射孔器內(nèi)動壓測試技術(shù)研究.pdf

1、無論是近期起源于美國席卷全球的頁巖氣革命中頁巖氣井，還是傳統(tǒng)石油、煤層氣井，在它們的開采作業(yè)過程中聚能射孔都是極其重要的環(huán)節(jié)。為解決世界經(jīng)濟井噴式發(fā)展對能源需求的巨大缺口和能源供應(yīng)不足這一現(xiàn)實之間的尖銳矛盾，石油勘探與開采企業(yè)不得不將觸角伸向更深、更豐富、地址結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的油氣儲層，這就需要能夠應(yīng)對油氣井下嚴酷環(huán)境的聚能射孔工藝的支持。由于油氣井下聚能射孔器的性能是決定射孔工藝優(yōu)劣和聚能射孔效果的重要一環(huán)，同時聚能射孔作業(yè)時產(chǎn)生的動態(tài)壓力

2、，特別是射孔槍內(nèi)部環(huán)境產(chǎn)生的高頻響動態(tài)高壓，是評價壓裂效果、射孔工藝、射孔器效能優(yōu)劣、油氣井產(chǎn)能與壽命的重要參考數(shù)據(jù)，因此本文提出射孔器內(nèi)動壓測試技術(shù)，研究了射孔器內(nèi)動態(tài)壓力特性和相應(yīng)測試儀器的設(shè)計方法。
　　本文對射孔器槍內(nèi)高頻動壓的分析及其測試儀器的設(shè)計采用了理論分析、數(shù)值模擬、實驗論證相結(jié)合的方法，主要體現(xiàn)在下述幾個方面：
　　1、簡要介紹了聚能射孔過程射流形成與地層壓裂機理，即槍內(nèi)高頻動壓形成機理，憑借環(huán)空壓力與槍內(nèi)

3、壓力相關(guān)聯(lián)的特點，結(jié)合大量井下實測環(huán)空壓力數(shù)據(jù)的分析，總結(jié)和闡述了他們所共有的性質(zhì)，為測試儀器的設(shè)計提供部分理論依據(jù)。
　　2、針對嚴酷惡劣、狹小緊湊的井下空間環(huán)境和槍內(nèi)動壓的高頻特性，提出了槍內(nèi)測壓系統(tǒng)的設(shè)計思想與設(shè)計方案，詳細分析和研究了軟件程序算法、硬件電路結(jié)構(gòu)，引入了FPGA嵌入式知識產(chǎn)權(quán)核、模擬動態(tài)補償和數(shù)字動態(tài)補償方法，實現(xiàn)系統(tǒng)控制功能的高度智能化，加強了系統(tǒng)的集成度、節(jié)約了硬件資源、降低了功耗、延長了儀器使用壽命、提

4、高了系統(tǒng)可靠性、保證了系統(tǒng)動態(tài)測試精度。
　　3、基于聚能裝藥和聚能射流等相關(guān)理論，對射孔/壓裂過程中涉及到的各種環(huán)境因子與物理化學(xué)變化建立簡化數(shù)值模型，以仿真云圖的方式直觀的表示出射孔過程射孔器槍內(nèi)外壓力變化規(guī)律與分布狀況，并結(jié)合以往測得大量環(huán)空壓力波形數(shù)據(jù)，對實測過程壓力信號動態(tài)特性進行刻畫與評估，同時通過井下模擬實驗裝置對儀器進行動態(tài)校準(zhǔn)，獲得模擬實際動態(tài)壓裂過程槍內(nèi)壓力變化數(shù)據(jù)曲線，經(jīng)過模擬數(shù)據(jù)與實測數(shù)據(jù)的對比分析得出壓力