[发明专利]一种电缆泵送分簇射孔管串井筒通过能力分析方法

说明书

本发明公开了一种电缆泵送分簇射孔管串井筒通过能力分析方法，它包括以下步骤：S1、根据井下电缆泵送分簇射孔工具的结构分析和射孔工艺分析；S2、综合考虑井下工具与井壁间摩擦力、柔性短节、井筒几何限制、泵推力、轴向拉力、管串变截面以及工具弹性变形等，建立电缆泵送分簇射孔管串井筒通过能力分析模型；S3、采用几何分析法和纵横弯曲法建立该模型的复系数方程组并进行求解。本发明的有益效果是：通过该分析方法有效提高了电缆泵送分簇射孔效率，避免了管串因突然遇卡而导致泵送压力突然升高与压裂桥塞提前坐封的事故，降低了管串因遇卡而造成其损伤的风险。

技术领域

本发明涉及一种电缆泵送分簇射孔管串井筒通过能力分析方法。

背景技术

近年来，分簇射孔给国内射孔工艺技术带来了革命性的发展。在分簇射孔作业中，电缆将管串输送到井下目的层，依次完成桥塞坐封和多簇射孔作业，如图1所示。分簇射孔管串作为射孔工具主体，在射孔作业中起着至关重要的作用。分簇射孔管串的长度往往较大，例如，XX202-H1井中“1桥塞+12簇射孔枪”管串长度达到了17.8m，随着簇数增加，管串长度甚至可达20m。在井眼轨迹不规则、狗腿度较大等特殊井况下，射孔管串可能在下井过程中突然遇卡，造成泵送压力的突然升高，导致压裂桥塞提前坐封等事故。这就需要在设计和下入射孔管串之前分析管串在井筒中的通过能力。

关于井下工具通过性的研究，现有研究主要采用几何法和力学法分析。1990年，冉竞提出了刚性条件下井下工具通过能力的计算方法。之后，赵俊平、苏义脑完善了刚性通过性模型，并建立了柔性条件下采用纵横弯曲法求解井下工具通过能力的力学模型。狄勤丰、余志清在此基础上考虑了扶正器对钻具通过性的影响，但是忽略了轴向力的影响。1997年，何世明等通过力学分析，建立了套管在水平井中的摩阻计算模型。随后，眭满仓等在套管摩阻分析中考虑了旋转下入的影响。2008年，王艳红详细论述了井下工具通过性的力学分析方法。 2013年，朱秀星等建立了刚性条件下联作管串长度控制方程，由于没考虑管串变形，计算结果偏于保守。2016年，冯定等在假定井眼轨迹最大曲率处为分注管串卡点位置的条件下，对多层分注管串开展了通过性研究。

目前，对于井下工具通过性的计算，相关研究多是以钻具钻杆为例，将井下工具串简化为一受净重横向分力和轴向压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处遇卡。这些模型对大刚度工具串来说，结果较好。但对于分簇射孔管串之类柔性较大的工具串，这样的简化和假定与实际情况有很大差异，导致预测结果过于保守。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种电缆泵送分簇射孔管串井筒通过性分析方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种电缆泵送分簇射孔管串井筒通过性分析方法，它包括以下步骤：

S1、根据井下电缆泵送分簇射孔工具的结构分析和射孔工艺分析，作出以下假设：假定射孔管串变形为弹性变形；假定分簇射孔管串的材料均匀且各项同性；假定具有相同外径的工具为一段梁；整个分簇射孔管串看作受轴向力和横向分布载荷作用的变截面简支梁；

S2、建立电缆泵送分簇射孔管串井筒通过能力分析模型：

S2(1)、井眼曲率半径的确定：

式中：在井眼轨迹第i段中，ΔS为测点测深增量；Δα为井斜角增量；为方位角增量；K_i为全角变化率(狗腿度)；R_i为井眼曲率半径。

S2(2)、管串井筒通过条件：

y_max≥y_c，可通过 (4)