[发明专利]一种水力喷砂定点射孔力学参数计算模型及应用方法有效

专利信息
申请号: 201611062406.8 申请日: 2016-11-28
公开(公告)号: CN106529074B 公开(公告)日: 2019-09-24
发明(设计)人: 仝少凯;王祖文;白明伟;杨小平;岳艳芳;温亚魁;张冕;徐迎新 申请(专利权)人: 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司
主分类号: G06F17/50 分类号: G06F17/50
代理公司: 西安吉盛专利代理有限责任公司 61108 代理人: 何锐
地址: 710018 陕西省西安市*** 国省代码: 陕西;61
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摘要: 发明涉及水力喷砂定点射孔领域,具体涉及一种水力喷砂定点射孔力学参数计算模型,它包括水力喷砂定点射穿套管力学参数计算模型;水力喷砂定点射穿水泥环力学参数计算模型;水力喷砂定点射穿地层力学参数计算模型;水力喷砂定点射穿套管、水泥环、地层系统能量参数计算模型。对提高低渗透油气藏水力喷砂定点射孔施工设计效率、准确性和施工成功率具有重要的参考价值。为低渗透油气藏水力喷砂定点射孔施工设计人员提供了理论参考,现场应用效果良好,力学模型计算精度高,实用性强。
搜索关键词: 一种 水力 喷砂 点射 力学 参数 计算 模型 应用 方法
【主权项】:
1.一种水力喷砂定点射孔力学参数计算模型,其特征在于:包括水力喷砂定点射穿套管力学参数计算模型;水力喷砂定点射穿水泥环力学参数计算模型;水力喷砂定点射穿地层力学参数计算模型;水力喷砂定点射穿套管、水泥环、地层系统能量参数计算模型;所述水力喷砂定点射穿套管力学参数计算模型包括(a)射流液流束射开套管至水泥环内壁时的流速vwi,m/s;式(1)中,ψ为射流液流束形状系数,根据射流试验确定;ξ为射流液流束与套管接触系数,由试验确定;Kt为局部挤压切割应力集中系数;δc为套管壁厚,mm;σcs为套管材料屈服强度,MPa;mi为第i个喷嘴射流液质量,kg;α为射流液流束在套管上凿孔端部形状半角,度;vci为第i个喷嘴出口射流速度到达套管后的射流速度,m/s;式(2)中,voi为第i个喷嘴喷射初始流速,m/s,由以下式(3)确定;dpz为第i个喷嘴的直径,mm;L为喷嘴出口与喷射靶件之间的距离,mm;ζ为试验常数;其中,式(3)中,Qi为第i个喷嘴的流量,m3/min;(b)射流液流束射开套管至水泥环内壁所需时间Δt1,s式(4)中,mi为第i个喷嘴射流液质量,kg;vwi为射流液流束射开套管至水泥环内壁时的流速,m/s,由式(1)确定;vci为第i个喷嘴出口射流速度到达套管后的射流速度,m/s,由式(2)确定;Fqc为套管被射流液切入最大切割力,由以下式(5)确定;ψ为射流液流束形状系数,根据射流试验确定;ξ为射流液流束与套管接触系数,由试验确定;Kt为局部挤压切割应力集中系数;δc为套管壁厚,mm;σcs为套管材料屈服强度,MPa;α为射流液流束在套管上凿孔端部形状半角,度数;δs为射流液流束初始宽度,mm;Fqc=ψ·Asc·σqcmax     (5)式(5)中,ψ为射流液流束形状系数,根据射流试验确定;Asc为射流液流束与套管接触面积,m2,其中Asc=ξ·δc·δs,ξ为射流液流束与套管接触系数,由试验确定;δc为套管壁厚,mm;δs为射流液流束初始宽度,mm;σqcmax为考虑射流液流束局部挤压套管的切割极限强度,由试验确定,Mpa;(c)射流液流束射开套管至水泥环内壁时的冲击力Fwi,KN式(6)中,Fci为Δt0时间内射流液接触套管内壁产生的瞬间冲击力,由以下式(7)确定;Fqc为套管被射流液切入最大切割力,由式(5)确定;mi为第i个喷嘴射流液质量,kg;voi为第i个喷嘴喷射初始流速,m/s;vci为第i个喷嘴出口射流速度到达套管后的射流速度,m/s,由式(2)确定;ψ为射流液流束形状系数,根据射流试验确定;ξ为射流液流束与套管接触系数,由试验确定;Kt为局部挤压切割应力集中系数;δc为套管壁厚,mm;δs为射流液流束初始宽度,mm;σcs为套管材料屈服强度,Mpa;式(7)中,‑表示冲击力方向朝向套管内侧;mi为第i个喷嘴射流液质量,kg;voi为第i个喷嘴喷射初始流速,m/s,由式(3)确定;Δt0为射流液到达套管内壁的时间;vci为第i个喷嘴出口射流速度到达套管后的射流速度,m/s,由式(2)确定;所述水力喷砂定点射穿水泥环力学参数计算模型,包括,(a)射流液流束射开套管至水泥环内壁时的流速vri,m/s式(8)中,vci为第i个喷嘴出口射流速度到达套管后的射流速度,m/s;mi为第i个喷嘴射流液质量;kg;ψ为射流液流束形状系数,根据射流试验确定;ξ为射流液流束与套管接触系数,由试验确定;Kt为局部挤压切割应力集中系数;δc为套管壁厚,mm;σcs为套管材料屈服强度,MPa;α为射流液流束在套管上凿孔端部形状半角,度;ψ′为射流液流束在水泥环内流动形状系数,根据射流试验确定;ξ′为射流液流束与水泥环接触系数,由试验确定;Kt′为局部挤压水泥环切割应力集中系数;δw为水泥环厚度,mm;σws为水泥环材料抗压强度,MPa;β为射流液流束在水泥环上凿孔端部形状半角,度;(b)射流液流束射开水泥环至地层内壁所需时间Δt2式(9)中,mi为第i个喷嘴射流液质量;vri为射流液流束射开套管至水泥环内壁时的流速,m/s,由式(8)确定;vwi为射流液流束射开套管至水泥环内壁时的流速,m/s,由式(1)确定;Fqw为套管对射流液约束的阻力,KN;vci为第i个喷嘴出口射流速度到达套管后的射流速度,m/s;ψ为射流液流束形状系数‑根据射流试验确定;ξ为射流液流束与套管接触系数,由试验确定;Kt为局部挤压切割应力集中系数;δc为套管壁厚,mm;σcs为套管材料屈服强度,MPa;α为射流液流束在套管上凿孔端部形状半角,度;ψ′为射流液流束在水泥环内流动形状系数,根据射流试验确定;ξ′为射流液流束与水泥环接触系数,由试验确定;Kt′为局部挤压水泥环切割应力集中系数;δw为水泥环厚度,mm;δs为射流液流束初始宽度,mm;σws为水泥环材料抗压强度,MPa;β为射流液流束在水泥环上凿孔端部形状半角,度;(c)射流液流束射开水泥环至地层内壁时的冲击力Fri式(10)中,Fwi射流液流束射开套管至水泥环内壁时的冲击力,KN由式(6)确定;Fqw为套管对射流液约束的阻力,KN;mi为第i个喷嘴射流液质量,kg;voi为第i个喷嘴喷射初始流速,m/s由式(3)确定;vci为第i个喷嘴出口射流速度到达套管后的射流速度,m/s;Δt1为射流液流束射开套管至水泥环内壁所需时间,由式(4)确定;ψ为射流液流束形状系数,根据射流试验确定;ξ为射流液流束与套管接触系数,由试验确定;Kt为局部挤压切割应力集中系数;δc为套管壁厚,mm;δs为射流液流束初始宽度,mm;σcs为套管材料屈服强度,MPa;ψ′为射流液流束在水泥环内流动形状系数,根据射流试验确定;ξ′为射流液流束与水泥环接触系数,由试验确定;Kt′为局部挤压水泥环切割应力集中系数;δw为水泥环厚度,mm;δs′为射流液流束射穿套管后,由于非规则几何形状套管孔所引起流束形态的变化,变化后流束的初始宽度,mm;σws为水泥环材料抗压强度,Mpa。
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