水力噴砂分段壓裂CT管柱起下力學行為及配套工具研究.pdf

1、以頁巖氣為主的低滲透油氣田開發(fā)已經(jīng)成為現(xiàn)在及將來油田開發(fā)的主要領(lǐng)域。伴隨連續(xù)油管技術(shù)的成熟與推廣，連續(xù)油管水力噴砂分段壓裂技術(shù)逐漸成為解決我國縱向多層壓裂與水平井體積壓裂難題的有效措施。但連續(xù)油管剛度較低，在作業(yè)時易發(fā)生屈曲行為，導致管柱無法下入到預(yù)定井深或者下入后無法正常作業(yè)。為了提高連續(xù)油管作業(yè)的可靠性，水力噴砂分段壓裂CT管柱起下力學行為及其配套工具的研究具有重要意義。
　　本文在前人的管柱力學成果基礎(chǔ)上，根據(jù)管柱勻速下入時

2、，摩擦力與軸向力平衡的特點，建立了用摩擦力代替軸向力，從管柱頂端反算管柱狀態(tài)并計算真實下入深度的數(shù)學模型。用Matlab對算例進行編程計算，分析了管柱狀態(tài)及下入深度，結(jié)果表明連續(xù)油管管柱隨著下入深度的增加，縮短變形量造成的偏差率先減小后增大，但偏差率太小，所以管柱下入屈曲變形造成的縮短量相對整根管柱而言可以忽略不計。
　　對連續(xù)油管管柱下入過程的磨損行為應(yīng)用摩擦磨損學原理，建立磨損量、工具串壁厚、下入深度間的數(shù)學模型。應(yīng)用Mapu

3、d計算算例，分析了允許摩擦量與內(nèi)壓的關(guān)系，結(jié)果表明隨著壓裂壓力的增大，連續(xù)油管允許的磨損量在逐漸減小。
　　根據(jù)連續(xù)油管水力噴砂壓裂工藝原理和管柱設(shè)計原則，設(shè)計了連續(xù)油管水力噴砂工具串的總體方案，并對各個工具進行了詳細設(shè)計與分析，得到了最優(yōu)的噴嘴結(jié)構(gòu)尺寸，定位卡瓦傾角，Y211封隔器卡瓦牙前角、牙后角、牙形角、牙高、牙間距、卡瓦工作高度、錐面角和膠筒結(jié)構(gòu)參數(shù)組合。
　　通過前面一系列研究工作，完善了連續(xù)油管水力噴砂分段壓裂管