射孔
關注創建者：ABAQUS油氣有限元 創建時間：2020-04-03
射孔的視頻教程
LS-DYNA二氧化碳相變爆破（煤巖定向增透氣體爆破技術）
具體包括： 1.講解二氧化碳相變爆破技術的工程應用和理論技術科普； 2.學會模擬二氧化碳相變爆破建模和氣體爆破參數設置； 3.學會煤巖定向致裂的設置方法，可推廣應用于切縫藥包爆破、聚能爆破、射孔爆破等技術； 4.學會HJC本構模型+mat_add_erosion模擬裂紋； 5.學會RHT本構模型輸出損傷云圖模擬裂紋； 6.講解后處理如何輸出云圖、輸出單元時程曲線、測量裂紋長度、保存excel
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射孔的實例教程
引言
在油氣井完井工程中，高能炸 藥爆炸形成射流，射穿油氣井套管壁、水泥環及部分地層，從而形成油氣層和井筒之間油氣通道，這個過程稱為射孔。油氣井射孔質量的好壞對完井工程及石油開采具有重要意義，直接影響到日后油氣產量。在射孔技術方面深入研究射孔機理、提出提高射孔質量的解決方案，進而極高油氣開采效率具有必要重要的工程意義。
射孔qiang起爆時產生的巨大爆轟波向井筒內釋放，這部分爆轟波會推動管柱向上強烈沖擊振動。三聯作管柱連接了封隔器等井下工具，因此加劇了對射孔管柱的沖擊作用，特別是井底口袋短、大裝藥長射孔厚度、短射孔管柱等特殊條件同時具備的射孔施工井，這樣的井況條件下，射孔瞬間會在井筒內形成極強的綜合動態載荷，可能使射孔管柱出現整體屈曲狀態，甚至造成射孔管柱斷裂。因此射孔爆轟波作用下射孔管柱抗拉強度的分析評價極為重要。
射孔qiang原理圖如下圖所示：
2. 幾何模型建立
在proe中建立幾何模型，保存為sat格式導入到hypermesh中進行網格劃分。建立1/4模型，因為模型導入并不能直接映射網格劃分，因此對模型進行必要的切分，其中最難的部分屬于射孔彈模型的網格劃分。
射孔彈模型經過切割后如下圖所示：
之后采用solidmap命令對切分的模型進行網格劃分，劃分后的網格如下圖所示，外殼采用拉格朗日算法，zhayao和藥罩采用ale算法：
射孔彈網格模型
對殼體進行切分，切分后如下圖所示，之后通過solidmap對模型進行映射網格劃分：
殼體切分示意圖
殼體網格示意圖
整個模型的網格如下圖所示：
模型網格示意圖
3. 模型關鍵字信息
其中zhayao，藥罩，液體采用ale算法，殼體，射孔彈外殼采用lag算法。
展開 為保障每一個新想法落地，中油測井公司積極開展技術攻關，研發配套的射孔工具。經過多次試驗，新研制的模塊化等孔徑分簇射孔器成功應對多簇射孔技術的挑戰，達到國際領先水平；高效連續油管多簇射孔工具，解決了復雜井處理時效低的難題。“這標志著壓裂工藝關鍵工具及材料終于實現了國產化?！眳⑴c研發的中油測井公司射孔技術中心李奔馳興奮地說。
射孔工具的升級完善、復雜縫的成功建立在提高單井產量的同時，也有效緩解了套變問題，但新的難題接踵而至。裂縫增多意味著加砂量增加，成本勢必大幅上漲。
如何突破成本“關卡”？項目組又一次提出大膽設想：互換支撐劑中石英砂與陶粒的占比，讓價格更低的石英砂“當主角”。
項目組通過建立模型和實驗，形成了支撐劑承壓遠小于傳統壓裂的新認識，并首次提出適度匹配、有效支撐的“經濟導流能力”理念，改變了傳統壓裂以閉合壓力作為支撐劑優選標準的做法。這一思路打破了頁巖氣開采成本高的困局。2017年，西南油氣田公司在長寧、威遠區塊對5口井進行了石英砂全替代陶粒現場試驗。對比900天累計產氣量，5口井表現不俗，產量與同平臺鄰井持平，試驗取得成功。
