射孔的案例
Ls Dyna經典案例之聚能射流3D模擬（dyna_focus）
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 石英砂替代陶粒，助力川南頁巖氣壓裂工藝2.0技術，突破成本“關卡”
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?！斑@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?，F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 石油勘探開發全流程
?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 頁巖氣水平井套管損害分析
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。
ABAQUS中非均質煤巖體的水力壓裂模擬 ￥80
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。
展開 COMSOL井筒井壁模型匯總
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。此 App 計算每個射孔的抽運率，并將儲層中的流場以及井上的壓力分布可視化。
8、應用comsol分析水力壓裂對井眼附近應力場的影響
在各種應力作用下，井眼圍巖會發生應力集中現象，也會發生一定規律下的壓縮和拉伸。具體分析了巖石彈性模量、地應力和井眼液柱壓力對應力場的影響。
算例參數的取值
各參數對井眼應力場的影響3D圖如下。
圖1 井眼應力場變化的3D圖
圖2 井眼應力場變化的切片圖
（1）彈性模量
彈性模量對井眼應力場的影響可以用下圖表示。
圖3 彈性模量和井眼應力關系曲線
由圖可知，彈性模量對近井區域的應力場分布狀態沒有影響，近井區域應力集中值的大小是由地應力、孔隙壓力和液柱壓力等參數確定；但是彈性模量會影響巖石材料何時何大發生屈服。隨著彈性模量的增大，巖石材料的屈服值呈現逐漸增大的趨勢。
（2）最小水平應力
最小水平應力對井眼應力的影響可以用下圖表示。
圖4 最小水平應力和井眼應力關系曲線
由圖可知，隨著最小水平應力的增大，井眼應力呈現逐漸增大的趨勢，但井眼應力場分布特征變化不大，井眼應力場分布逐漸呈現軸對稱。
（3）液柱壓力
液柱壓力對井眼應力的影響可以用下圖表示。
展開 基于Comsol的花瓣形穿孔微穿孔板的吸聲理論仿真
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。研究表明，孔形狀的變化顯著改變了流體速度場和孔內/孔外的流動電阻率，因此，在所考慮的情況下，具有花瓣狀性能的擬議MPP的吸聲性能可以優于傳統MPP。
圖.花瓣形微穿孔的示意圖
技術路線：
在Comsol中對圓孔形微穿孔板和花瓣形微穿孔板結構進行有限元仿真分析。（假設孔與孔之間的影響忽略，因此在模型建立時，只建立單個微孔進行有限元分析）
1. 幾何模型的構建。
圖.左圖為一個圓形微孔的有限元模型(d=1 mm, t=6 mm, D=50 mm, φ=0.0625);右圖為一個花瓣形微孔的有限元模型(d=1 mm, t=6 mm, D=50 mm, φ=0.0625, e = 0.1,n=8)。
2. 添加研究，對兩種微穿孔板吸聲體的吸聲系數進行頻率分析：
圖.圓形微穿孔板的吸聲系數有限元結果
圖.花瓣形微穿孔板的吸聲系數有限元結果
與文獻中的結果對比：
圖(a)文獻中具有圓形和花瓣形穿孔的MPP的吸聲系數:理論預測與有限元仿真結果的比較；(b)Comsol中復現的有限元仿真結果。
最后,歡迎通過公眾號"320科技工作室"與我們交流.
展開 11/13 適用于LS-DYNA求解器的MPDB壁障介紹及應用
本次研討會內容將圍繞LS-DYNA多種爆炸分析方法介紹、在民爆行業中的抗爆結構、聚能射孔彈、殉爆分析等應用進行介紹，并基于鋼板近場爆炸場景對常規爆炸模擬方式、二次爆炸沖擊模擬方式，民爆行業數值仿真ALE-FSI和SPH技術實現及應用等進行討論。
面向受眾：煤礦、石油、建筑、大壩、交通隧道、公共安全、抗爆器材、戰斗部、軍車、科研院所以及其他關心爆炸分析的用戶等。
活動更新 | LS-DYNA爆炸分析及在民爆行業中的高級應用技術介紹
本次會議將圍繞LS-DYNA多種爆炸分析能力，如在民爆行業中的抗爆結構、聚能射孔彈、殉爆分析等應用進行介紹，并基于鋼板近場爆炸場景對常規爆炸模擬方式、二次爆炸沖擊模擬方式，民爆行業數值仿真ALE-FSI和SPH技術實現及應用等進行討論，歡迎廣大LS-DYNA用戶報名參加。
爆炸分析
Conwep方法
PBM方法板抗爆模擬
ALE方法
時間
11月13日（星期六），14:00-16:00
面向受眾
煤礦、石油、建筑、大壩、交通隧道、公共安全、抗爆器材、戰斗部、軍車、科研院所以及其他關心爆炸分析的用戶等。
講師介紹
徐自強 | 中煤科工集團沈陽設計研究院有限公司民爆器材所 研發工程師
從事抗爆結構設計，在混凝土板抗爆、鋼板抗爆具有實際的工程經驗，對LS-DYNA中相關爆炸分析方法（Load_blast、PBM、ALE、SALE等）有實際的分析經驗，同時在聚能射孔彈、殉爆分析等方面具有一定的理解。
展開 LS-DYNA | 射孔彈
[圖片]
cohesive單元模擬二維水力壓裂，運行了100多步報錯，為什么角落會出現孔隙壓力負值？
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。
