超深井射孔管柱动态力学分析.doc

超深井射孔管柱动态力学分析陈华彬,唐凯,任国辉,廖志开,欧跃强(中国石油集团川庆钻探工程有限公司测井公司,重庆400021)摘要:超深井射孔完井过程中,射孔瞬间形成的动态载荷对射孔管柱产生影响,严重时会使射孔管柱弯曲、断裂。通过管柱动力学理论分析,利用PulsFrac射孔工程软件对射孔管柱在超深井井况下进行力学仿真。利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件对射孔管柱进行隐-显动力学分析。认识到射孔管柱受到口袋长度、井液密度、管柱长度、射孔厚度、井深以及枪弹变化等因素影响,射孔时受约束的封隔器下端面处射孔管柱受力最大。提出了提高油气井射孔管柱安全性的6项措施。关键词:石油射孔;超深井;射孔管柱;动态力学;仿真;有限元分析;安全性中图分类号: 文献标识码:A1 超深井射孔管柱动力学效应超深井射孔井下情况较为复杂,射孔管柱是一个关键部位。射孔冲击波形成的动态载荷使射孔管柱产生振动,促使管柱轴向拉伸或压缩,严重情况下会使射孔管柱弯曲,甚至断裂[2]。一般情况下,超深井射孔都会结合封隔器一起作业,以便缩短试油周期和降低成本。井筒内的射孔管柱上端受到封隔器约束,周围受到套管的限制,射孔管柱可当成单自由度运动体系。2 超深井井况因素对管柱的影响利用射孔工程软件PulsFrac[3]对井况条件下管柱进行影响分析,将油气井基本数据包括地层岩性、杨氏模量、泊松比、孔隙度、渗透率等参数输入到软件中,通过计算模拟出射孔管柱受力变化情况(见表3 超深井管柱的有限元分析ANSYS/LS-DYNA软件的动态松弛功能可以实现管柱的隐-显动力学分析。射孔管柱准静力学阶段的重力载荷可以采用隐式分析,对几何模型应力初始化;射孔瞬间的动态载荷对管柱作用采用显式分析,获取管柱动态阶段的最大响应