2019年，川南頁巖氣開始全面推廣石英砂替代陶粒，目前石英砂占比已由前期30%提高到74%，為頁巖氣壓裂降低成本提供了巨大支撐。
展開 ?主要作業步驟
1).按設計要求擺放地面設備
2).立鉆桿或管柱
3).裝防噴器/功能/壓力試驗
4).刮管洗井
5).射孔校深
6).投棒點火
7).反涌/洗井
8).再次刮管洗井
9).下封隔器
10).下防砂管柱
12).下生產管柱
13).拆井口防噴器
14).裝井口采油樹
15).卸載
16).驗收交井
八、射孔
用專用射孔彈射穿套管及水泥環，在巖體內產生孔道，建立地層與井筒之間的連通渠道，以促使儲層流體進入井筒的工藝過程叫做射孔。
1、射孔的目的
固井結束之后，井筒與地層之間隔著一層套管和水泥環，另外還有一部分受泥漿污染的近井地帶，而射孔的主要目的是穿透套管和水泥環，打開
儲層，建立地層與井筒之間的連通，使流體能夠進入井筒，從而實現油氣井的正常生產。
2、射孔器材
射孔器材包括火工品和非火工品。
火工品是指在外界能量刺激下能夠產生爆炸，并實現預定功能的元件。包括射孔彈、導 爆索、傳爆管、傳爆管退件、電雷 管、撞擊雷 管、延時火
藥、復合火 藥、集束火 藥、橋塞火 藥、尾聲彈和隔板火 藥等；
非火工品包括射孔qiang、qiang接頭、油管、玻璃盤接頭、壓力開孔裝置，減震器，放射性接頭、點火棒等；
3、射孔方式
射孔方式要根據油層和流體的特性、地層傷害狀況、套管程序和油田生產條件來選擇，射孔工藝可分為正壓射孔和負壓射孔，其中用高密度射孔
液使液柱壓力高于地層壓力的射孔為正壓射孔；將井筒液面降低到一定深度，形成低于地層壓力建立適當負壓的射孔為負壓射孔。
按傳輸方式又分為電纜輸送射孔（WCP）和油管輸送射孔（TCP），兩種工藝各有優缺點，但是從技術工藝趨勢來看，油管輸送射孔將會越來越廣
泛使用。
展開 分析該模型可分為一下幾個步驟：首先確定原始地應力的分布，接著確定井眼形成后應力分布，然后計算下套管固井后地應力的分布和射孔后地應力的分布，最后模擬壓裂過程中應力的變化。套管破壞準則采用Von Mises準則，具體云圖如下。無射孔的套管周圍，在上下頂點處所受Von Mises應力最大；在套管射孔周圍，Von Mises應力大小方向發生變化。該案例還可進一步分析壓裂過程中，套管損傷情況，同時可結合熱流固耦合，分析其變化，在此不詳細說明。歡迎做此方面的，交流學習。
今天給大家帶來一個有關水力壓裂模擬的案例，廢話少說直接上論文：
非均質彈塑性煤體水壓致裂裂紋形態研究 - 中國知網 (cnki.net)
模擬裂紋擴展的方法有很多，但我覺得FDEM方法是模擬縫網形態的最好方法，這篇論文使用ABAQUS通過二次開發實現FDEM方法，相關方法星辰北極星大佬早就使用過了，這里我們主要解決兩個問題：
1、材料非均質性的實現方法
2、多射孔多注入點的集中流量注入實現
模擬的基本模型很簡單，辦公室的工作站只夠帶動的二維的；因為考慮了地層的非均質性，所以計算不易收斂，這個二維模型為100w自由度，40核工作站算一步10分鐘左右，單步增量時長1e-5到-7的樣子，所以還請大家斟酌后建模。具體模型如下圖：15m*15m的地層中有一簇射孔，詳細尺寸圖中已經給出啦。
這一簇射孔在際水力壓裂中是一個分隔段，我們需要將中間四個注液點耦合到一個節點上，給這個節點設置集中注液流量，被耦合的四個點根據孔隙壓力自己平衡每個點的注液流量。
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射孔的最新內容
