井下射孔系統(tǒng)的射孔管柱、封隔器作為所述建模出發(fā)點；

根據(jù)所述射孔物理過程和所述關(guān)注重點條件，將所述井下射孔系統(tǒng)的管柱結(jié)構(gòu)及管柱部件作為各向同性管柱材料，將所述井下射孔系統(tǒng)的水泥或儲層作為各向同性材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣井射孔動態(tài)沖擊過程的模擬方法，其特征在于，所述三維計算模型包括油管段、射孔段以及井底口袋段，所述模型參數(shù)包括器材參數(shù)、管柱尺寸、作業(yè)環(huán)境參數(shù)以及建模材料參數(shù)，所述根據(jù)簡化后的井下射孔系統(tǒng)，設(shè)置射孔過程中的模型參數(shù)，建立三維計算模型包括：

根據(jù)所述簡化后的井下射孔系統(tǒng)及實際作業(yè)現(xiàn)場，確定所述射孔段的所述器材參數(shù)、所述油管段的所述管柱尺寸和所述作業(yè)環(huán)境參數(shù)；

根據(jù)所述簡化后的井下射孔系統(tǒng)及所述實際作業(yè)現(xiàn)場，確定所述油管段和所述射孔段的所述建模材料參數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的油氣井射孔動態(tài)沖擊過程的模擬方法，其特征在于，所述至少一個材料區(qū)域包括射槍孔、套管、油管、射孔液體、射孔彈藥、空氣、水泥環(huán)和地層巖石，其中，所述油管段包括所述套管、所述油管，所述射孔段包括所述射槍孔、所述射孔液體以及所述射孔彈藥，所述井底口袋段包括水泥環(huán)和地層巖石。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的油氣井射孔動態(tài)沖擊過程的模擬方法，其特征在于，所述根據(jù)所述至少一個材料區(qū)域，確定對應(yīng)的描述算法進行網(wǎng)格劃分，形成網(wǎng)格計算模型包括：

針對所述射孔槍、所述油管及所述套管，采用拉格朗日算法建立網(wǎng)格模型；

針對所述射孔彈藥、所述空氣以及所述射孔液體，采用歐拉算法建立網(wǎng)格模型；

其中，所述三維計算模型采用六面體網(wǎng)格，并對所述射孔彈藥對應(yīng)的區(qū)域進行網(wǎng)格加密。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的油氣井射孔動態(tài)沖擊過程的模擬方法，其特征在于，所述根據(jù)所述至少一個材料區(qū)域，確定對應(yīng)的描述算法進行網(wǎng)格劃分，形成網(wǎng)格計算模型還包括：采用ALE算法描述射孔爆炸過程中的大變形問題，準確描述計算過程中的流固耦合現(xiàn)象。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的油氣井射孔動態(tài)沖擊過程的模擬方法，其特征在于，所述根據(jù)所述網(wǎng)格計算模型，針對所述至少一個材料區(qū)域，選用不同的響應(yīng)模型方程進行動態(tài)響應(yīng)，形成完整仿真模型包括：

所述射孔炸藥采用HIGH_EXPLOSIVE_BURN材料模型，應(yīng)用JWL狀態(tài)方程描述對應(yīng)的動態(tài)響應(yīng)過程；

所述射孔流體采用MAT_NULL材料模型，應(yīng)用Gruneisen狀態(tài)方程描述對應(yīng)的動態(tài)響應(yīng)過程；

所述射孔槍、所述油管及所述套管采用Cowper-Symonds材料模型；

所述水泥環(huán)和地層巖石采用Holmquist-Johnson-Cook材料模型。