[發(fā)明專利]一種油氣井射孔動(dòng)態(tài)沖擊過程的模擬方法及裝置

在審

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

本發(fā)明涉及一種油氣井射孔動(dòng)態(tài)沖擊過程的模擬方法及裝置，該方法包括：獲取井下射孔系統(tǒng)的實(shí)際射孔工況；根據(jù)實(shí)際射孔工況，簡化井下射孔系統(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(jì)算模型；根據(jù)模型參數(shù)，確定三維計(jì)算模型的至少一個(gè)材料區(qū)域，并確定對(duì)應(yīng)的描述算法進(jìn)行網(wǎng)格劃分，形成網(wǎng)格計(jì)算模型；根據(jù)網(wǎng)格計(jì)算模型，針對(duì)至少一個(gè)材料區(qū)域，選用不同的響應(yīng)模型方程進(jìn)行動(dòng)態(tài)響應(yīng)；根據(jù)完整仿真模型，導(dǎo)入有限元分析模型中的數(shù)值以進(jìn)行模擬運(yùn)算，并針對(duì)模擬運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行綜合分析。本發(fā)明能夠?qū)⒂蜌饩畬?shí)際射孔動(dòng)態(tài)沖擊過程呈現(xiàn)出來，可以方便靈活地獲取在井下不同位置處局部或者整體的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油行業(yè)射孔技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種油氣井射孔動(dòng)態(tài)沖擊過程的模擬方法及裝置。

背景技術(shù)

射孔技術(shù)是石油開采過程中的關(guān)鍵步驟之一，而油氣井射孔領(lǐng)域又屬于多學(xué)科交叉。射孔沖擊載荷是一個(gè)多形式動(dòng)態(tài)載荷的耦合體，包含周期載荷、階躍載荷、隨機(jī)載荷等，形成過程還會(huì)涉及到復(fù)雜的疊加耦合效應(yīng)。目前而言，想要準(zhǔn)確求取射孔工況下動(dòng)態(tài)載荷的理論解析解是非常困難的，采用相關(guān)的理論方法展開研究具有很大的局限性。因此，目前采用理論方法很難全面分析井下射孔動(dòng)態(tài)沖擊過程。同時(shí)，采用實(shí)驗(yàn)方法分析此類問題也不易實(shí)現(xiàn)，室內(nèi)采用真實(shí)射孔彈藥的實(shí)驗(yàn)方法會(huì)消耗大量人力物力，且存在較高安全風(fēng)險(xiǎn)，而且現(xiàn)有的測(cè)量技術(shù)難以捕捉到真實(shí)物理現(xiàn)象及全面采集動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。現(xiàn)有技術(shù)是利用非線性動(dòng)力學(xué)有限元仿真計(jì)算，借助有限元仿真手段研究井下射孔問題是眾多研究人員的首選方案。

然而，井下射孔爆炸沖擊涉及多方面物理化學(xué)過程，數(shù)值建模及網(wǎng)格劃分極為復(fù)雜。一方面，在此過程中存在較大的工作量和計(jì)算量，但如果進(jìn)行較大的簡化無法全面準(zhǔn)確反映井下真實(shí)的射孔沖擊動(dòng)態(tài)過程；另一方面，類似的沖擊動(dòng)態(tài)問題求解難度較大，數(shù)值模擬過程面臨如何多方面數(shù)據(jù)求解的難題。因此，有必要綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)，針對(duì)井下實(shí)際射孔條件，形成一套有效、合理、準(zhǔn)確的油氣井射孔動(dòng)態(tài)沖擊過程的數(shù)值模擬方法。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，有必要提供一種油氣井射孔動(dòng)態(tài)沖擊過程的模擬方法，用以解決如何合理高效地模擬油氣井射孔動(dòng)態(tài)沖擊過程的問題。

本發(fā)明提供一種油氣井射孔動(dòng)態(tài)沖擊過程的模擬方法，包括：

獲取井下射孔系統(tǒng)的實(shí)際射孔工況；

根據(jù)所述實(shí)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(jì)算模型；

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

根據(jù)所述網(wǎng)格計(jì)算模型，針對(duì)所述至少一個(gè)材料區(qū)域，選用不同的響應(yīng)模型方程進(jìn)行動(dòng)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(dǎo)入有限元分析模型中的數(shù)值以進(jìn)行模擬運(yùn)算，并針對(duì)模擬運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行綜合分析。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述實(shí)際射孔工況，簡化所述井下射孔系統(tǒng)包括：

根據(jù)所述實(shí)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(yù)設(shè)的關(guān)注重點(diǎn)條件，選取建模出發(fā)點(diǎn)和材料分類。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述射孔物理過程和預(yù)設(shè)的關(guān)注重點(diǎn)條件，選取建模出發(fā)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)；

根據(jù)所述射孔物理過程和所述關(guān)注重點(diǎn)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(chǔ)層作為各向同性材料。