水平井段長40，角度為北偏西20°，水平井段均勻分布8段長度為0.4的直線段作為射孔和注入點位置，在模型關鍵字里定義為initial gap初始損傷單元作為起始裂縫。采用超靜水壓力系統，初始地層孔隙壓力為0。實體單元basement應力場為S11=-10e6,S22=-5e6,S12=S33=0。注入點載荷為-0.01m^2/s，有幅值緩沖。注入時間步長為10s。
LS-DYNA | 射孔彈9個月前
[圖片]
資源開采與能源化工仿真分論壇，分論壇主席是中國科學院力學研究所流固耦合系統力學重點實驗室高級工程師馮春，報告有：中國科學院力學研究所高級工程師馮春“連續-非連續單元法（CDEM）及其在資源/能源開采中的應用”，中國石油集團工程技術研究院有限公司高級工程師連志龍“射孔爆轟沖擊仿真分析技術研究”， 華南理工大學科技處副處長，機械與汽車工程學院教授、博導袁偉“基于COMSOL的燃料電池流場仿真設計及實驗研究
資源開采與能源化工仿真分論壇，分論壇主席是中國科學院力學研究所流固耦合系統力學重點實驗室高級工程師馮春，報告有：中國科學院力學研究所高級工程師馮春“連續-非連續單元法（CDEM）及其在資源/能源開采中的應用”，中國石油集團工程技術研究院有限公司高級工程師連志龍“射孔爆轟沖擊仿真分析技術研究”， 華南理工大學科技處副處長，機械與汽車工程學院教授、博導袁偉“基于COMSOL的燃料電池流場仿真設計及實驗研究
通過精確考慮花瓣形射孔孔中的流體速度，建立了花瓣形射孔的MPP吸聲理論。該理論可以解釋穿孔形態（從圓形到花瓣）改變對吸聲的影響。通過有限元仿真驗證了所提出的理論，并取得了良好的一致性。比較了具有花瓣形穿孔的MPP與具有相同孔隙率的傳統MPP的吸聲性能。
按傳輸方式又分為電纜輸送射孔（WCP）和油管輸送射孔（TCP），兩種工藝各有優缺點，但是從技術工藝趨勢來看，油管輸送射孔將會越來越廣
泛使用。
4、射孔主要參數
射孔參數主要包括射孔深度、射孔彈相位、孔徑和孔密等（在后邊射孔專題里會專門講）。
具體模型如下圖：15m*15m的地層中有一簇射孔，詳細尺寸圖中已經給出啦。
這一簇射孔在際水力壓裂中是一個分隔段，我們需要將中間四個注液點耦合到一個節點上，給這個節點設置集中注液流量，被耦合的四個點根據孔隙壓力自己平衡每個點的注液流量。
為保障每一個新想法落地，中油測井公司積極開展技術攻關，研發配套的射孔工具。經過多次試驗，新研制的模塊化等孔徑分簇射孔器成功應對多簇射孔技術的挑戰，達到國際領先水平；高效連續油管多簇射孔工具，解決了復雜井處理時效低的難題。“這標志著壓裂工藝關鍵工具及材料終于實現了國產化?！眳⑴c研發的中油測井公司射孔技術中心李奔馳興奮地說。
7、射孔完井
描述流體如何流入繞井眼定向的小孔的能力成為人們頻繁分析的主題。由于射孔是獨立的穿孔，不是環形，因此流場不適合采用軸對稱分析，而需要采用全三維仿真。
此 App 支持針對不同的井、儲層和流體屬性模擬流入射孔井眼的達西流，從而預測每個射孔處的流體攝入量，可分析包含不同屬性的儲層中開有多達 10 個不同尺寸射孔的井。
分析該模型可分為一下幾個步驟：首先確定原始地應力的分布，接著確定井眼形成后應力分布，然后計算下套管固井后地應力的分布和射孔后地應力的分布，最后模擬壓裂過程中應力的變化。套管破壞準則采用Von Mises準則，具體云圖如下。無射孔的套管周圍，在上下頂點處所受Von Mises應力最大；在套管射孔周圍，Von Mises應力大小方向發生變化。