模型運行了136步3秒不到出現不收斂：Time increment required is less than the minimum specified。右上角出現了孔隙壓力負值，查看了邊界條件，設置了四邊位移自由度為0，孔隙壓力也為0。將應力場改為S11=-10e6,S22=0,S12=S33=0，重新運行，模型運行到200多步四秒不到依然報錯。將注入載荷縮小成-0.001，這次可以運行成功，但裂縫寬度也縮小很多。
模型POR、SDGE、MMIXDME、MMIXDMI局部云圖如下，懇請大佬指點
展開 
有限元仿真LS-Dyna在機械行業的應用
主要行業應用如下：
1、汽車行業解決方案
·整車系統非線性動力學仿真
·整車非線性系統在真實路面行駛條件下疲勞壽命評價
·整車非線性系統在真實路面行駛條件下的NVH 評價
·汽車碰撞時乘員約束系統對乘員保護
·碰撞歷程仿真-安全車身全性評價
·輪胎涉水打滑現象仿真
·制造工藝過程仿真和工模具設計
汽車碰撞仿真分析
2、航空航天行業解決方案
·飛機部件及發動機鳥撞模擬（Bird Strike）
·發動機葉片包容性分析（Blade Containment）
·發動機異物損傷（Foreign Object Damage）
·飛機結構防碰撞性（Aircraft Crashworthiness）
·沖擊爆炸及動態載荷（Impact, Explode & Dynamic Load）
·火箭級間分離模擬（Rocket Separate Simulation）
·宇宙垃圾碰撞（Debris Impact）
·星際探測（Star Explore）
·特種復合材料設計（Special Composite Design）
·航空航天器零部件制造工藝仿真及優化（Aero-Space Vehicle Parts Manufacture）
熱氣動載荷作用下洲際導彈衛星發射井變形
3、電子產品設計行業解決方案
·跌落分析
·包裝設計
·電子封裝
·電子產品抗沖擊設計
電視機包裝物跌落分析
4、石油及海洋工程行業解決方案
·完井射孔
·液體晃動
·海洋平臺事故模擬
·海上平臺設計
5、制造業
·模具行業
·機械加工制造
·其它
齒輪嚙合 沖壓仿真分析
來源：機械工程師
展開 Ls Dyna聯合hypermesh的磨料水射流模擬仿真（dyna_focus）
材料模型信息
其中炸藥，藥罩，液體采用ale算法，殼體，射孔彈外殼采用lag算法，磨料通過體積分數定義量。各部件采用的材料模型及狀態方程如下表所示：
部件
單元算法
材料模型
狀態方程
水
Ale
9號*MAT_NULL
EOS_GRUNEISEN
空氣
Ale
9號*MAT_NULL
*EOS_LINEAR_POLYNOMIAL
磨料
Ale
1號*MAT_ELASTIC
無
巖石
Lag
111號*MAT_JOHNSON_HOLMQUIST_CONCRETE
無
4. 結果查看
通過后處理體積分數查看某一時刻磨料狀態，紅色部分為磨料
水不同時刻速度云圖
方案 | Hydraulic Fracturing Simulator 地下資源開采水力壓裂仿真解決
基于微震監測數據（左）與射孔井底壓力（右）進行參數反演（紅色點、線為監測數據）
改造體積發展歷史以及破壞模式，圖形顯示某頁巖氣儲層以節理的剪切破壞為主導模式
Hydraulic Fracture Simulator可用于水力壓裂相關的各個領域，包括頁巖氣、頁巖油、致密氣、煤層氣、石油開采、地熱能、煤礦瓦斯抽放、核廢料處理、工業排污等。
Hydraulic Fracturing Simulator工程應用實例
Hydraulic
Fracturing
Simulator在美國多個頁巖氣藏中得到了成功應用與驗證。圖示為德克薩斯州巴內特頁巖氣藏某氣井的水力壓裂計算有限元模型。該氣藏包括7個巖層，每層包含4組節理。水力壓裂設計包括5級壓裂，每級的泵注時間為100~200分鐘。
巴內特頁巖氣藏的巖層分布與水力壓裂計算模型
基于小型擠注測試以及第1級壓裂的微震監測數據對近200個物理輸入參數進行反演分析獲得了有效預測模型。
巴內特頁巖氣藏某氣井第一級壓裂計算的改造體
采用該預測模型對同一氣井5級壓裂后以及距離0.5英里外的相鄰氣井（6級壓裂）的產量進行了預測，預測產量與實際產量非常接近。
展開 流線模型前處理軟件PreSL
1, 地質建模數據的準備(地震,測井,地質)
(1) 數據文件(井軌跡,補心,小層數據或測井解釋結果),能直接接受
小層數據文件
井位
補心
分層
數字
化工
具
整理
工具
生產
動態
地質
模型
網格
粗化
三維
顯示
地質
建模
地質
統計
儲量
計算
地質
圖件
開發
數據
庫
實驗
數據
SL完整
輸入文
件
流體
性質
經驗
公式
流線
模型
SL
IUT Group .
2
(2)地質圖件的數字化(構造圖,沉積微相圖)
2,地質建模數據的加載
(1) 通用輸入方式界面多,功能強大,適合各種油田區塊
(2) 簡捷輸入方式只有一個對話框,操作少,多數參數軟件缺省定義,適
合于常規油田區塊
3, 地質建模
缺省設置建模需要的控制參數建模過程簡單容易(單擊3個菜單)
4,流體性質(相滲,PVT)的輸入(缺省,經驗公式)
5,生產動態資料(時間,井類型,產注量,射孔層)
提供工具性模塊,從開發數據庫中提取并整理生產數據
6形成流線模型的輸入文件
完整,匹配,無縫連接,3DSL,S3接受
四,軟件特色技術…………….功能先進
1,確定與隨機相結合的
地質建模技術
根據資料的豐富程
度,采用確定與隨機相
結合的方法,針對勘探
開發階段的特點,建立
適當的地質模型.
展開 