[發明專利]一種射孔彈設計優化方法

在審

• 申請號: 202210771884.5
• 申請日: 2022-06-30
• 公開（公告）號: CN115329472A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 官建宇;朱艦橋;阮林峰
• 申請（專利權）人: 川南航天能源科技有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06Q50/02;E21B43/116;G06F119/02;G06F119/08;G06F111/10;G06F111/04
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 毛光軍

本發明公開了一種射孔彈設計優化方法，根據目標油氣藏需求射孔彈最小穿透深度和最小穿透孔徑設計射孔彈結構參數和材料，計算射孔彈結構參數，基于設計計算結果、目標油氣藏井況參數和射孔槍參數確定射孔彈初步設計結果，以射孔彈生產制造成本與材料用量為目標函數，射孔彈最小穿透深度與最小穿透孔徑為約束條件建立射孔彈設計優化模型，對優化模型進行參數靈敏度分析，然后采用最優安全系數法進行設計優化，根據參數靈敏度分析結果與基于可靠性的設計優化結果確定射孔彈最優解。本發明可以提高射孔彈設計效率，增強射孔彈對于不同油氣藏開采情況的適應性，提高射孔彈性能，減小生產制造成本與材料浪費。

技術領域

本發明涉及一種射孔彈設計優化方法，主要用于射孔彈的彈殼結構、藥型罩結構與藥型罩材料的設計優化。

背景技術

在地下石油、天然氣開采過程中，射孔完井方案是最常用的方案，其通過測井電纜、鋼絲繩和油管等將裝好射孔彈、導爆索與其他裝置的射孔槍組件輸送到目標位置，通過引爆射孔槍串來打穿井筒、固井水泥層與地層，使得油氣藏與外界聯通。射孔彈就是用來進行射孔的裝置，引爆安裝在射孔槍中的射孔彈后，射孔彈內部裝藥爆炸產生巨大能量，推動藥型罩形成射流穿透井筒、水泥層與地層，并形成孔道與裂縫，使地層下的石油與天然氣等資源釋放，以便于開采利用。

射孔彈主要包括外部的彈殼、內部的裝藥和形成射流的藥型罩，其中內部裝藥是位于彈殼內部腔內，藥型罩與內部裝藥緊緊貼合，也在彈殼內部腔體中。作為射孔完井中的重要裝置，射孔彈的射孔傳統性能對射孔完井過程至關重要，其直接影響油氣藏開采的產能，所以對射孔彈彈殼結構、藥型罩結構和藥型罩材料進行合理的設計是非常有必要。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的上述問題，提供一種射孔彈設計優化方法。本發明可以提高射孔彈設計效率，增強射孔彈對于不同油氣藏開采情況的適應性，提高射孔彈性能，減小生產制造成本與材料浪費。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種射孔彈設計優化方法，其特征在于：根據目標油氣藏需求射孔彈最小穿透深度和最小穿透孔徑設計射孔彈結構參數和材料，計算射孔彈結構參數，基于設計計算結果、目標油氣藏井況參數和射孔槍參數確定射孔彈初步設計結果，以射孔彈生產制造成本與材料用量為目標函數，射孔彈最小穿透深度與最小穿透孔徑為約束條件建立射孔彈設計優化模型，對優化模型進行參數靈敏度分析，然后采用最優安全系數法進行設計優化，根據參數靈敏度分析結果與基于可靠性的設計優化結果確定射孔彈最優解。

所述方法具體包括如下步驟：

S1、根據目標油氣藏地層情況確定射孔彈最小穿透深度、目標井使用射孔槍型號和目標井參數，然后計算射流頭部速度；

S2、根據射流頭部速度計算確定射孔彈內主裝炸藥類型、彈殼厚度、主裝炸藥厚度和藥型罩初步結構參數；

S3、根據目標油氣藏地層情況確定射孔彈最小穿孔孔徑，然后根據射孔彈最小穿孔孔徑計算藥型罩厚度和錐角；

S4、根據步驟S1-S3計算得到參數和目標油氣藏井下溫度、井筒參數和射孔槍參數初步確定射孔彈彈殼與藥型罩結構參數和射孔彈內主裝藥類型；

S5、以射孔彈材料用量和生產制造成本為目標函數，目標油氣藏所需射孔彈最小穿透深度和最小穿孔孔徑為約束條件，建立射孔彈結構優化模型；

S6、根據建立的優化模型對步驟S1-S3得到的參數進行靈敏度分析，并保存參數靈敏度分析過程中求得的目標函數偏導數；

S7、根據步驟S5和S6建立的優化模型與參數靈敏度分析結果進行基于可靠性的設計優化；

S8、根據步驟S7基于可靠性的設計優化結果、步驟S6參數靈敏度分析結果、目標油氣藏井下溫度、井筒參數和射孔槍參數確定射孔彈設計最優解。